Калия бромид

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПЕРМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАФЕДРА АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

КАЛИЯ БРОМИД

Выполнил(а): Шепер Марк 26 гр.

Проверил(а): к.ф.н, ст.преп. Буканова Екатерина Викторовна

Пермь 2019

Содержание

Общие сведения

Качественный химический анализ

Качественный химический анализ катиона K⁺

Качественный химический анализ аниона Br^-

Количественный химический анализ

Титриметрический анализ

Осадительное титрование

Комплексиметрическое титрование

Меркуриметрия

Инструментальные методы анализа

Фотометрический метод анализа

Фотоколориметрия

Рефрактометрический метод

Потенциометрический метод

Хроматографический метод

Применение бромида калия

Список литературы



Общие сведения

Бромимд камлия (калий бромистый) -- бесцветное кристаллическое вещество, калиевая соль бромоводородной кислоты.

Систематическое наименование: Бромид калия

Химическая формула -- KBr.

Молярная масса: 119,01 г/моль

Химические свойства:

Растворим в воде, глицерине, метаноле, этаноле. Бромид калия является типичной ионной солью. При растворении в воде подвергается полной диссоциации, при этом не подвергается гидролизу, так как соль образована сильным основанием (гидроксид калия) и сильной кислотой (бромоводородная кислота). Не образует кристаллогидратов.

Молярная масса: 119,01 г/моль

Физические свойства:

Плотность: 2,75 г/смі

Термические свойства:

Температура плавления: 734 °C

Температура кипения: 1435 °C

Качественный химический анализ

Качественный химический анализ катиона K⁺

Катион калия (K⁺) относится к первой (растворимой) аналитической группе катионов.

Электронная формула K⁺ …3s²3p⁶, радиус (0,098-0,143 нм), ионные потенциалы (0,07-0,102).

Вследствие малого заряда и слабой поляризующей способности ионы К⁺ не являются комплексообразователями. Обладая устойчивой и постоянной степенью окисления (+1), эти катионы не участвуют в реакциях окисления- восстановления.

Способы проведения аналитических реакций на катион - пробирочный, пирохимический и микрокристаллоскопический.

Аналитические реакции на катион калия

1) Реакция с виннокаменной кислотой H₂C₄H₄O₆ с образованием белого кристаллического осадка гидротартрата калия, растворимого в горячей воде, сильных кислотах и щелочах и нерастворимого в уксусной кислоте (ГФ).

KBr + H₂C₄H₄O₆ KHC₄H₄O₆ + HBr

Реакцию проводят в присутствии ацетата натрия.

HBr + CH₃COONa CH₃COOH + NaBr

Условия проведения реакции: а) достаточно высокая концентрация К⁺ в растворе;

б) проведение реакции на холоду; в) слабокислая или нейтральная реакция раствора (рН 4-7);

г) потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.

Мешающие ионы: NH₄⁺, катионы s²- и d-элементов.

2) Реакция с гексанитритокобальтатом(III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆] с образованием кристаллического осадка жёлтого цвета, растворимого в сильных кислотах, разлагающегося щелочами (ГФ).

2 KBr + Na₃[Co(NO₂)₆]  K₂Na[Co(NO₂)₆] + 2 NaBr

Условия проведения реакции: а) использование свежеприготовленного реагента;

б) избыток реагента; в) слабокислая среда (рН 4-6); г) проведение реакции на холоде; д) потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки.

Мешающие ионы: NH₄⁺, катионы р- и d-элементов.

Реакция используется как дробная после удаления мешающих ионов действием гидроксида натрия или карбоната натрия.

3) Окрашивание бесцветного пламени горелки в фиолетовый цвет (ГФ).

4) Реакция с перхлоратом аммония NH₄CIO₄ с образованием кристаллов, имеющих вид многогранников с затемненными гранями (МКС).

KBr + NH₄ClO₄ KClO₄ + NH₄Br

Реакция дробная, специфичная, проводится при нагревании для повышения чувствительности реакции.

Качественный химический анализ аниона Br -

Анион брома (Br ^-) относится к третьей аналитической группе анионов.

Анион брома является восстановителем, окисляясь чаще всего до молекулярного брома.

В химическом анализе используют восстановительные свойства бромид-иона по отношению к ряду реагентов:

1. К перманганату калия в сернокислой среде:

10 NaBr+ 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ - 5Br₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5Na₂SO4 + 8H₂O

Аналитический сигнал: появление характерного окрашивания

Аналитические реакции на бромид-ион

1. С групповым реагентом - раствором AgNO₃ (ГФ).

AgNO₃+KBr = AgBr + KNO₃

Методика: к 2-3 каплям раствора бромида, подкисленного HNO_3, прибавляют 1-2 капли раствора нитрата серебра. Выпадает желтоватый творожистый осадок, трудно растворимый в водном растворе аммиака, нерастворимый в (NH₄)₂CO_3.

2. С хлорамином Б или хлорной водой (ГФ) (экстракционный способ).

Методика: к 2 каплям раствора, содержащего бромид-ион, прибавляют 2 капли разбавленной HCl, 3-5 капель хлороформа и 3-5 капли хлорамина, взбалтывают. Слой хлороформа окрашивается в жёлто-бурый цвет.

Иодид- ионы должны отсутствовать или их предварительно окисляют до йодноватой кислоты (см. реакции с хлорной водой или KMnO₄).

Количественный химический анализ

Количественный анализ осуществляется различными методами анализа по определённым методикам.

В основе количественного химического анализа лежит измерение интенсивности аналитического сигнала (масса, объёма), по которой рассчитывают массовое содержание (Q) или массовую долю (щ, %) вещества или его составных частей в анализируемом объекте.

Аналитическую навеску для проведения анализа берут в виде точного объёма (V) жидкого или газообразного вещества, или в виде точной массы (а) твёрдого материала.

метод	принцип метода
1. Гравиметрический (весовой)	Измерение массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в виде соответствующих соединений
2. Титриметрический (объёмный)	Измерение объёма раствора реагента точной концентрации, израсходованного на реакцию с определённым количеством анализируемого вещества
3. Газовый	Измерение объёма газа, поглощённого специальным поглотителем

Титриметрический метод анализа

Осадительное титрование.

Аргентометрия

Методы осадительного титрования основаны на образовании труднорастворимых соединений.

Метод Фольгарда - представляет собой вариант обратного титрования.

Определение основано на осаждении бромид-ионов избытком раствора нитрата серебра в азотнокислой среде, непрореагировавшая часть которого оттитровывается раствором тиоцианата аммония в присутствии комплексообразующего индикатора железоаммониевых квасцов.

KBr + AgNO₃ > 2AgBrv + KNO₃+ (AgNO₃)

AgNO₃ + NH₄SCN > AgSCNv + NH₄NO₃

в конечной точке титрования:

FeNH₄(SO₄)₂ + 3NH₄SCN > Fe(SCN)₃ + 2(NH₄)₂SO₄

f_э = 1

М (KBr) = 119,02 г/моль

Методика: Определённый точный объём раствора бромида калия в колбу для титрования, прибавляют 3-5 см³ 0,05 моль/дм³ раствора нитрата серебра, 10 капель раствора железо-аммонийных квасцов и титруют 0,05 М раствором тиоцианата аммония до красноватой окраски раствора.

Индикатор: железо-аммонийные квасцы - FeNH₄(SO₄)₂·12H₂O.

Q = C_эAgNO3ЧМ_эKBrЧ(V_AgNO3ЧК_пAgNO3-V_NH4SCNЧК_пNH4SCN)/1000

щ = Q Ч 100% / а

Особенности титрования хлоридов:

1. Низкая скорость титрования [Ks(AgCl)>Ks(AgCNS)],

2. Очень слабое перемешивание,

3. Добавление толуола или бензола для экстракции AgCl.

Метод Мора - представляет собой вариант прямого титрования.

В основе метода лежат реакции:

KBr + AgNO₃ > AgBrv + KNO₃

K₂CrO₄ + 2AgNO₃ > Ag₂CrO₄v + 2KNO₃

f_э = 1

Q = С_эAgNO3ЧM_эKBrЧV_AgNO3ЧК_пAgNO3 / 1000

щ = Q Ч 100% / а

В ходе процесса титрования вначале образуется белый осадок хлорида серебра, при прибавлении избыточной капли титранта в присутствии индикатора приводит к красному окрашиванию Ag₂CrO₄.

Индикатор: K₂CrO₄, 5%

Метод Мора имеет широкое применение в фарманализе

Метод Фаянса-Ходокова - представляет собой вариант прямого титрования. Определение основано на осаждении бромид -ионов раствором AgNO₃ в уксуснокислой среде в присутствии адсорбционного индикатора эозина.

В основе метода лежат реакции:

KBr + AgNO₃ > AgBrv + KNO₃

{(AgBr)_n nBr^-(n-x) NH₄}^x-· xNH₄⁺

[(AgBr)_n]⁰

в конечной точке титрования:

{(AgBr)_n nAg⁺(n-x)NO₃^-}^x+· xNO₃^-

f_э = 1 {(AgBr)_n nAg⁺(n-x)Jnd^-}^x+· xNO₃^-

Индикатор: эозин

Q = С_эAgNO3ЧM_эFeCl2ЧV_AgNO3ЧК_пAgNO3 / 1000

щ = Q Ч 100% / а

Комплексиметрическое титрование

Методы комплексометрического титрования основаны на реакциях образования комплексных соединений определяемых компонентов с неорганическими и органическими лигандами.

Меркуриметрия - метод основан на образовании малодиссоциируемых солей ртути (II):

Hg²⁺ + 2Br^? = [HgBr₂]

Образующийся при титровании бромид ртути (II) очень мало диссоциирует и в растворе до точки эквивалентности отсутствуют ионы ртути(II).

Метод представляет собой вариант прямого титрования раствора бромида калия раствором Hg(ClO4)2 в азотнокислой среде. В основе метода лежит реакция:

Hg(ClO₄)₂ + 2KBr> [HgBr₂] + 2KClO₄

Индикаторы: дифенилкарбазон, дифенилкарбазид.

2MeX + Hg(ClO₄)₂ HgX₂ + 2MeClO₄

fэ = Ѕ, М KBr = 119, 01 г/моль

Методика 1. 1,00 смі анализируемого раствора бромида калия помещают в колбу для титрования, прибавляют 4 капли разведенной азотной кислоты (1:4), 4 капли спиртового насыщенного раствора дифенилкарбазона и титруют 0, 01 моль/дмі раствором перхлората ртути до розовато-фиолетовой окраски раствора.

Методика 2. 1,00 смі анализируемого раствора бромида калия помещают в колбу для титрования, прибавляют 2 смі этанола, 2 капли спиртового насыщенного раствора дифенилкарбазона и титруют 0, 01 моль/дмі раствором перхлората ртути до розовато-фиолетовой окраски раствора.

Q = СэHg(ClO4)2 ЧMэKBrЧV Hg(ClO4)2 ЧКп Hg(ClO4)2 / 1000

щ = Q Ч 100% / а

Инструментальный метод анализа

Фотометрический метод анализа

Фотоколориметрический метод

Определение ионов К⁺

Метод основан на измерении количества поглощенного полихроматического излучения окрашенным комплексным соединением красно-оранжевого цвета бромида калия с дипикриламином в слабокислой среде( определение по фотометрической реакции), л_max=500 нм, е= 0,8 10³ моль^-1дм³см^-1.

KBr

HBr

Методика.1. Приготовление стандартного раствора

Массу навески бромида калия, необходимую для приготовления стандартного раствора с титром 3 мг/см³, вычисляют по формуле

M_KBr= 119,00 г/моль;

Навеску бромида калия, взятую на аналитических весах количественно, переносят в мерную колбу объемом 100,00 см³, растворяют в дистиллированной воде, доводят водой до метки, перемешивают.

2. Приготовление эталонных растворов

В шесть мерных колб объемом 50,00 см₃ вносят из бюретки 1,2,3,4,5 и 0 см³ приготовленного стандартного раствора бромида калия , прибавляют 0,5 см³ 10%-ного раствора дипикриламина и 5 см³ 0,1 моль/дм³ раствора CH₃COOH. Доводят объем мерных колб дистиллированной водой до метки, перемешивают.

3. Выбор аналитической длины волны

Измеряют оптическую плотность эталонного раствора № 3 на фотоколориметре в кювете с толщиной 0,5 см относительно раствора сравнения при разных длинах волн (светофильтрах). В качестве раствора сравнения используют раствор № 6 с нулевым содержанием бромида калия. Проводят два параллельных измерения, результаты которых заносят в таблицу.

№ светофильтра	л светофильтра, нм	А1	А2	А3
1	490
2	495
3	500
4	505
5	510
6	515

По полученным данным строят график зависимости оптической плотности раствора от длины волны. Для дальнейшей работы выбирают длину волны л_max , при которой наблюдается максимум оптической плотности на полученном спектре.

4. Измерение оптических плотностей эталонных растворов

Измеряют оптическую плотность приготовленных эталонных растворов в кювете толщиной 0,3 см при выбранной, аналитической длине волны относительно раствора сравнения № 6, проводят два параллельных измерения и заносят результаты в таблицу.

Оптические характеристики эталонных растворов бромида калия

№ эталон-ного раствора	Т, мг/ см3	См, моль/дм3	А1	А2	Асреднее	еi
1
2
3
4
5

Рассчитывают молярный коэффициент поглощения для каждого эталонного раствора

Из пяти рассчитанных значений молярных коэффициентов поглощения находят среднее значение

5. Построение градуировочного графика

По полученным данным строят градуировочный график , откладывая на оси абцисс титр ( Т, мг/см³) растворов, а на оси ординат - оптическую плотность А.

6. Определение концентрации бромида калия в растворе.

Точный объем раствора помещают в мерную колбу объемом 50,00 см³, прибавляют 0,5 см³ 10%-ного раствора дипикриламина и 5 см³ 0,1 моль/дм³ раствора CH₃COOH. Доводят объем мерных колб дистиллированной водой до метки, перемешивают. Измеряют оптическую плотность полученного раствора в ранее найденных условиях. Далее:

а) по градуировочному графику находят концентрацию (Т, мг/ см³)

анализируемого раствора и делают пересчет на молярную концентрацию

б) рассчитывают концентрацию анализируемого раствора по значению молярного коэффициента поглощения е

в)рассчитывают концентрацию анализируемого раствора по способу стандарта, используя экспериментальные данные выбранного эталонного раствора (А_ст, С_ст)

Рефрактометрический метод анализа

Рефрактометрия - оптический метод анализа, основанный на измерении показателя преломления светового луча исследуемым веществом на границе раздела двух различных оптических сред.

Показателем преломления называют отношение скорости распространения света в воздухе к скорости распространения света в испытуемом веществе. Различная скорость распространения света в различных средах вызывает изменение его направления при переходе из одной среды в другую, т.е. рефракцию.

Рефрактометрическое определение бромида калия в водном растворе.

В градуировочных пробирках готовят 10 разведений 10% стандартного раствора бромида калия согласно таблице.

На призму рефрактометра наносят несколько капель воды и по шкале находят показатель преломления (проверка работы рефрактометра: n_D²⁰H₂O = 1,333).

Вытирают призму досуха, наносят на неё несколько капель испытуемого раствора и наводят границу света и тени на центр визирного креста. По шкале находят показатель преломления, проводя определение 2-3 раза с новой порцией раствора, и средний результат заносят в таблицу.

объём стандартного раствора, см3	объём воды, см3	концентрация вещества в полученном разведении, %	nD20	Fi
1	9	1
2	8	2
3	7	3
4	6	4
5	5	5
6	4	6
7	3	7
8	2	8
9	1	9
10	0	10

По полученным данным:

1. Строят калибровочный график зависимости показателя преломления от концентрации стандартного раствора хлорида железа;

2. Рассчитывают рефрактометрический фактор пересчета для каждой концентрации стандартного раствора

F = n_ст - n₀ / С_ст

3. Рассчитывают среднее значение рефрактометрического фактора пересчета анализируемого вещества

F_ср = 1/n УF_i

4. Затем измеряют показатель преломления раствора вещества неизвестной концентрации и определяют его концентрацию по:

- градуировочному графику;

- рефрактометрическому фактору пересчета

C_x = n_x - n₀ / F_ср;

- рефрактометрическим таблицам показателей преломления.

Показатель преломления nD20	Концентрация, %
	Калия бромид
1,3340	0,80
1,3370	3,43
1,3400	6,10
1,3430	8,70
1,3460	11,30
1,3490	14,00
1,3520	16,6
1,3550	19,30

Потенциометрический метод

Метод основан на использовании зависимости ЭДС электрохимической ячейки от концентрации бромида калия в растворе.

В идеальном случае эта зависимость оценивается уравнением Нернста:

E = E⁰ + 0,059Чlg([Ox]^a/[Red]^b)/n

Измеряют ЭДС специально подобранной электродной пары, состоящей из индикаторного электрода и электрода сравнения, опущенных в раствор бромида калия, компенсационным или некомпенсационным способами.

В аналитической практике применяют прямую и косвенную потенциометрию (потенциометрическое титрование).

Прямая потенциометрия - метод определения концентрации бромид ионов, основанный на измерении электрохимического потенциала индикаторного электрода, погруженного в раствор бромида калия.

Концентрацию ионов брома в растворе бромида калия находят по градуировочному графику, построенному в координатах E - pC (C - концентрация стандартных растворов) или расчетным путем, используя уравнение, описывающее зависимость потенциала электрода от активности (концентрации) ионов брома в растворе:

E = E⁰ + 0,059Чlg(C_Br-)/n

Косвенная потенциометрия (потенциометрическое титрование) основана на установлении точки эквивалентности по резкому изменению (скачку) потенциала в процессе титрования.

При этом выбор электродной системы определяется типом аналитической реакции, потенциал индикаторного электрода должен зависеть от концентрации ионов, принимающих участие в реакции или образующихся в процессе титрования.

Характеристика электродных систем методов титрования бромида калия

метод титрования	индикаторный электрод	электрод сравнения
осадительный	металлические (серебряный, платиновый), ионселективные	каломельный, хлорсеребряный

При работе с обычной бюреткой титрант прибавляют по 1-2 капли до нахождения конечной точки титрования.

Отмечают общий объём титранта V₂ и вычисляют объём 1 капли V₃, исходя из общего числа капель m:

V₃ = (V₂ - V₁)/m

калий бромид хроматография ионообменный

Объём титранта, отвечающий конечной точке титрования, находят по формуле:

V_TP = V₁ + [(m + n/2)V₃],

где: m - число капель, прибавленное до скачка потенциала; n - число капель, вызвавшее скачок потенциала. Результаты измерений заносят в таблицу. Для нахождения точки эквивалентности по полученным данным строят одну из возможных графических кривых титрования.



Типы кривых титрования

Потенциометрическое определение бромида калия

Определение основано на установлении точки эквивалентности при титровании бромида калия раствором нитрата серебра (метод Мора) по резкому изменению потенциала системы.

KBr+ AgNO₃ > AgBrv + KNO₃

f_э = 1

Q = c_эAgNO3ЧM_эKBrЧV_AgNO3ЧК_пAgNO3 / 1000

щ = Q Ч 100% / a

Хроматографический метод

Ионообменная хроматография

Основана на обратимом стехиометрическом обмене ионов в растворах электролитов на подвижные ионы ионообменного сорбента - ионита.

Для хроматографирования бромида калия используется колонка, заполненная катионитом.

Определение бромида калия основано на обратимом обмене катионов К⁺ в растворе бромида калия на подвижные ионы водорода ионообменного сорбента.

Катионит-Н + KBr- Катионит-K + HBr

HBr + NaOH - NaBr + H₂O

Индикатор: метиловый оранжевый

f_э = 1

Методика. Около 1.00 г вещества (точная навеска) растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе объемом 100,00 см ^з , доводят водой до метки. 10.00 см ³ полученного разведения помещают в хроматографическую колонку с катионитом КУ-2 в Н-форме. Жидкости дают стекать со скоростью 20-25 капель в минуту. Затем колонку промывают дистиллированной водой (50-70 см ^з) до нейтральной реакции по метиловому оранжевому (к нескольким каплям фильтрата добавляют одну каплю метилового оранжевого). Фильтрат и промывные воды собирают в колбу для титрования, прибавляют 2-3 капли индикатора метилового оранжевого и титруют 0,1 моль/дм³ раствором гидроксида натрия до оранжевой окраски раствора. По результатам анализа рассчитывают Q(Г) и щ(%).

Q = c_эNaOHЧM_эHBrЧV_NaOHЧК_пNaOH / 1000

щ = Q Ч 100% / а

Применение

· Используют как источник бромид- ионов для получения бромида серебра, который используется для изготовления фото- и киноплёнок.

· Бромид калия облегчает приступы аллергии вызванной дрозофилами.

· Для изучения ИК- спектров жидких веществ часто применяют технологию помещения вещества между пластинками из бромида калия (так называемую «таблетку»). Бромид калия не поглощает ИК-излучение в достаточно широком интервале длин волн (от 0,25 мкм до 25 мкм), что позволяет использовать его для этих целей. Также для изготовления таблеток для измерения инфракрасных спектров поглощения иногда применяют фторид кальция.

Физиологическое действие

· Широко используется как противосудорожное и седативное вещество в конце 19 и начале 20 веков. Его действие основано на физиологическом влиянии бромид- иона (бромид натрия менее эффективен). KBr в настоящее время используется в качестве ветеринарного препарата, как противосудорожное лекарство для собак и кошек.

· В разбавленных водных растворах бромид калия придаёт раствору сладкий вкус, при более высоких концентрациях раствор обладает горьким вкусом (эти эффекты обусловлены главным образом действием иона калия).

· При высокой концентрации бромид калия сильно раздражает слизистую оболочку желудка, что приводит к тошноте и рвоте.



Литература

1. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. Москва, 1972;

2. http://ru.wikipedia.org/.26.05.17

3. Харитонов Ю. А. Аналитическая химия ( аналитика). В 2 кн. Кн 1. Общие теоретические основы. Качественный анализ. Учеб. Для вузов. М.: Высш. шк., 2001. 615 с.

4. Харитонов Ю. А. аналитическая химия ( аналитика). В 2 кн. Кн. 2. Количественный анализ. Физико- химические ( инструментальные) методы анализа. Учеб, для вузов. М.: Высш. шк., 2003. 599 с.

5. Типовые задачи по курсу «Аналитическая химия». Учебное пособие для студентов очного и заочного факультетов/ Н. В.Колотова, М. П.Колобова, А. В. Басов и др./ Под общей редакцией проф. Е. В. Вихаревой. Пермь: ПГФА, 2014. 95 с.

6. Основы аналитической химии/ под. ред. Золотова Ю. А. В 2 кн. М.: Высш. шк., 2004. Кн. 1.-361 с.; Кн. 2.- 503 с.

7. Качественный химический анализ. Учебное пособие для студентов/ Под общей редакцией проф. Е. В. Вихаревой. Пермь: ПГФА, 2014. 102 с.

8. Количественный анализ (химические и инструментальные методы). Учебное пособие для студентов/ Колотова Н. В., Колобова М. П., Долбилкина Э. В., Вихарева Е. В. /Пермь: ПГФА, 2015,156 с.

9. Справочные материалы по аналитической химии. Учебное пособие для внеаудиторной и аудиторной работы студентов очного и заочного факультетов. / Е. В. Вихаревой. Пермь: ПГФА, 2014. 101 с.

10. http://www.studfiles.ru/preview/4309997/ 27.05.17

Размещено на Allbest.ru

...