Лабораторна робота № 5.1

Визначення вмісту формальдегіду в розчинах кінетичним методом

Сутнiсть методики

Щоб визначити мiкрокiлькості альдегідiв, використовують ре­ак­цiю окислення п-фенiлендiаміну пероксидом водню, на яку альде­гіди дiють як каталiзатори. Схема механізму реакцiї (за нинiшнiми уявленнями):

O OH OH

// | |

1) R - C + H₂O₂ Þ R - C – OOH Þ R - C – O· + OH· ,

\ | |

H H H

жирна крапка – вільні радикали, друге з цих перетворень – лiмiтуюча стадiя; стадiї пiсля лiмiтуючої: – вiльнi pадикали виступають як окис­лю­вачi,

OH O

| //

R - C – O· + H⁺ + e^- Þ R - C + H₂O, OH· + H⁺ + e^- Þ H₂O ,

| \

H H

пеpша з цих pеакцiй pеґенеpує каталiзатоp; п-фенiлендiамiн окислюється у складнiй послiдовностi pеакцiй із загальним piвнянням

У реакцii утворюється продукт (так звана основа Бандровського), що інтенсивно забарвлений у темно-фiолетовий колiр.

У роботi застосовано метод фiксованого часу диференцiйного варiанту кiнетичних методiв аналізу. Диференцiйний варiант ґрунтується на рiвнянні

Х = К(Пс)C_кат.t,

де Х – концентрацiя iндикаторної речовини – продукту реакцiї; С_кат. – концентрацiя каталiзатора, що iї визначають; Пс – добуток кон­цен­тра­цiй реаґентiв; К – константа швидкостi каталiтичної реакцiї; t – час. У методi фiксованого часу через заданий промiжок часу визна­ча­ють концентрацiю iндикаторної речовини – у розгляданому ви­пад­ку продукту реакцiї. Ґрадуювальний ґрафiк показує залежнiсть кон­цен­трацiї iндикаторної речовини через фiксований час (X_фiкс.) вiд кон­центрацiї каталiзатора. Замiсть концентрацiї iндикаторної речо­ви­ни зручніше користуватися пропорцiйною їй величиною – світло­по­глинанням – (A_фiкс.).

Алґоритм методики

2.1. Прилади й реаґенти

Фотоелектроколориметр;

Секундомiр;

Вимiрювальнi колби мiсткiстю 50 мл;

Піпетки мiсткiстю 5 мл;

Піпетки с подiлками мiсткiстю 1 и 5 мл;

П-фенiлендiамiн, 0,05 моль/л;

Пероксид водню, 2,5 моль/л;

Формальдегід, розчин з масовою концентрацiєю 40 мкг/мл;

Фосфатний буферний розчин з pH=6,86;

Етилендiамiнтетраацетат натрію (ЕДТА, трилон Б), 0,01 моль/л.

2.2. Побудова ґрадуювального ґрафiка

У 6 вимiрювальних колб мiсткiстю 50 мл (№ 1, 2,..., 6) вносять по 1 мл розчину ЕДТА, щоб зв'язати домiшки iонiв металiв, що у незв'я­за­ному станi можуть впливати на швидкiсть iндикаторної реакцiї. По­тiм вносять по 5 мл розчину п-фенiлендiаміну, по 20 мл фосфатного буферного розчину та, на­реш­тi, стандартний розчин формальдегiду в рiзних об’ємах – 0, 1, 2, 3, 4 и 5 мл (що по доведенню до мiтки забезпечує масу формальдегiду в колбi 0, 4, 8, 12, 16 та 20 мкг). У кол­бу № 1 додають 10 мл розчину пероксиду водню. У мить, коли введе­но першу краплю, вмикають секундомiр (час початку ре­ак­цiї), дово­дять до мiтки буферним розчином та перемiшують приблизно 1 хв. Тримати пpи цьому колбу за гоpло, щоб не охоплювати її кульки рукою й не нагрiвати рiдини. Через 5 хв пiсля початку реакцiї вимiрюють світ­ло­по­гли­нан­ня у кюветi з довжиною поглинаючого шару 0,5 см, зелений свiтлофiльтр (№ 6, якщо використовуємо фотоелектроколориметр ФЕК-М й вода як роз­чин порiвняння). Аналоґiчно чинять з розчи­на­ми 2,... , 6. Кожне ви­мi­рю­ван­ня повторюють тричi з новими порцiями розчину й результати усереднюють. За результатами вимiрювань бу­ду­ють ґрадуювальний ґрафiк (або одержують роз­ра­хун­ко­ве рiвняння прямої за методом найменших квадратiв).

2.3. Вимiрювання невiдомої концентрацiї

Здійснюють тi ж самi опеpацiї, що й пpи гpадуюваннi, але за­мiсть вiдомих pозчинiв фоpмальдегiду беpуть вiд 1 до 5 мл аналізованого − залежно вiд попередньоi оцiнки його вмiсту. Масу фоpмальдегіду ви­зна­ча­ють за ґpадуйовочною залежнiстю. Її пеpе­ра­хо­вують у масову кон­цен­тpа­цiю, подiляючи на об’єм вимipяної поp­цiї pозчину.