Metoda Mohra jest odmianą argentometrii, która z kolei jest jednym z wielu obszarów objętości wykorzystywanych do oznaczania zawartości jonów chlorkowych w próbkach wody. Stężenie Cl - świadczy o jakości wody, wpływając na jej właściwości organoleptyczne, takie jak smak i zapach.
Metoda ta, opracowana w 1856 roku przez niemieckiego chemika Karla Friedricha Mohra (106-1879), jest nadal w mocy ze względu na swoją prostotę i praktyczność. Jedną z jego głównych wad jest jednak to, że opiera się na zastosowaniu chromianu potasu, K 2 CrO 4 , soli szkodliwej dla zdrowia, gdy zanieczyszcza wodę.
Osad chromianu srebra w kolorze ceglastym oznacza punkt końcowy miareczkowania chlorków metodą Mohra. Źródło: Anhella Ponieważ jest to metoda wolumetryczna, stężenie jonów Cl - określa się za pomocą miareczkowania lub miareczkowania. W nich punkt końcowy wskazuje, że został osiągnięty punkt równoważności. Nie jest to zmiana koloru, jak widzimy we wskaźniku kwasowo-zasadowym; ale tworzy się czerwonawy osad Ag 2 CrO 4 (górne zdjęcie).
Gdy pojawi się ten czerwonawy lub ceglasty kolor, miareczkowanie jest zakończone i po serii obliczeń określa się stężenie chlorków obecnych w próbce wody.
Podstawy
Chlorek srebra, AgCl, to mleczny osad, który tworzy się, gdy tylko jony Ag + i Cl - znajdą się w roztworze. Mając to na uwadze, można by pomyśleć, że dodając wystarczającą ilość srebra z rozpuszczalnej soli, na przykład azotanu srebra AgNO 3 , do próbki z chlorkami, możemy wytrącić je wszystkie jako AgCl.
Następnie zważając ten AgCl, określa się masę chlorków obecnych w próbce wodnej. Odpowiadałoby to metodzie grawimetrycznej, a nie wolumetrycznej. Jest jednak problem: AgCl jest dość nietrwałym i zanieczyszczonym ciałem stałym, ponieważ rozkłada się pod wpływem światła słonecznego, a także szybko się wytrąca, pochłaniając wszystkie otaczające go zanieczyszczenia.
Dlatego AgCl nie jest ciałem stałym, z którego można uzyskać wiarygodne wyniki. Prawdopodobnie z tego powodu powstała pomysłowość opracowania wolumetrycznej metody oznaczania jonów Cl - , bez konieczności ważenia jakiegokolwiek produktu.
Tak więc metoda Mohra oferuje alternatywę: uzyskanie osadu chromianu srebra Ag 2 CrO 4 , który służy jako punkt końcowy miareczkowania lub miareczkowania chlorków. Odniósł taki sukces, że nadal jest używany do analizy chlorków w próbkach wody.
Reakcje
Jakie reakcje zachodzą w metodzie Mohra? Na początek mamy jony Cl - rozpuszczone w wodzie, gdzie dodanie jonów Ag + inicjuje bardzo zmienioną równowagę rozpuszczalności do powstania osadu AgCl:
Ag + (aq) + Cl - (aq) ⇋ AgCl (s)
Z drugiej strony w pożywce muszą również znajdować się jony chromianowe CrO 4 2- , ponieważ bez nich czerwonawy osad Ag 2 CrO 4 nie powstałby :
2Ag + (aq) + CrO 4 2- (aq) ⇋ Ag 2 CrO 4 (S)
Zatem teoretycznie powinien istnieć konflikt między oboma osadami, AgCl i Ag 2 CrO 4 (odpowiednio biały i czerwony). Jednak w wodzie o temperaturze 25ºC AgCl jest bardziej nierozpuszczalny niż Ag 2 CrO 4 , więc ten pierwszy zawsze będzie się wytrącał przed drugim.
W rzeczywistości Ag 2 CrO 4 nie wytrąca się, dopóki nie będzie żadnych chlorków, z którymi tworzyłyby sole; to znaczy, minimalny nadmiar jonów Ag + nie będzie już wytrącał się z Cl - ale z CrO 4 2- . W związku z tym zobaczymy pojawienie się czerwonawego osadu, co jest ostatnim punktem oceny.
Proces
Odczynniki i warunki
Titrant musi trafić do biurety, która w tym przypadku jest roztworem 0,01 M AgNO 3. Ponieważ AgNO 3 jest wrażliwy na światło, zaleca się po napełnieniu biurety przykryć folią aluminiową. Jako wskaźnik, 5% roztwór K 2 CrO 4 .
Takie stężenie K 2 CrO 4 gwarantuje, że nie występuje znaczny nadmiar CrO 4 2- w stosunku do Cl - ; ponieważ jeśli to nastąpi, najpierw wytrąci się Ag 2 CrO 4 zamiast AgCl, chociaż ten drugi jest bardziej nierozpuszczalny.
Z drugiej strony pH próbki wody musi mieć wartość między 7 a 10. Jeśli pH jest wyższe niż 10, wodorotlenek srebra wytrąca się:
Ag + (aq) + OH - (aq) ⇋ AgOH (s)
Jeśli pH jest mniejsze niż 7, Ag 2 CrO 4 stanie się bardziej rozpuszczalny, konieczne będzie dodanie nadmiaru AgNO 3 w celu uzyskania osadu, który zmienia wynik. Wynika to z równowagi między gatunkami CrO 4 2- i Cr 2 O 7 2- :
2H + (aq) + 2CrO 4 2- (aq) ⇋ 2HCrO 4 - (aq) ⇋ Cr 2 O 7 2- (aq) + H 2 O (l)
Z tego powodu pH próbki wody należy zmierzyć przed wykonaniem metody Mohra.
Oszacowanie
Titrant AgNO 3 musi zostać znormalizowany przed miareczkowaniem przy użyciu roztworu NaCl.
Po wykonaniu tej czynności 15 ml próbki wody przenosi się do kolby Erlenmeyera i rozcieńcza 50 ml wody. Pomaga to w tym, że po dodaniu 5 kropli wskaźnika K 2 CrO 4 żółty kolor chromianu nie jest tak intensywny i nie zapobiega wykryciu punktu końcowego.
Miareczkowanie rozpoczyna się poprzez otwarcie kranu biurety i upuszczenie roztworu AgNO 3 . Można zauważyć, że ciecz w kolbie zmieni kolor na mętny, żółtawy, jako produkt wytrąconego AgCl. Po uzyskaniu czerwonawego koloru należy przerwać miareczkowanie, wstrząsnąć kolbą i odczekać około 15 sekund.
Jeśli wytrącony Ag 2 CrO 4 ponownie się rozpuści, dodaj inne krople AgNO 3 . Gdy pozostaje stała i niezmieniona, miareczkowanie kończy się i odnotowuje się objętość usuniętą z biurety. Na podstawie tych objętości, współczynników rozcieńczenia i stechiometrii określa się stężenie chlorków w próbce wody.
Aplikacje
Metoda Mohra ma zastosowanie do każdego rodzaju próbki wodnej. Pozwala nie tylko na oznaczanie chlorków, ale także bromków, Br - i cyjanków, CN - . Dlatego jest to jedna z powtarzających się metod oceny jakości wody, zarówno do spożycia, jak i do procesów przemysłowych.
Problem związany z tą metodą polega na stosowaniu K 2 CrO 4 , soli silnie toksycznej ze względu na chromiany, a zatem mającej negatywny wpływ na wody i gleby.
Dlatego zastanawialiśmy się, jak zmodyfikować metodę, aby zrezygnować z tego wskaźnika. Jedną z opcji jest zastąpienie go NaHPO 4 i fenoloftaleiną, w przypadku których sól AgHPO 4 powstaje poprzez zmianę pH na tyle, aby uzyskać wiarygodny punkt końcowy.
Bibliografia
- Day, R., & Underwood, A. (1965). Ilościowa chemia analityczna. (wyd. piąte). PEARSON Prentice Hall, s. 277.
- Angeles Mendez. (22 lutego 2012). Metoda Mohra. Odzyskany z: quimica.laguia2000.com
- ChemBuddy. (2009). Metoda Mohra. Odzyskane z: titrations.info
- Daniele Naviglio. (sf). Metoda Mohra. Federica Web Learning. Odzyskany z: federica.unina.it
- Hong, TK, Kim, MH i Czae, MZ (2010). Oznaczanie chloru wody bez użycia wskaźnika chromianowego. International Journal of Analytical Chemistry, 2010, 602939. doi: 10.1155 / 2010/602939