Miareczkowanie - praktyczne wykorzystanie i znaczenie metody

Analiza miareczkowa jest jedną z najstarszych metod analizy ilościowej. Metoda ta pozwala łatwo i bez zbędnych kosztów przeprowadzić analizę. Mimo tego rzadko jest wykorzystywana. Artykuł ten ma na celu przybliżenie czytelnikowi znaczenia metody analizy miareczkowej oraz zapoznanie z najczęściej popełnianymi błędami w jej praktycznym zastosowaniu.

Analiza miareczkowa polega na tym, iż niewielkimi porcjami, czyli "miareczkami" wprowadza się do roztworu badanego równoważną chemicznie ilość odczynnika w postaci roztworu mianowanego, czyli roztworu o dokładnie znanym stężeniu. W celu rozpoznania momentu równowagowego do badanej próbki wprowadza się wskaźnik (indykator), który poprzez zmianę barwy pozwoli na detekcję tego momentu. Moment, w którym wskaźnik zmienia barwę, nazywa się punktem końcowym miareczkowania. Ilość oznaczanej substancji oblicza się na podstawie dokładnie zmierzonej objętości zużytego roztworu mianowanego. Istnieją także inne metody oznaczania punktu końcowego [1, 2].

W metodzie tej wykorzystuje się następujące własności reakcji chemicznych:

przebiegające stechiometrycznie (ilościowo)

przebiegające szybko

których punkt równoważnikowy można dokładnie wyznaczyć

w których biorą udział związki chemiczne tworzące roztwory trwałe w warunkach miareczkowania.

Rysunek 1. Sprzęt do analizy miareczkowej: 1 – statyw; 2 – biureta; 3 – roztwór mianowany; 4- elenmajerka; 5 – roztwór badany.

Przygotowanie do miareczkowania [3]

Analiza miareczkowa jest metodą prostą. Jednak podczas jej stosowania można popełnić szereg błędów wpływających na efekt końcowy doświadczenia. Dlatego w praktyce bardzo ważne jest zastosowanie kilku zasad:

Bardzo dokładnie umyć i osuszyć biuretę. Czysta woda spływała równomiernie po ściankach, nie pozostawiając kropel. Mikrokrople występujące na ściankach biurety są najczęstszą przyczyną błędów pomiarowych.
Kran biurety również powinien być czysty i suchy. Dopiero tak przygotowany kran pokrywamy pokryć cienką warstwą wazeliny. Należy pamiętać, iż poprawnie nasmarowany kran powinien być przezroczysty, a nie matowy!
Każdorazowo przed miareczkowanie przygotowana biuretę (1) przemywa się 2-3 razy niewielkimi ilościami roztworu mianowanego. Zapobiega to rozcieńczaniu roztworu mianowanego wodą, pozostającą zwykle na ściankach i w końcówce biurety.
Biureta poprawnie umieszczona w statywie jest w położeniu dokładnie pionowym.
Początkowo napełnić biuretę nieco powyżej kreski zerowej roztworem mianowanym. Roztwór mianowany można wlewać przez lejek, pamiętając jednak o wyjęciu lejka zaraz po nalaniu roztworu, aby w czasie miareczkowania nie spływały z niego do biurety krople roztworu.
Należy całkowicie usunąć powietrze z końcówki biurety, zastępując je roztworem. Pozostawienie w rurce powietrza to błąd nawet kilku dziesiątych cm3 przy odczycie objętości.
Po wprowadzeniu roztworu mianowanego oraz odpowietrzenia biurety należy doprowadzić poziom roztworu w biurecie dokładnie do kreski zerowej, wylewając nadmiar roztworu do podstawionego naczynia. Nie dopełniać biurety w trakcie miareczkowania
Kroplę pozostałą na biurecie usuwa się poprzez dotknięcie końcem biurety do naczynia. Nigdy w tym celu nie używamy bibuły.
Każde miareczkowanie należy zaczynać od poziomu zerowego, co zmniejsza niedokładność odczytu związanego z podziałką.
Roztwór z biurety należy podawać małymi porcjami, nie śpiesząc się. Najczęstszym błędem miareczkowania jest tzw. przemiareczkowanie, w tym przypadku pewna ilość cieczy pozostanie także na ściankach biurety, skutkiem czego objętość zużytego roztworu będzie pozornie większa. Roztwór mianowany powinien wypływać z biurety kroplami.
Przy przemiareczkowaniu można zastosować poprawkę, w tym celu należy określić objętość jednej kropli (inna dla każdej biurety!): wypuścić z biurety 100 kropel roztworu i na podstawie zmiany położenia menisku określić ich objętość sumaryczną. Następnie podzielić otrzymaną objętość przez 100 i otrzymuje się objętość jednej kropli.
Do obliczeń stosujemy rzeczywistą (naważoną) masę substancji.

Znaczenie analizy miareczkowej [1, 2, 3]

Metodę tę stosujemy do kilku podstawowych doświadczeń:
a.    Indykator kwasowo-zasadowy
b.    Przygotowania roztworów buforowych z wykorzystanie elektrody pH-metrycznej
c.    Badań hydrolizy soli
d.    Wpływ temperatury na stopień hydrolizy
e.    Efekt wspólnego jonu
f.     Efekt solny
g.    Określania amfoteryczności
h.    Miareczkowania alkacymetrycznego

We wszystkich przypadkach a-f miareczkowanie alkacymetryczne jest podstawowa metodą badawczą. Metoda ta pozwala na oznaczanie z dużą dokładnością (z błędem 0,1–0,2%) punktu końcowego. Należy pamiętać, że dokładność metod miareczkowych zależy w dużym stopniu od dokładności nastawienia miana titr anta (roztworu mianowanego). Błąd popełniany podczas ważenia na wadze analitycznej jest niewielki w porównaniu z błędami, jakie popełniane są przy odczytywaniu poziomu cieczy w biurecie, przy pipetowaniu i określaniu współmierności naczyń miarowych. Reasumując, metody analizy miareczkowej przewyższają metody wagowe szybkością wykonania, zwłaszcza wtedy, gdy w momencie oznaczania danej substancji dysponuje się gotowym titrantem. Obecnie na rynku są aparaty przeprowadzające miareczkowanie automatyczne.

Autor: Karolina Wójciuk

Literatura:
[1] Iwona Żak, Anna Balcerzyk: Analiza miareczkowa. W: Iwona Żak (red.): Chemia medyczna. Katowice: Śląska Akademia Medyczna, 2001
[2] Tadeusz Lipiec, Zdzisław S. Szmal: Chemia Analityczna z elementami analizy instrumentalnej. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, 1980
[3] http://pl.mt.com/pl/pl/home/supportive_content/know_how/Dummy_Basics_of_Titration_Handbook.html