Wpływ dwutlenku węgla na titranty zasadowe

Dlaczego podczas miareczkowania kwasowo-zasadowego widoczne są dwa sąsiadujące ze sobą punkty przegięcia?

Możliwe przyczyny:

Zasadowy titrant jest zanieczyszczony węglanem wskutek pochłaniania dwutlenku węgla z otoczenia. Dlatego titrant zawiera zarówno jony wodorotlenowe, jak i węglanowe, tzn. dwie różne substancje zasadowe reagujące z kwasowym analitem. Jeżeli takich zanieczyszczonych titrantów używa się do miareczkowania mocnych kwasów, wynikiem jest typowa „węglanowa krzywa miareczkowania” z dwoma sąsiadującymi punktami przegięcia.
Inną przyczyną może być zły stan elektrody, co wymaga czynności konserwacyjnych.

Zalecenia:

W przypadku miareczkowania przy użyciu zasadowych titrantów dwutlenek węgla ma duży wpływ na wynik pomiaru.

CO₂ reaguje z mocnymi zasadami, takimi jak NaOH, KOH, TBAH (wodorotlenek tetrabutyloamoniowy) czy NH₄OH, tworząc węglany zgodnie z następującymi równaniami:

H₂O + CO₂ -> H₂CO₃

H₂CO₃ + 2MOH -> 2Na₂CO₃ + 2H₂O. (M = Na⁺, K⁺, NH₄⁺,TBA⁺)

Tak więc titrant zawiera zarówno jony wodorotlenowe, jak i węglanowe. Jeżeli zostanie on użyty do miareczkowania mocnych kwasów, wynikiem jest „węglanowa krzywa miareczkowania” z dwoma punktami przegięcia [rys. 1].

Identyfikacja obu skoków może nie być łatwa, ponieważ nadmiar titranta i punkt równowagi zmieniają się w trakcie miareczkowania. Pierwszy skok może odpowiadać zarówno mocnemu kwasowi, jak i przemianie kwasu węglowego w wodorowęglan. Drugi skok może odpowiadać przemianie wodorowęglanu w węglan. W przypadku miareczkowania słabych kwasów widoczny jest tylko jeden skok. Oznacza to, że wszystkie reakcje równoległe zachodzą jednocześnie i niemożliwe jest rozróżnienie poszczególnych punktów przegięcia. Ponieważ mocne zasady miareczkuje się zwykle słabymi kwasami (np. wodoroftalanem potasu lub kwasem benzoesowym), stężenie titranta użytego do analizy mocnych kwasów jest nieprawidłowe i daje fałszywe wyniki. Dlatego titranty zasadowe powinny być odpowiednio sporządzane i zabezpieczane, aby zminimalizować wpływ CO₂.

1. Przygotowywanie zasadowych titrantów wolnych od CO₂
   Najlepszym sposobem na roztwory do miareczkowania wolne od CO₂ jest zakup titrantów o odpowiednich stężeniach w szczelnie zamkniętych pojemnikach. W przypadku konieczności przygotowywania titrantów zaleca się używanie koncentratów titrantów dostępnych w handlu w postaci ampułek. Koncentrat należy rozcieńczyć wodą demineralizowaną wolną od CO₂ do określonej objętości, zazwyczaj 1 l. Skutecznym sposobem odgazowania wody demineralizowanej w celu eliminacji CO₂ jest przedmuchiwanie azotem wraz z zastosowaniem ultradźwięków.
   
2. Przechowywanie titrantów żrących
   Skutecznym sposobem zapobiegającym pochłanianiu CO₂ przez żrące titranty jest użycie substancji pochłaniających dwutlenek węgla w rurkach zamontowanych w zamknięciu butelek z titrantem. Zalecanym środkiem pochłaniającym jest ascarite^®. Ascarite^® zawiera NaOH działający jako płuczka CO₂ oraz osuszacz, który zapobiega wchłanianiu wody przez NaOH i przedostawaniu się ługu sodowego do titranta. Produkt ascarite^® można też zastąpić granulkami NaOH zabezpieczonymi przed wodą od góry i od dołu warstwą wełny szklanej w rurce osuszającej zawierającej na obu końcach środek osuszający, np. sito molekularne albo żel silikonowy zabezpieczający przed absorpcją nadmiernej ilości wody. W obu wypadkach należy często zmieniać materiał zabezpieczający, aby zapobiec jego nasyceniu prowadzącemu do zanieczyszczenia titranta.

Informacje prawne

Ascarite jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy Arthur H. Thomas Co.