MONITORIZAREA MONITORIZAREA CALITĂȚII CALITĂȚII MEDIULUIMEDIULUI

Titrimetria prin reacţii acido-bazice

Titrări prin care se urmăreşte determinarea concentraţiei unei soluţii de bază folosind un acid cu titru cunoscut (acidimetrie), sau determinarea concentraţiei unei soluţii de acid folosind o soluţie de bază cu titru cunoscut (alcalimetrie).

Titru = cantitatea de substanţă, în g, din 1 ml soluţie.

Aplicaţii: determinarea amoniacului din apă, determinarea capacităţii respiratorii a solului prin determinarea conţinutului de dioxid de carbon

Titrimetria prin reacţii acido-bazice Acid substanţă care dizolvată în apă conduce la creşterea concentraţiei ionilor H+ Teoria lui ArrheniusTeoria lui Arrhenius Bază substanţă care dizolvată în apă conduce la creşterea concentraţiei ionilor HO-

Acid puternic acid care ionizează puternic în soluţie apoasă şi produce o concentraţie foarte mare de H+

Acid slab acid care ionizează slab în soluţie apoasă şi produce o concentraţie mică de H+

Bază puternică acid care ionizează puternic în soluţie apoasă şi produce o concentraţie foarte mare de HO-

Bază slabă acid care ionizează slab în soluţie apoasă şi produce o concentraţie mică de HO-

Reprezentarea protonului: H+ ·H2O sau H3O+

Acid HX H+ + X-

Bază BOH HO- + B+

Acid donor de protoni Teoria Lowry – Brönsted Bază acceptor de protoni

Reacţie acido – bazică proton schimbat între acid şi bază

AH + B = A+ + BH-

acid bază bază conjugată acidului acid conjugat bazei

Ex.Ex.

HH22O + NHO + NH33 = NH = NH44++ + HO + HO--

- acid tare + bază tareTipuri de titrări - acid tare + bază slabă - bază tare + acid slab - bază slabă + acid slab

instrumental (pH-metru, conductometru)Punctul de echivalenţăechivalenţă indicatori de pH (indicatori de culoare)

Substanţe amfotere = substanţe care se comportă şi ca acizii şi ca bazele, în funcţie de mediul în care se află (acizi în mediu bazic şi baze în mediu acid)

Indicatori acido - baziciIndicatori acido - bazici

Indicator pKm Culoarea la pH inferior

Culoare la pH superior

Interval de viraj

Albastru de timol

1,7 roşu galben 1,2 – 2,8

Albastru de bromfenol

4,0 galben albastru 2,8 – 4,6

Metiloranj 5,1 roşu galben 3,1 – 4,1

Roşu de metil 5,1 roşu galben 4,2 – 6,3

Fenolftaleină 9,6 incolor roşu 8,3 – 10,0

Galben de alizarină

~ 11,0 galben portocaliu 10,1 – 12,0

Curbe de titrare = f(proprietatea urmărită pe parcursul Curbe de titrare = f(proprietatea urmărită pe parcursul titrării)titrării)

Titrările prin care se determină concentraţia unui component dintr-o soluţie prin adăugarea unei soluţii de reactiv cu titru cunoscut cu care acestea formează un precipitat.

Aplicaţii: determinarea clorururilor din ape şi soluri.

Titrimetria prin reacţii de precipitare

Etapele formării precipitatului

NucleereaNucleerea procesul prin care într-o soluţie suprasaturată se formează un agregat de molecule, iniţial de dimensiuni reduse, capabil să crească într-o particulă mare de precipitat. Odată formate, agregatele de nucleere vor începe să crească pe seama ionilor din soluţie, prin depunerea acestora pe suprafaţa cristalelor.

MaturareaMaturarea cristalele de dimensiuni mici formate pe parcursul etapei anterioare se dizolvă şi recristalizează pe suprafaţa cristalelor mari.

FiltrareaFiltrarea se realizează cu ajutorul unui suport de filtrare adecvat, care nu permite trecerea cristalelor de precipitat în soluţia din care acestea se separă.

SpălareaSpălarea se utilizează un solvent adecvat, astfel încât această operaţie să nu producă pierderi de substanţă, prin dizolvarea precipitatului

UscareaUscarea se realizează doar atunci când precipitatele au compoziţia finală stabilă şi se urmăreşte determinarea cantitativă a acestora prin metoda gravimetrică.

Tipuri de precipitatePrecipitat brânzos - AgCl t Cation + anion substanţă coloidală solubilă

coagulare particule de dimensiuni filtrabile

Precipitat gelatinos - Fe(OH)3

t Cation + anion substanţă coloidală solubilă

coagulare particule de dimensiuni filtrabile (+

impurităţi)

Precipitat cristalin –BaSO4

Cation + anion particule mici de formă regulată (impure)

t cristale pure de dimensiuni filtrabile

Solubilitatea (S) concentraţia soluţiei saturate a combinaţiei greu solubile(moli/l)

Precipitate

Produs de solubilitate (Ps) produsul dintre

concentraţiile ionilor (ioni-

gram/l) combinaţiei greu solubile

Curba de titrareCurba de titrare

Punctul de echivalenţă

reactivi ai ionilor

participanţi la K2Cr2O7

reacţia de titrare

IndicatoriIndicatori redox difenilamina,

difenilbenzidina

de adsorbţie fluoresceina,

eozina

Titrimetria prin reacţii de oxidoreducere

Titrările prin care se determină concentraţia soluţiei unei substanţe cu caracter reducător (folosind o soluţie cu titrul cunoscut de oxidant – oxidometrieoxidometrie) sau oxidant (folosind o soluţie cu titrul cunoscut de reducător – reductometriereductometrie) .

Aplicaţii: determinarea sulfurilor, ionilor ferici, compuşilor organici dizolvaţi în apă.

Reacţia de oxidoreducere (redox) unul sau mai mulţi reactanţi trec într-o stare de oxidare superioară (oxidare), prin pierdere de electroni, iar ceilalţi într-o stare de oxidare inferioară prin câştig de electroni (reducere). Întotdeauna cele două reacţii se produc simultan.

Forma oxidată + e- = Forma redusă

Aox + Bred = Ared + Box

oxidare

0 0 +1-1

2 Na (s) + Cl2 (g) 2 NaCl (s)

reducere

Ex. 2 Na (s) + Cl2 (g) = 2 NaCl (s)

Potenţialul redox = diferenţa de potenţia stabilită între electrodul

inert şi soluţia în care se află

Ecuaţia lui Nernst (200C)

0,059 [ox] E = E0 + lg n [red]

E0 – potenţialul normal redoxn – numărul de electroni schimbaţi de cuplul redox[ox], [red] – concentraţiile formelor reduse şi oxidate

Curba de titrareCurba de titrare

Punctul de echivalenţă

de culoare albastru de metilen, difenilamină IndicatoriIndicatori reactivi ai ionilor feroina, nitroferoina turbidimetrici tetraoxidul de osmiu, acidul selenois, clorura de aur de fluorescenţă fluoresceina, rodamina

B

Titranţi utilizaţi în titrările redoxTitranţi utilizaţi în titrările redox

Oxidimetrie Reductometrie

Reactiv Denumirea Reactiv Denumirea

KnMnO4 (MnO4-/Mn2+) Permanganometrie Na2S2O3 (S2O3

2-/S4O62-) Tiosulfatometrie

K2Cr2O7 (Cr2O72-/Cr3+) Dicromatometrie FeSO4 (Fe 2+/Fe3+) -

Ce(SO4)2 (Ce4+/Ce3+) Cerimetrie TiCl3, Ti2(SO4)3 (Ti3+/Ti4+) Titanometrie

I2 (I0/I-) Iodometrie

KIO3 (IO3-/I-) Iodatometrie

BR2 (Br0/Br-) Bromometrie

KBrO3 (BrO3-/Br-) Bromatometrie

KVO3 (VO3-/VO2+/VO+) Vanadatometrie

Titrările prin care se determină concentraţia unui ion metalic în soluţie apoasă cu o clasă de liganzi, solubili în apă numiţi complexoni, sau agenţi de complexare.

Aplicaţii: determinarea cationilor poluanţi şi a detergenţilor din probele de mediu.

Titrimetria prin reacţii de complexare

Triplex I – acidul nitriloaceticAgenţi de complexare Triplex II – acidul etilendiaminotetraacetic Triplex III – sarea disodică a acidului etilendiaminotetraacetic

Direcţi Direcţi (Eriocrom negru T, PANIndicatori IndirecţiIndirecţi (vesiamin B, benzidină)

Tehnici de titrareTehnici de titrareTitrarea directă se titrează direct soluţia cationului metalicTitrarea indirectă prin diferenţă prin adăugare de exces de titrant şi apoi prin dozarea cantităţi în exces cu soluţia unui cation metalic prin substituţie prin adăugarea unui exces de complexonat metalic şi titrarea metalului nesubstituit cu un complexon

Curbe de titrare

Gravimetria Gravimetria

Gravimetria sau analiza gravimetrică vizează acele metode de analiză care se bazează pe cântărirea analitului. Determinarea concentraţiei acestuia se face prin măsurători de masă a unor forme greu solubile ale compuşilor de analizat. Acestea se obţin conform ecuaţiei gravimetrice generale:

Cm+ + An- (CnAm)aq (CnAm)s

Aplicaţii: determinarea pulberilor, umidităţii percloraţilor din apă, specii anorganice, uleiuri, grăsimi şi petrol din ape reziduale.

Determinări gravimetriceDeterminări gravimetrice

Determinarea umidităţiiDeterminarea umidităţii

Determinarea conţinutului Determinarea conţinutului

de cenuşăde cenuşă

Determinarea concentraţiei unui analit de interesDeterminarea concentraţiei unui analit de interes

mi – masa iniţială a probei mi – mf mf – masa probei după uscareApa % = mi

mi – masa iniţială a probei mi – mf mf – masa probei după uscareApa % = mi

mi – masa iniţială a probei mi – mf mf – masa probei după calcinare (~5500C)Cenuşa % = mi

mi – masa iniţială a probei mi – mf mf – masa probei după calcinare (~5500C)Cenuşa % = mi

p · f p – masa precipitatuluiConc % = f – factorul gravimetric m m – masa probei analizate

greutatea 1 mol de element determinat f = greutatea 1 mol de precipitat

p · f p – masa precipitatuluiConc % = f – factorul gravimetric m m – masa probei analizate

greutatea 1 mol de element determinat f = greutatea 1 mol de precipitat