Pytania pomocnicze - CHM.04

Alkacymetria opiera się na reakcji zobojętniania, czyli reakcji kwasu z zasadą. Produktem takiej reakcji jest zwykle sól i woda.

Alkalimetria służy do oznaczania kwasów za pomocą mianowanego roztworu zasady. Acydymetria służy do oznaczania zasad za pomocą mianowanego roztworu kwasu.

Ponieważ wynik oznaczenia wyznacza się na podstawie zmierzonej objętości titranta o znanym stężeniu zużytej podczas miareczkowania.

Wskaźnik pokazuje punkt końcowy miareczkowania przez zmianę barwy. Dobiera się go tak, aby zmiana barwy nastąpiła możliwie blisko punktu równoważnikowego.

Alkacymetria wykorzystuje reakcje zobojętniania kwas-zasada. Precypitometria opiera się na reakcjach strącania trudno rozpuszczalnych osadów.

Argentometria to metoda strąceniowa wykorzystująca jony srebra, np. do oznaczania chlorków. Nie dotyczy bezpośrednio reakcji zobojętniania.

Biosensor składa się z elementu biologicznego, który rozpoznaje analit, oraz przetwornika, który zamienia efekt reakcji na sygnał pomiarowy.

Element biologiczny selektywnie reaguje z oznaczaną substancją. Może nim być np. enzym, mikroorganizm, przeciwciało, komórka lub tkanka.

Przetwornik to część niebiologiczna, która zamienia zmianę powstałą w wyniku reakcji biologicznej na sygnał możliwy do zmierzenia, np. elektryczny.

Glukometr wykorzystuje enzym reagujący z glukozą, a wynik tej reakcji jest przekształcany na sygnał elektryczny i odczytywany jako stężenie glukozy.

W biosensorach stosuje się m.in. enzymy, mikroorganizmy, tkanki, komórki, przeciwciała i kwasy nukleinowe.

Biosensory służą do szybkiego wykrywania i oznaczania substancji, np. glukozy, toksyn, zanieczyszczeń środowiskowych lub składników żywności.

Jeśli w procedurze występuje dodawanie roztworu o znanym stężeniu do zmiany barwy wskaźnika, jest to miareczkowanie. Należy wtedy przewidzieć biuretę, statyw z uchwytem oraz naczynie na próbkę.

Kolba stożkowa umożliwia wygodne mieszanie próbki ruchem kolistym bez dużego ryzyka rozchlapania. Jest standardowym naczyniem do prowadzenia miareczkowania.

Biureta służy do dokładnego dozowania roztworu NaOH i odczytania objętości zużytego titranta. Ta objętość jest podstawą do obliczenia kwasowości próbki.

Są to wskaźniki alkacymetryczne zmieniające barwę w różnych zakresach pH. Pozwalają uchwycić kolejne punkty końcowe miareczkowania kwasowości wody.

Butelka może służyć do przechowywania próbki lub roztworu, ale nie jest podstawowym naczyniem reakcyjnym. Samo miareczkowanie prowadzi się zwykle w kolbie stożkowej.

Kolba miarowa służy głównie do przygotowywania roztworów o dokładnej objętości. Nie jest wygodna do mieszania próbki podczas miareczkowania i obserwacji zmiany barwy.

Po dodaniu fenoloftaleiny miareczkuje się NaOH do wyraźnie różowego zabarwienia. Barwa powinna utrzymywać się przez określony czas, np. 3 minuty.

Transferazy katalizują przenoszenie grup funkcyjnych z jednej cząsteczki na drugą. Przykładem może być przeniesienie grupy aminowej, fosforanowej lub metylowej.

Schemat można zapisać jako A–X + B → A + B–X, gdzie X jest przenoszoną grupą funkcyjną, donor ją oddaje, a akceptor przyjmuje.

Transferazy przenoszą grupy funkcyjne między cząsteczkami. Hydrolazy katalizują rozpad wiązań chemicznych z udziałem wody.

Transferazy przenoszą określoną grupę funkcyjną na inną cząsteczkę. Ligazy łączą dwie cząsteczki w większą całość, zwykle zużywając energię ATP.

Przykładami transferaz są aminotransferazy, kinazy, metylotransferazy i acylotransferazy. Każda z tych grup przenosi inny typ grupy funkcyjnej.

Kinazy przenoszą grupę fosforanową, najczęściej z ATP, na określony substrat. Ponieważ zachodzi transfer grupy funkcyjnej, są zaliczane do transferaz.

Odczyn zależy od stężenia jonów wodorowych H⁺ i wodorotlenkowych OH⁻ w wodzie. Jest więc związany ze składem chemicznym roztworu, a nie z cechami ocenianymi zmysłami.

Właściwości chemiczne wynikają ze składu chemicznego wody, np. pH, twardości lub zawartości jonów. Organoleptyczne ocenia się zmysłami, np. barwę, zapach, smak lub wygląd.

Barwa, zapach i mętność opisują wygląd lub cechy odbierane zmysłami. Nie określają bezpośrednio chemicznego charakteru wody, dlatego nie są klasyfikowane jako typowe właściwości chemiczne.

Najdokładniej pH oznacza się pehametrem z elektrodą. Orientacyjnie można użyć papierków wskaźnikowych lub odpowiednich wskaźników kwasowo-zasadowych.

Na pH wpływają m.in. rozpuszczony dwutlenek węgla, skład mineralny podłoża, zanieczyszczenia kwaśne lub zasadowe oraz procesy biologiczne zachodzące w wodzie.

pH wpływa na rozpuszczalność związków chemicznych, korozję instalacji oraz warunki życia organizmów wodnych. Zbyt kwaśna lub zbyt zasadowa woda może świadczyć o zanieczyszczeniu.

Należy pomnożyć wartość wyrażoną w mval/dm³ przez współczynnik podany w przeliczniku. W tym zadaniu: 1 mval/dm³ = 2,8°dH, więc 2 mval/dm³ · 2,8 = 5,6°dH.

Przelicznik informuje, że każdemu 1 mval/dm³ odpowiada 2,8°dH. Dla 2 mval/dm³ wartość w °dH musi być dwa razy większa, czyli należy mnożyć.

Twardość ogólna wody określa łączną zawartość jonów powodujących twardość, głównie jonów wapnia Ca²⁺ i magnezu Mg²⁺. Jest sumą twardości węglanowej i niewęglanowej.

Stopnie niemieckie to jedna z jednostek stosowanych do wyrażania twardości wody. W praktyce laboratoryjnej często trzeba je przeliczać na inne jednostki, np. mval/dm³.

Warto ocenić proporcję: skoro 1 mval/dm³ to 2,8°dH, to 2 mval/dm³ powinno dać dwa razy więcej, czyli 5,6°dH. Wynik mniejszy od 2,8°dH byłby nielogiczny.

Ponieważ oznaczanie opiera się na reakcjach jonów srebra Ag⁺ z bromkami i tiocyjanianami, prowadzących do strącania trudno rozpuszczalnych soli srebra. NH₄SCN służy do odmiareczkowania nadmiaru Ag⁺.

Tiocyjanian amonu jest titrantem, który reaguje z nadmiarem jonów Ag⁺, tworząc osad AgSCN. Na podstawie jego zużycia oblicza się ilość oznaczanych jonów, np. Br⁻.

Do próbki dodaje się znany nadmiar AgNO₃, który strąca bromki jako AgBr. Następnie nadmiar jonów Ag⁺ odmiareczkowuje się roztworem NH₄SCN.

Powstaje trudno rozpuszczalny osad bromku srebra AgBr. Reakcja ma postać: Ag⁺ + Br⁻ → AgBr↓.

Stosuje się jony żelaza(III), które z nadmiarem jonów SCN⁻ tworzą czerwony kompleks tiocyjanianowy. Pojawienie się trwałego czerwonego zabarwienia wskazuje punkt końcowy.

Metoda Mohra jest bezpośrednim miareczkowaniem halogenków roztworem AgNO₃ wobec chromianu jako wskaźnika. Metoda Volharda zwykle polega na dodaniu nadmiaru AgNO₃ i odmiareczkowaniu go tiocyjanianem.

Kompleksometria opiera się głównie na tworzeniu kompleksów, np. z EDTA, jodometria na reakcjach z jodem, a bromianometria na reakcjach redoks z bromianami. Oznaczanie bromków z udziałem Ag⁺ i SCN⁻ to reakcje strąceniowe charakterystyczne dla argentometrii.

Należy podzielić liczbę miligramów przez 1000. Na przykład 200 mg = 0,200 g = 0,2 g.

Po przeliczeniu 200 mg daje 0,2 g. Jest to wartość większa niż 0,1 g, więc zgodnie z tabelą odpowiada skali makro.

Analiza semimikro dotyczy próbek o masie od 0,01 g do 0,1 g. W przeliczeniu jest to od 10 mg do 100 mg.

Analiza mikro obejmuje próbki od 0,0001 g do 0,01 g. Analiza ultramikro dotyczy jeszcze mniejszych próbek, czyli poniżej 0,0001 g.

Trzeba zwrócić uwagę na jednostki oraz znaki nierówności. Szczególnie ważne jest rozróżnienie, czy wartość graniczna jest włączona do zakresu, czy nie.

Różne skale pozwalają dostosować metodę do ilości dostępnej próbki, wymaganej czułości oraz zużycia odczynników. Ma to znaczenie praktyczne i ekonomiczne.

Efekt Tyndalla polega na rozpraszaniu światła przez cząstki obecne w koloidzie, zawiesinie lub mętnym roztworze. Dzięki temu wiązka światła staje się widoczna.

Nefelometria mierzy natężenie światła rozproszonego przez cząstki w próbce. Jest to bezpośrednie wykorzystanie efektu Tyndalla.

Nefelometria opiera się na pomiarze światła rozproszonego, a absorpcjometria na pomiarze światła pochłoniętego przez badaną substancję.

Refraktometria dotyczy pomiaru współczynnika załamania światła, a nie rozpraszania światła przez cząstki zawieszone w próbce.

Efekt Tyndalla wykazują głównie koloidy, zawiesiny i mętne ciecze. Roztwory rzeczywiste zwykle go nie wykazują, ponieważ ich cząstki są zbyt małe.

Najprościej zapamiętać zależność: efekt Tyndalla oznacza rozpraszanie światła, a metoda wykorzystująca rozpraszanie światła to nefelometria.

Ponieważ reakcja przebiega etapami i ma dwa punkty końcowe. Fenoloftaleina wskazuje zobojętnienie NaOH oraz przejście CO₃²⁻ w HCO₃⁻, a oranż metylowy wskazuje dalsze zobojętnienie HCO₃⁻.

Oznacza, że NaOH został zobojętniony, a Na₂CO₃ został przekształcony w NaHCO₃. Nie oznacza to jeszcze całkowitego zobojętnienia węglanów.

HCl jest titrantem, czyli roztworem o znanym stężeniu używanym do miareczkowania. Reaguje kolejno z NaOH, Na₂CO₃ i NaHCO₃.

Jon węglanowy CO₃²⁻ przyjmuje protony etapowo: najpierw tworzy HCO₃⁻, a następnie H₂CO₃, który rozpada się na CO₂ i H₂O. Dlatego można wyróżnić dwa zakresy pH i dwa punkty końcowe.

W drugim etapie HCl reaguje z NaHCO₃. Powstają NaCl, CO₂ i H₂O, a zmiana barwy oranżu metylowego wskazuje koniec oznaczania.

Przy samej zasadzie NaOH występuje tylko reakcja zobojętniania do NaCl i H₂O. Obecność etapów z Na₂CO₃, NaHCO₃ oraz wydzielaniem CO₂ wskazuje na mieszaninę NaOH i Na₂CO₃.

NaCl jest solą obojętną i nie ulega miareczkowaniu HCl w taki sposób. Schemat pokazuje reakcje charakterystyczne dla węglanów, szczególnie powstawanie NaHCO₃ i CO₂.