Файл: физико-химические методы анализа.docx

В качестве количественного критерия при выборе растворителя для кислотно-основного титрования можно использовать константу, называемую константой титрования(K_T). Данная константа зависит отK_SH растворителя иK_a илиK_b определяемого вещества.

В случае титрования кислот

[HA][S ^-]Ksh

[A"]

pKx =pKSH -pKa При титровании оснований

K_T =^SH =K

BH+

^T Kb

pKT = pKsh -pKb = PKBH+

Чем меньше величина K_T (больше рК_Т), тем более полно идёт реакция титрования, так как образуется более слабое сопряжённое основание в случае титрования кислот или более слабая сопряжённая кислота в случае оснований.

Пусть необходимо выбрать растворитель для титриметрического определения слабого основания, например, анилина. Для титрования необходимо взять кислотный растворитель. В муравьиной кислоте анилин будет проявлять более сильные основные свойства, чем в уксусной (pK_b равны 0,6 и 5,8 соответственно). Однако, дляHCOOH pK_T= 6,1 - 0,6 = 5,5, а дляCH3COOH pKT = 14,4 - 5,8 = 8,6. Поэтому согласно величине рКТв качестве растворителя лучше использовать уксусную кислоту.

14.3. Применение в фармацевтическом анализе

Титрование в кислотных растворителях

В качестве кислотных растворителей используют уксусную кислоту, уксусный ангидрид, а также их смеси с инертными растворителями - дихлорэтаном, бензолом и др. Данные растворители используют при определении слабых оснований, которые могут быть незаряженными (например, кофеин, амидопирин) или заряженными (анионы). Титрантом обычно является HClO₄ (раствор в ледяной уксусной кислоте). Хлорная кислота, в отличие отHCl илиH₂SO₄, остаётся достаточно сильной кислотой и в средеCH3COOH.

Стандартный раствор (0,1 моль/л) HClO₄ в ледяной уксусной кислоте готовят по следующей методике. Определённый объём 57% или 72%-ного водного раствораHClO4 растворяют в ледяной уксусной кислоте. Затем к полученному раствору для удаления лишней воды прибавляют уксусный ангидрид. После охлаждения раствор доводят ледяной уксусной кислотой до объёма 1 л. Приготовленный раствор должен содержать не менее 0,01% и не более 0,2% воды.

Уксусная кислота называется ледяной не потому, что она «очень холодная» (как неверно предполагают некоторые студенты), а потому что замерзает при температуре 16 С, образуя кристаллы похожие на лёд. Уксусная кислота, содержащая 2-3% воды, замерзает при температуре ниже 13 С.

Стандартизацию раствора титранта проводят по гидрофталату калия. Обнаружение конечной точки титрования осуществляют по- тенциометрически либо с помощью трифенилметановых индикаторов: кристаллического фиолетового или метилового фиолетового.

_O
CH Одним из лекарственных веществ,

^CH3 которые определяют методом неводного

^H3C _N ^N титрования, является кофеин. В водном

растворе кофеин проявляет очень сла- O^^N (^N ' p^kbh+ = ^0,6бые основные свойства, поэтому ки-_CH3 слотно-основное титрование в водной

среде для его определения использовать невозможно. В среде уксусного ангидрида основные свойства кофеина значительно повышаются (рК_ВН+ = 6,30) и его титриметрическое определение становится возможным. Точную навеску высушенного до постоянной массы образца кофеина растворяют в смеси уксусного ангидрида и бензола и титруют стандартным растворомHClO₄ (0,1 моль/л) в ледяной уксусной кислоте. Конечную точку титрования обнаруживают с помощью кристаллического фиолетового.

С учётом того, что HCIO4 в уксусной кислоте находится, главным образом, в виде ионных парCH₃COOH₂+-C1O₄^- (уксусная кислота - неполярный растворитель), уравнение реакции взаимодействия кофеина с титрантом можно представить и так

Многие из лекарственных веществ представляют собой соли, образованные органическим катионом и неорганическим анионом (га- логенидом, сульфатом, нитратом и т.д.). Анион, с точки зрения теории Бренстеда, является основанием и может быть определён ацидимет- рически. В водных растворах перечисленные анионы обладают очень слабыми основными свойствами и не могут быть оттитрованы. В уксусной кислоте их основные свойства усиливаются. Сульфаты, нитраты, гидротартраты и некоторые другие анионы можно определять прямым титрованием раствором HClO₄. Галогениды определяют способом титрования заместителя. При помощи обменной реакции с ацетатом ртути (II), соединением, практически не диссоциирующим в уксусной кислоте, получают эквивалентное галогениду количество ацетата. Галогениды при этом связываются в комплексный галогенид ртути. Затем выделившиеся ацетат-ионы (а это то же самое, что и ОН^-в водном растворе) титруют растворомHClO₄. Например, реакции, лежащие в основе титриметрического определения хлорида четвертичного амониевого иона, выглядят следующим образом:

2R4N+-C1^- +Hg(CH3COO)2 ^HgCb + 2RN+'C^COO^-

R4N+-CH3COO^- +CH3COOH2+-C1O4^- ^R4N+-C1O4^- +2CH3COOH

Фактор эквивалентности определяемого вещества зависит от того, сколько галогенид-ионов входит в его состав. Характер органического катиона в данном случае не имеет значения. Например, для вещества (1) фактор эквивалентности равен 1, а для вещества 2 - 1/2.

Лекарственное вещество (1) называется циклодолом, а вещество (2) - де- камином.

CH₃

^NN-(CH2)i^N

ch₂-ch₂-n

2Cl"

h₂n

nh₂

Cl"

Раствор хлорной кислоты можно использовать для определения слабых оснований (в т.ч. и анионов) не только в кислотных, но и в амфотерных и инертных растворителях (метаноле, ацетоне и др.). Для стандартизации титранта в этом случае используют гидрофталат калия, салицилат натрия, дифенилгуанидин. В качестве индикаторов применяют тропеолин 00, метиловый оранжевый и другие вещества.

Титрование в основных растворителях

Из группы основных растворителей в фармацевтическом анализе используют, главным образом, диметилформамид. Это вещество не имеет неприятного запаха, относительно малотоксично, мало гигроскопично, устойчиво к действию CO2. Диметилформамид применяют в качестве растворителя при определении различных лекарственных веществ кислотного характера (барбитураты, сульфаниламиды и др.). В качестве титрантов используют 0,1 МCH₃ONa в бензоле, а также 0,1 МNaOH в смеси метанола и бензола и 0,1 М[(C₂H₅)₄N]OH в бензоле. Стандартизацию растворов титрантов проводят по бензойной кислоте. Конечную точку титрования обнаруживают потенциометри- чески или с помощью сульфофталеинового индикатора тимолового синего.

Рассмотрим, например, титриметрическое определение фенобарбитала (в водном растворе рК_а1= 7,21). Точную навеску образца фенобарбитала растворяют в диметилформамиде (предварительно нейтрализованном по тимоловому синему) и титруют 0,1 МNaOH в смеси метанола и бензола.

+ CH₃OH

C2H5" J II + ^CH3^V

O^N ONa

^C6^H5C2H5

N'"^C6^H5

+ CH₃ONa ^

O' NO

Для обнаружения конечной точки титрования используют тимоловый синий.

Глава 15 комплексометрическое титрование

15.1. Общая характеристика

Комплексометрическое титрование -группа титриметрических методов анализа, основанных на реакциях образования растворимых комплексных соединений.

К реакциям, применяемым в комплексометрическом титровании, предъявляются такие же требования, что и к реакциям, используемым в других титриметрических методах анализа:

большая константа равновесия,
стехиометричность,
протекание с приемлемой скоростью при обычных условиях,
возможность обнаружения конечной точки титрования.

Из всех реакций комплексообразования ионов металлов с моно- дентатными лигандами всего лишь несколько подходят для титримет- рии. К ним относятся реакции образования галогенидных и некоторых других комплексов ртути (II), положенные в основу меркуриметриче- ского титрования; цианидных (цианидометрия) и фторидных (фтори- дометрия) комплексов ряда металлов. При взаимодействии с моно- дентатными лигандами ионы металлов образуют не один, а несколько комплексов. Для появления скачка титрования необходимо, чтобы устойчивость одного из образующихся комплексов заметно отличалась от устойчивости других. Например, комплекс HgCl₂ заметно более устойчив, чем комплексы, образующиеся при его дальнейшем взаимодействии сCl^- (lgK1 = 6,74;lgK2 = 6,48;lgK3 = 0,95;lgK4 = 1,05), вследствие чего этот комплекс будет доминировать в растворе в широком интервале концентраций лиганда.

Полидентатные хелатообразующие лиганды, как правило, взаимодействуют с катионами металлов с образованием единственного комплекса с соотношением компонентов 1:1. Кроме того, вследствие хелатного эффекта комплексы катионов металлов с такими лигандами более устойчивы, чем комплексы с аналогичными монодентатными лигандами.