WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |

Работа 3. Определение содержания лекарственного вещества в таблетке прямым кондуктометрическим методом с химическим воздействием на систему Многие лекарственные препараты являются слабыми электролитами, либо содержат их в своем составе. К сожалению, прямое кондуктометрическое определение концентрации слабого электролита осуществляется с очень большой погрешностью, а зачастую вообще невозможно. Если же препарат внести в раствор реагента, который с ним взаимодействует, то при определенных условиях изменение электропроводности раствора будет пропорционально концентрации внесенного вещества. Такой метод называют прямой кондуктометрией с химическим воздействием на систему. Он сочетает быстроту прямой кондуктометрии и кондуктометрического титрования. Для успешного проведения анализа взаимодействие должно идти быстро и до конца, продукты реакции и реагент должны иметь максимально различающиеся значения молярных электропроводностей.

Если в качестве препарата взять слабое основание ВОН, то в качестве реагента нужно использовать раствор сильной кислоты НА известной концентрации сНАисх. Удельная электропроводность такого раствора НАисх.

После добавления слабого электролита с концентрацией сВОН и при условии, что сВОН < сНА, происходит полная нейтрализация основания: НА + ВОН = ВА + Н2О. Теперь в растворе находится образовавшаяся соль ВА в концентрации сВА = сВОН и избыток сильной кислоты в концентрации состНА = сисхНА – сВОН. На основании правила аддитивности удельная электропроводность полученного раствора (без учета проводимости ост растворителя) = +, а изменение электропроводности при ВА НА нейтрализации:

исх исх ост = – = - - (4-8) НА НА НА ВА.

Поскольку НАисх = сНА*НА*10-3 ; НАост = состНА*НА*10-3 и = сВА ВА*10-3 = сВОН *ВА*10-3, а для сильных электролитов ВА * НА = (Н+- А-) и ВА = (В+- А-), то после некоторых преобразований:

= сВОН(Н+- В+)*10-3. (4-9) В ходе реакции нейтрализации количество образовавшейся соли эквивалентно количеству израсходованной кислоты, поэтому общее число ионов не изменяется. При этом разность (Н+- В+) остается постоянной, т.е.

не зависит от концентрации анализируемого слабого основания (уравнение (4-9)). К аналогичному выводу можно прийти, взяв в качестве препарата раствор слабой кислоты, а в качестве реагента – раствор щелочи:

= сНА(ОН- — А-)*10-3. (4-10) Таким образом, внося в раствор реагента различные массы gi анализируемого вещества и определяя, получают зависимость = f(gi), пользуясь которой можно оценить количество данного вещества в лекарственном препарате6.

Задача работы: получить зависимость изменения удельной электропроводности от количества исследуемого вещества и определить содержание данного вещества в таблетке.

Оборудование и реактивы: установка для определения электрической проводимости, кондуктометрическая ячейка, конические колбы с пробками 3 объемом ~100 см ; бюретка или пипетка Мора на 50 см ; 0,02 М раствор хлорида калия; 0,02 М раствор реагента – хлористоводородной кислоты;

ступка; одно из перечисленных ниже веществ в чистом виде и в таблетке:

• Стрептоцид (streptocidum) – п-аминобензсульфамид ;

• Амидопирин (amidopyrinum) - 1-фенил-2,3-диметил- 4 -диметиламинопиразолон; слабые основания • Сульгин (sulgini) – п-аминобензолсульфогуанидин;

• Бензоат натрия;

• Сульфадимезин (sulfadimezinum) – 2-(п-аминобензолсульфаминдо)- 4,6-диметилпиредин; слабые • Панангин (panangin) – аспарагинованя кислота кислоты Выполнение работы 1. Построение градуировочного графика. В 5-6 конических колб вносят точные массы чистого фармакопейного препарата (выбирает преподаватель) и прибавляют по 50,0 см 0,02 М раствора HCl. Массы вещества рассчитывают таким образом, чтобы отношение масс определяемого вещества и кислоты находилось в пределах 0,40 - 0,95. Колбы закрывают, тщательно перемешивают и спустя 1-2 минуты измеряют сопротивление анализируемых растворов, а также сопротивление исходного раствора соляной кислоты без добавок (измерение сопротивления раствора описано в работе 1). По полученным результатам строят зависимость7 1/R = f (gi).

2. Таблетку с неизвестным содержанием лекарственного вещества взвешивают на аналитических весах, растирают в ступке, вносят в 50,0 см раствора соляной кислоты, полностью растворяют. Если раствор получается мутным (из-за наличия нерастворимых примесей), то его фильтруют через бумажный фильтр.

Измеряют сопротивление полученного раствора и, пользуясь градуировочным графиком, определяют содержание вещества в таблетке.

6) Поскольку величина обратно пропорциональна сопротивлению раствора, то градуировочный график может быть построен в координатах 1/R = f(gi).

7) Зависимость 1/R = f (g ) должна быть обязательно линейной.

i Оформляют работу.

Работа 4. Электрод I рода В электрохимии электродом называется система из контактирующих проводников с различным типом электрической проводимости (например, металл-раствор электролита). Если раствор содержит катионы металла Мz+, находящиеся в состоянии электрохимического равновесия с металлом М:

Mz+ + z = М, (4-11) то говорят об электроде I рода. Потенциал такого электрода определяется уравнением Нернста:

RT ЕЕ += ln a (4-12) Мя+ M| z+ Мя+ M| M zF Здесь E°MZ+/M - стандартный электродный потенциал, aMz+ = fМz+ сMZ+ - термодинамическая активность ионов металла, а fМz+ и сMZ+ - молярный коэффициент активности и молярная концентрация ионов Mz+ соответственно. Если сMZ+ < 5*10-4 М, то fМz+ = 1. При практических расчетах вместо fМz+ зачастую используют средний ионный молярный коэффициент активности f±.



Для измерения потенциала электрода I рода следует составить гальваническую цепь из этого электрода и стандартного водородного.

Последний, однако, обычно заменяют на какой-либо электрод сравнения, потенциал которого точно известен в водородной шкале потенциалов.

Удобно использование хлорсеребряного электрода сравнения, при этом цепь имеет вид :

(-) (М), Ag, AgClTB|Cl- || Mz+ | M (+) Задача работы: составление электрода I рода, изучение степени обратимости потенциалопределяющей реакции (4-11), определение стандартного электродного потенциала при температуре опыта.

Оборудование, материалы: медь металлическая, раствор CuS04 (0.1 М), хлор серебряный электрод сравнения, насыщенный раствор КС 1. ртутный термометр, высокоомный вольтметр постоянного тока, мерная посуда. ( Возможно также использование систем Cd2+|Cd и Ag+| Ag ).

Выполнение работы 1. Подготавливают к работе электрод I рода. Для этого медную пластинку или проволоку зачищают наждачной бумагой, промывают дистиллированной водой, сушат и вводят в стеклянную трубку, закрытую с нижнего конца корковой пробкой.

2. Составляют гальваническую цепь (рис. 4-2), помещая Рис. 4-2.

Гальваническая цепь для измерения потенциала электрода I рода.

собранный электрод I рода (1) и хлорсеребряный электрод сравнения (2) в стакан (3) и заполняя его насыщенным раствором КС 1, измеряют его температуру.

3. Последовательным разбавлением из 0.1 М раствора CuS04 готовят по 100 см растворов с концентрацией сcu2+ = 0.05; 0.01; 0.005 и 0.001 М.

4. Заполняют стеклянную трубку с электродом I рода раствором с сCu2+ = 0.001 М.

5. Подключают электроды к вольтметру таким образом, чтобы измеряемое установившееся значение потенциала Ензм было положительным.

Пересчитывают это значение потенциала на водородную шкалу потенциалов по формуле:

ЕСu2+ Cu| о = E + Е, (4-13) изм хсэ где Ехсэ - потенциал электрода сравнения (указывается преподавателем ).

6. Вновь зачищают и обезжиривают поверхность металлической пластинки. Меняют раствор в сосуде для электрода I рода, переходя поочередно к более высоким концентрациям. Каждый раз измеряют потенциал электрода, заносят данные в табл. 4-5.

7. Значения молярного коэффициента активности fCu 2+, а также коэффициенты активности некоторых иных ионов, вычисленные по II приближению теории Дебая-Хюккеля для растворов с ионной силой IС, приведены в табл. 4-6.

Таблица 4-сCu2+, моль/дм3 0.001 0.005 0.01 0.05 0.Еизм. В ЕСu2+ Cu| о, В aCu2+ lg aCu2+ Таблица 4-Ион Ic, моль/дм0.001 0. 0025 0.005 0.01 0.05 0.Ag+ 0.964 0.945 0.924 0.898 0.800 0.Cu2+; Zn2+ 0.870 0.809 0.749 0.675 0.485 0.Cd2 + 0.868 0.805 0.744 0.670 0.465 0.С1- ; Вr-; J- 0.964 0.945 0.925 0.899 0.805 0.S042- 0.860 0.803 0.740 0.660 0.445 0.Напомним, что ионная сила раствора электролита рассчитывается по формуле:

IС = 1/2 • (zi2 ci), (4-14) где zi- заряд иона, a ci - его молярная концентрация. Задаваясь значением концентрации электролита, находят по (4-14) его ионную силу и, определив из таблицы коэффициент активности, вычисляют активность иона в данном растворе.

a 8. Строят зависимость ЕСu2+ Cu| о от lg. Проверяют ее Cu2+ линейность, определяют наклон линейного участка ( ) dECu |Cuo2 d lg aCu ++ E lg a. Сопоставляют полученное + Cu22 |Cuo Cu2+ значение с теоретическим, равным 2.3 RT/2F или 0.0295 В при 298К.

9. Экстраполируя график к значению lg acu2+ = 0, находят Е0Сu2+ Cu| о.

Сопоставляют эту величину с табличной, равной 0.337 В при 298 К.

Формулируют выводы, оформляют работу.

Работа 5. Электрод II рода Если металл М покрыт слоем трудно растворимой соли MA, a раствор содержит анионы этой соли Аz-, то говорят об электроде II рода. Равновесная электрохимическая реакция в таком электроде:

MA + ze = М + Аz-, (4-15) а его потенциал рассчитывается следующим образом :

3.2 RT ЕАz- MA|, M E0Аz- MA|, M -= lga, (4-16) AzzF Здесь E0Аz- MA|, M - стандартный электродный потенциал, = fa cAz- - термодинамическая активность анионов раствора, f и с - zz -AA молярные коэффициент активности и концентрация ионов Аz- соответственно. Если cAz- < 5*10-4 М, то fAz- = 1. При практических расчетах зачастую вместо fAz- используют средний ионный молярный коэффициент активности f±.

В данной работе для измерения потенциала электрода II рода составляют гальваническую цепь из этого электрода и хлорсеребряного электрода сравнения:

(-) (М) Ag, AgCl |Cl- || Аz-| МАтв., М ( + ) Задача работы: изготовление электрода II рода, изучение степени обратимости потенциалопределяющей реакции (4-15), определение стандартного электродного потенциала при температуре опыта.

Оборудование, материалы: серебро, раствор КС 1 (0.1 М), хлорсеребряный электрод сравнения, насыщенный раствор КС 1, ртутный термометр, высокоомный вольтметр постоянного тока, мерная посуда.

(Вместо системы Ag,AgCl |Cl- возможно использование, по указанию преподавателя, систем Ag,AgBr |Br- или Ag,AgJ|J-).

Выполнение работы 1. Подготавливают к работе электрод II рода. Для этого серебряную пластинку или проволоку электролитически покрывают (с помощью лаборанта) слоем трудно растворимой соли AgCl, промывают дистиллированной водой, сушат и вводят в стеклянную трубку, закрытую снизу корковой пробкой. Можно использовать также хлорсеребряный электрод заводского изготовления, раствор из которого предварительно вылит, а сосуд промыт дистиллированной водой.





2. Составляют гальваническую цепь (рис. 4-3), помещая собранный электрод II рода (1) и хлорсеребряный электрод сравнения (2) в стакан (3), заполненный насыщенным раствором КС 1, измеряют температуру этого раствора.

3. Последовательным разбавлением из 0.1 М раствора КС 1 готовят по 100 см растворов с концентрацией СС1- = 0.05; 0.01; 0.005 и 0.001 М.

4. Заполняют стеклянную трубку с электродом II рода раствором с сСl- = 0.001 М.

5. Подключают электроды к вольтметру так, как показано на рисунке.

Пересчитывают это значение потенциала на водородную шкалу потенциалов по формуле.

Рис. 4-3.

Гальваническая цепь для измерения потенциала электрода II рода ЕCl-|AgCl,Ag = E + Ехсэ, (4-17) изм где Еизм – измеренное значение напряжения гальванического элемента, а Ехсэ – потенциал электрода сравнения (указывается преподавателем ).

6. Меняют раствор в электроде II рода, переходя поочередно к более высоким концентрациям. Измеряют напряжение гальванического элемента, рассчитывают потенциал исследуемого электрода, заносят данные в табл.

4-7. Значения fCl-, необходимые для определения aCl-, берут из таблицы 4-6.

Отметим, что для КС 1 величина ионной силы IС совпадает с молярной концентрацией.

7. Строят зависимость ECl-|AgCl,Ag от lg aCl-. Проверяют ее линейность, определяют наклон линейного участка ( dECl |AgCl,Ag / d lg a E / lg a ). Сопоставляют полученное Cl-- Cl-|AgCl,Ag Clзначение с теоретическим, равным 2.3 RT/F или 0.058 В при 298 К.

Таблица 4-сС 1-, моль/дм3 0.001 0.005 0.01 0.05 0.Еизм, В ECl-|AgCl,Ag, В аCl- lg aCl - 8. Экстраполируя прямую к значению lgаCl- = 0, находят E0Cl-|AgCl,Ag.

Сопоставляют эту величину с табличной, равной 0.222 В при 298 К.

Формулируют выводы, оформляют работу.

Работа 6. Окислительно-восстановительный электрод Зачастую металл не является прямым участником электрохимической реакции, осуществляя лишь передачу электронов от окислителя (Ох) к восстановителю (Red). Если обе частицы находятся в растворе, говорят об окислительно-восстановительном электроде. Одним из лучших материалов для реализации окислительно-восстановительного равновесия является платина, в качестве же реагента можно взять, например, хингидрон. Это эквимолярная смесь хинона С6Н402 и гидрохинона С6Н4(ОН)2, между которыми в водном растворе в присутствии платины устанавливается электрохимическое равновесие:

С Н4О2 + 2 Н30+ + 2е = С6Н4(ОН)2 + 2 Н2О. (4-18) Потенциал, устанавливающийся на Pt-электроде при рН < 8.5, определяется лишь активностью ионов гидроксония:

3,2 RT ЕЕ += lg a = Е0 - 0,059pH, (4-19) хг хг + хг OH F поскольку активности хинона и гидрохинона примерно равны, а активность воды близка к единице. Стандартный потенциал Е0хг при 298 К составляет 0,699 В.

Для измерения потенциала хингидронного электрода используют правильно разомкнутую гальваническую цепь:

(-) Pt, Ag, AgCl|Cl- || H30+, хингидрон | Pt ( + ) Задача работы: составление окислительно-восстановительного хингидронного электрода, изучение степени обратимости потенциалопределяющей реакции (4-18), определение стандартного электродного потенциала при температуре опыта.

Оборудование, материалы: платина, хингидрон, хлорсеребряный электрод сравнения, насыщенный раствор КС 1, термометр на 50 °С, высокоомный вольтметр, набор стандартных растворов для рН-метрии (или 0.05 М раствор НС1), хромовая смесь, мерная посуда.

Выполнение работы 1. Подготавливают к работе окислительно-восстановительный электрод (рис. 4-4).

Рис. 4-Гальваническая цепь для измерения потенциала хингидронного электрода Для этого платиновую проволочку или пластинку, впаянную в стеклянную трубку (1) со шлифом и имеющую токоизмерительный вывод, очищают травлением в хромовой смеси (3-5 мин) и тщательно промывают дистиллированной водой.

При работе с хромовой смесью соблюдать особую осторожность! Вводят стеклянную трубку в сосуд (2), соединяя их через шлиф.

Чтобы сосуд не соскользнул со шлифа, его фиксируют резинкой.

2. Заполняют сосуд (2) одним из серии стандартных растворов рН-метрии, имеющим известное значение кислотности рНа. Уровень раствора обязательно должен быть немного выше шлифа! Вводят в раствор небольшую навеску (0.1 г) хингидрона.

3. При отсутствии стандартных растворов для рН-метрии готовят из 0.1 М раствора НС1 последовательным разбавлением серию растворов с концентрацией: 0.02, 0.01, 0.005, 0.002; 0.001 и 0.0001 М. Кислотность этих растворов определяют по формуле:

рНа = - lg(f±(HCl) c(HCl)), (4-20) где CHCI - молярная концентрация, a f±(HCl) - молярный средний ионный коэффициент активности соляной кислоты, приведенный в табл. 4-8.

Таблица 4-CHCI, M 0.001 0.002 0.005 0.01 0.02 0.f±(HCl) 0.965 0.953 0.929 0.904 0.874 0.4. Составляют гальваническую цепь, погружая собранный хингидронный электрод и хлорсеребряный электрод сравнения (3) в стакан (4). Его заполняют насыщенным раствором КС 1 таким образом, чтобы уровень раствора закрывал шлиф между стеклянной трубкой и сосудом.

Измеряют температуру раствора.

5. Подсоединяют электроды к вольтметру так, как показано на рисунке.

Измеряют потенциал Еизм, рассчитывают потенциал хингидронного электрода относительно стандартного водородного по формуле:

Ехг = Еизм + Ехсэ, (4-21) где ЕХСЭ - потенциал электрода сравнения (указывается преподавателем ).

Результат заносят в табл. 4-9.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.