Если вещество — очень слабая кислота с рКа > 9, например теофиллин (рКа=11,40), его непосредственно оттитровать нельзя. В таком случае прибегают к заместительному титрованию, сущность которого заключается в том, что к раствору анализируемого вещества добавляют несколько капель раствора нитрата серебра. Выделяющееся эквивалентное количество азотной кислоты определяют, алкалиметрически:
Титрование в неводных средах имеет преимущество перед водным титрованием потому, что позволяет определять концентрацию слабых кислот и оснований, часто мало растворимых в воде. Этот метод позволяет также определять соли слабых кислот и слабых оснований, которые невозможно оттитровать в воде. Удобен метод и для анализа многокомпонентных смесей,, часто без их предварительного разделения. Метод позволяет определять физиологически активную часть в солях алкалоидов.
Метод неводного титрования дает более точные результаты по сравнению с титрованием в воде, так как вследствие небольшого поверхностного натяжения неводных растворителей размеры капель титрованных растворов меньше капель водных растворов.
В теории неводного титрования большую роль играет влияние растворителя, на кислотно-основные свойства анализируемого вещества. Для неводного титрования применяются различные растворители, которые по своим свойствам делятся на четыре группы.
Основные (протофильные) растворители легко присоединяют протоны, усиливают кислотные свойства титруемых веществ. Среди них — диметилформамид НСОN(СН3)2, пиридин, жидкий аммиак и др. В среде основных растворителей легко титруются слабые кислоты, кислые формы .барбитуратов, сульфаниламидов, фенолы. Кислотность этих соединений в среде данных растворителей повышается, и тем самым улучшается процесс и результаты титрования. Титрантом служит раствор гидроксида натрия в смеси метанола и бензола или раствор метилата натрия. В качестве индикатора применяют тимоловый синий. Например, при титровании барбитала в среде диметилформамида раствором гидроксида натрия происходят следующие процессы:
2. Кислотные (протогенные) растворители: муравьиная кислота НСООН, уксусная кислота СН3СООН (безводная), уксусный ангидрид и др. Они легко отдают протоны, усиливая основные свойства веществ. Титрантом служит раствор хлорной кислоты, а индикатором — раствор кристаллического фиолетового, тропеолина 00 или метилового оранжевого. Растворы титранта и индикатора готовят в безводной уксусной кислоте. Суммарно процесс нейтрализации слабого органического основания хлорной кислотой представлен следующей схемой:
R3N + HClO4 → [R2N • H+]ClO4-
Подобно происходит титрование производные пиридина (никотинамид, фтивазид), алкалоидов, представляющих собой слабые основания.
Амфотерные (амфипротные) растворители: вода Н2О, этанол С2Н5ОН, метанол СН3ОН и др. Эти растворители могут отдавать свои или присоединять протоны от титруемых веществ. В амфипротных растворителях титруют смеси различных кислот.
Индифферентные (апротонные) растворители: углеводороды — бензол и его производные, галоген-производные углеводородов (хлороформ, четыреххлористый углерод и др.). Молекулы этих растворителей не способны ни отдавать, ни присоединять протоны. В них титруются смеси оснований.
Недостатком неводного титрования является необходимость иметь герметизированную титровальную установку. Работа предполагает использование токсичных, летучих растворителей. Однако метод позволяет определять концентрацию солей слабых кислот и слабых оснований, что не всегда возможно в водной среде. Ацетат калия титруется хлорной кислотой по схеме
СН3СООК + HClO4 →KClO4 + СН3СООН.
Титрование солей слабых оснований (R3N • HA) •можно выразить следующей схемой
R3N • HA + HClO4 → [R3N • H]ClO4 + HA.
Так титруются адреналин и норадреналин гидротартраты, нафтизин, цитрат дитразина, соли алкалоидов (фосфат кодеина, гидротартрат платифиллина, сульфат атропина, бензоат сферофизина). Однако соли галогенводородных кислот (гидрохлориды, гидробромиды, гидроиодиды) алкалоидов и азотсодержащих оснований не могут быть непосредственно оттитрованы хлорной кислотой, так как галоген-ионы проявляют кислотные свойства даже в среде безводной уксусной кислоты и поэтому могут влиять на переход цвета индикатора в точке эквивалентности. Титрование солей галогенводородных кислот выполняют в присутствии ацетата ртути (II), который связывает галоген-ионы в малодиссоциированные соединения (дихлорид, дибромид или дийодид ртути), и титрование идет с хорошими результатами по схеме
2R3N • HX + Hg(CH3COO)2 → HgX2 + 2[R3NH]+CH3COO-.
2[R3NH]+CH3COO- + 2HClO4 → 2[R3NH]+ClO4 + 2CH3COOH.
Возможность и оптимальные условия титрования в неводных средах определяются величиной константы титрования Кт, которую рассчитывают, исходя из величин ионного произведения среды Кi и Ка — константы диссоциации титруемого вещества в этой среде, по формулам для кислот Кт = Кi/Ка, для оснований Кт=Ка или рКт=рК; -рКа и рКт=рКа. Чем меньше числовое значение Кт и чем больше рКт, тем условия титрования лучше. Значения величины Кi; и рКi; для ряда растворителей и Ка, а также рКа для некоторых лекарственных веществ приведены в ГФ XI.
Пример выбора среды для количественного определения ацетилсалициловой кислоты.
Величина рКi этанола 19,1; воды — 14. Для ацетил-салициловой кислоты рКа=3,50. В воде рКт=14-3,50=10,5; в этаноле рКт=19,1-3,50=15,6.
Величина рКт в этаноле больше, следовательно в этом растворителе условия титрования ацетилсалициловой кислоты лучше.
В ряде случаев для титрования применяют смеси неводных растворителей с апротонными растворителями: бензолом, хлороформом и др., присутствие которых уменьшает ионное произведение среды К; что способствует улучшению условий титрования.
Осадительное титрование. В основу метода положе на реакция образования малорастворимого соединения, В фармацевтическом анализе широко используют аргентометрию, которая предполагает взаимодействие галогенов с нитратом серебра:
МеНаl + АgNО3 → АgНаl↓ + МеNO3.
Применяется метод в виде прямого (методы Мора, Фаянса) и обратного титрования (метод Фольгарда) Титрантами являются 0,1 М и 0,05 М растворы нитрат серебра и тиоцианата аммония.
По методу Мора титрование раствором нитрата серебра выполняют при рН 6,5—10,0 в присутствие 5—7 капель 5 %-ного водного раствора хромата калия в качестве индикатора. В процессе титрования образуются малорастворимые галогениды серебра, и, когда и осаждение закончится полностью, образуется красный осадок хромата серебра, свидетельствующий о достижении точки эквивалентности:
К2СrО4, + 2АgNO3 → Ag2СrО4↓ + 2КNO3
Этим методом определяют концентрацию хлоридов и бромидов. Иодиды определять не рекомендуется, потому что появление красной окраски происходит ранее точки эквивалентности, что объясняется адсорбцией иодид-ионов поверхностью осадка.
Метод Фаянса применяется для определения концентрации йодидов, но он может использоваться также для хлоридов и бромидов. В отличие от метода Мора, титрование выполняется не только в нейтральной среде, но и в среде уксусной кислоты с водным раствором эозината натрия в качестве индикатора. В точке эквивалентности наблюдается появление ярко-розового окрашинивания осадка. Хлориды и бромиды титруют в среде уксусной кислоты, индикатором служит раствор бром-фенолового синего. В точке эквивалентности зеленовато-желтое окрашивание переходит в сине- фиолетовое. Метод Фольгарда используется для определения концентрации хлоридов, бромидов, йодидов способом обратного титрования. Индикатором является раствор железоаммониевых квасцов. Анализ производится в среде азотной кислоты.К отобранному для определения концентрации раствору приливают точно измеренный избыток раствора нитрата серебра, 2—3 мл разведенной азотной кислоты, 10 капель раствора железоаммониевых квасцов и титруют раствором тиоцианата аммония до появления розовой окраски:
АgNО3 + NН4SCN → AgSСN↓ + NH4NO3,
3NН4SCN + FeNH4(SO4)2 → [Fe(SCN)3] + 2(NH4)2SO4
При титровании хлоридов возможно взаимодействие осадка хлорида серебра с красным соединением:
[Fe(SCN)3] + 3АgСl → 3АgSСN↓ + FеС13
и определение точки эквивалентности затрудняется. Чтобы избежать протекания реакции между хлоридом серебра и комплексным соединением, можно отфильтровать осадок и в фильтрате оттитровать избыток нитрата серебра. Но можно перед титрованием в анализируемый раствор добавить 5—10 мл органического растворителя с большой плотностью, например четыреххлористого углерода, который покрывает поверхность осадка хлорида серебра, и тогда взаимодействие осадка не происходит. При титровании йодидов индикатор — раствор железоаммониевых квасцов — прибавляют после добавления избытка нитрата серебра. Если этого не сделать, то возможно окислительно-восстановительное взаимодействие йодид-иона с индикатором
2КI + 2 FeNH4(SO4)2 → 2FeSO4 + I2 + (NН4)2SO4 + К2SO4.
Видоизмененный метод Фольгарда используется при определении хлоридов и йодидов. Этот способ позволяет избежать взаимодействия йодидов с железоаммониевыми квасцами и осадка хлорида серебра с комплексным соединением [Fe(SCN)3] и тем самым улучшить условия титрования.
К растворенной навеске галогенида добавляют 2—3 мл разведенной азотной кислоты, 1 мл раствора железоаммониевых квасцов и 0,1 мл 0,1 М раствора тиоцианата аммония. Раствор окрашивается в красный цвет. Титруют 0,1 М раствором нитрата серебра до исчезновения окраски. При расчетах необходимо учитывать объем раствора нитрата серебра, который затратится на 0,1 мл 0,1 М раствора тиоцианата аммония, добавленного в анализируемый раствор до начала титрования.
Описанные выше методы осадительного титрования не являются избирательными, при анализе раствора смеси галогенидов определяется их общее содержание. Для определения йодидов в растворах с хлоридами и бромидами существуют избирательные методы.
Метод Кольтгофа является методом прямого аргентометрического титрования раствором нитрата серебра. К анализируемому раствору приливают 3 мл воды, 3 мл 10%-ного раствора карбоната аммония, 3—4 капли разведенной серной кислоты, 5—6 капель раствора крахмала, одну каплю 0,1 М раствора йодата калия. Раствор окрашивается в синий цвет вследствие выделения йода согласно уравнению
5KI + КIO3 + 3H2SO4 → 3I2 + 3K2SO4 + 3Н20.
Раствор медленно, тщательно перемешивая, титруют раствором нитрата серебра до перехода синей окраски в желтую, обусловленную цветом осадка йодида серебра. В процессе титрования в растворе уменьшается концентрация йодида калия, равновесие смещается влево, уменьшается концентрация йода, и синяя окраска исчезает Возможность определения йодидов в присутствии остальных галогенидов достигается потому, что в растворе образуется буферная смесь, поддерживающая значение рН<5,5. Бромиды в этих условиях не окисляются йодатом калия при его незначительной концентрации.
Другим методом прямого аргентометрического титрования является метод Шика. К анализируемому раствору приливают 4—5 мл воды, 5 мл разведенной серной кислоты и титруют раствором нитрата серебра. Индикатор — нитрозокрахмальная бумага (полоска фильтровальной бумаги, пропитанная смесью растворов нитрита натрия и крахмала). При нанесении на ее поверхность капли раствора до момента эквивалентности бумага окрашивается в синий цвет вследствие протекания реакции
2NaNO2 + 2NaI + 2H2SO4 → I2 + 2Na2SO4 + 2H20 + 2NO
Цвет бумаги не изменится после достижения точки эквивалентности. Для получения более точных результатов целесообразно предварительно рассчитать количество титрованного раствора нитрата серебра, необходимого для титрования взятого количества йодидов, или выполнить ориентировочное титрование, а затем при повторном титровании иметь в виду результаты расчетов.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17
