Quantitative Bestimmung von anorganischen Arznei-, Hilfs- und Schadstoffen

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1 Seminr zum Prktikum Quntittive Bestimmung von norgnischen Arznei-, ilfs- und Schdstoffen im. Fchsemester Phrmzie II. Säure-Bse-Titrtionen Do,.4.008

2 Säure-Bse-Theorien Logrithmen- und Potenzgesetze ( ) y x y x y x y x y x y x y y e x y x,, x x y x > ln 1) 0 ( log ( ) u v u u v u v u v u v u v u v v log 1 log log log log log log log log log ln10 ln log x x

3 Säure-Bse-Theorien Brönsted Säuren: Stoffe, die Protonen bgeben können (Protonendontoren) Bsen: Stoffe, die Protonen ufnehmen können (Protonenkzeptoren) Cl 3 Cl - C 3 C - C 3 C - korrespondierendes Säure-Bse-Pr N 4 Cl 3 N 3 Cl - Leis Säuren: Elektronenpr-Akzeptoren (Elektronenlücke) Bsen: Elektronenpr-Donoren (freie Elektronenpre) N 3 BF 3 3 N BF 3 Ag CN - [Ag(CN) ] - SnCl 4 Cl - [SnCl 6 ] - C - - C 3

4 Säure-Bse-Theorien Brönsted tionensäuren ( 3, N 4, RN 3, R N, R 3 N ) Anionensäuren (S 4 -, C 3 -, P 4 - ) Anionenbsen ([Al() 4 ] -, C 3 - ) Ampholyte: Substnzen, die soohl Protonen bgeben ie ufnehmen können, lso soohl Säure- ie Bse-Chrkter hben S S 4 - S 4 C C 3 - C 3 3 P P 4 - P 4 - P 4 3-

5 p-wert [ ] p log M < [ 3 ] < 1 M p 0 < p < 14 suer bsisch (im ässrigen Medium) [ ] p log p p p p p p Neutrlpunkt

6 Eigendissozition (Autoprotolyse) der Wssers: 3 - [ ] [ ] 3 [ ] [ ] [ ] [ ] 3 p log : Ionenprodukt des Wssers (bei 5 C: mol l -, p 14, [ 3 ] [ - ] 10-7 mol l -1, p ist temperturbhängig, nimmt mit steigender Tempertur b, [ 3 ]/[ - ] lso zu) 3 eigentlich [ 9 4 ] [ 3 { } 3 ], - eigentlich [ 7 4 ] -

7 Säure-/Bsekonstnten A 3 A - p [ ] [ A ] 3 [ A] [ ] log [ ] [ ] 3 [ A] B - B b p b [ B ] [ ] [ B] [ ] log b [ B ] [ ] [ B] p s b p b 0 p s p b 14 p p < 0 sehr strke Protolyte 0 < p < 4 strke Protolyte 4 < p < 10 schche Protolyte 10 < p < 14 sehr schche Protolyte

8 Säurekonstnten norgnische Säuren (p s ): F (3.45), Cl (-3), Br (-6), I (-8), N 3 (-1.3), S 4 (-3), S 4 - (1.9), 3 P 4 (1.96), P 4 - (7.1), P 4 - (1.3), 3 B 3 (9.14), CN (9.31), N 4 (9.5) orgnische Säuren (p s ): Cl Cl Cl Cl Cl Cl Ameisensäure (3.75) Essigsäure (4.75) Chloressigsäure (.85) Dichloressigsäure (1.30) Trichloressigsäure (0.89) 3 C Benzoesäure (4.19) Phenylessigsäure (4.8) Phenol (9.89) Vnilin (7.4)

9 Bsekonstnten norgnische Bsen (p b ): -, N - (-9), N 3 (4.76) orgnische Bsen (p b ): N N 3 C N C 3 N Anilin (9.4) Benzylmin (4.64) Dimethylmin (3.9) Ethylmin (3.5) C 3 C 3 N N C 3 3 C N C 3 Ephedrin (4.3) Pyridin (8.77) Trimethylmin (4.6)

10 strke Protolyte (vollständig dissoziiert) Strke Säure: Strke Bse: [ ] 3 [ ] p p 0b 0s [ ] p log c c 3 log log c 0s - [ ] p log c0b Beispiel: p-wert von 0.5 %iger Slzsäure 37 %ige Cl 1 M 0.5 %ige Cl 0.16 M c( 3 ) c(cl) 0,16 mol l -1 p -log[ 3 ] 0.79

11 Gemische strker Protolyte [ 3 ] i c 0s, i Beispiel: p-wert einer Mischung us 10 ml 1 M Slzsäure, 5 ml 0.5 M Slpetersäure und 8 ml 1.5 M Ntronluge n( 3 ) 0.01 mol mol mol mol V 10 ml 5 ml 8 ml 3 ml c( 3 ) mol : 3 ml 0.0 mol l -1 p -log[ 3 ] 1.66

12 schche Protolyte (nur prtiell dissoziiert) α: Dissozitionsgrd A 3 A - [ ] 0s 3 c α c c 1 c 0 0 c 0 c c α α α stldsches Verdünnungsgesetz Beispiel: Dissozitionsgrd von 0.1 M Essigsäure c , c mol l -1 α (~ 1 % der C 3 C dissoziiert!!!)

13 schche Protolyte (nur prtiell dissoziiert) A 3 A - s [ ] s 3 s c0 4 vereinfcht sich für p s 4 (eil [A - ] vernchlässigbr) zu [ ] 3 p 1 ( p log c ) s s c 0 0 für Bsen gilt nlog [ ] [ ] 3 b c b 0 c 0

14 Gemische schcher Protolyte [ ] c c 3 s1 0,1 s 0, Gemisch strker schcher Protolyt c0,1 c [ ] 0,1 3 s c0, 4 c 0,1 : onz. der strken Säure c 0, : onz. der schchen Säure Beispiel: 0.1 M Essigsäure 1 mm Slzsäure c 0, mol l -1 ; c 0, 0.1 mol l -1, p s 4.75 p.7 1 mm Slzsäure lleine p 3.0; 0.1 M Essigsäure lleine p.88

15 Pufferlösungen Puffer(lösungen) besitzen einen in Grenzen konstnten p-wert, der sich durch Zugbe kleinerer Mengen strker Säuren oder Bsen soie beim Verdünnen nur enig ändert. Sie sind Gemische us schchen Säuren und Slzen der konjugierten Bse (oder umgekehrt). A 3 A - s [ ] [ A ] 3 [ A] [ ] [ A] 3 s [ A ] p p s [A] [A - ] p p s log [ A ] [ A] [A] [A - ] enderson-sselblch-gleichung

16 p p [A] [A - ] s Pufferlösungen Beispiel: Acett-Puffer p p s log [ A ] [ A] [A] [A - ] 0.1 M Essigsäure 0.1 M Ntriumcett p ml 0.1 M Ntriumcett-Puffer 10 ml 1 M Slzsäure p p [ A ] [ log [A] [ s p 4.75 log ] ] 4.66

17 Pufferlösungen Puffersystem (Pufferbereich p) Essigsäure/Ntriumcett ( ) liumdihydrogenphospht/dikliumhydrogenphospht (5.3 8) Ammoniumchlorid/Ammonik ( ) Ntriumhydrogencrbont/Dintriumcrbont ( ) Slzsäure/Ntriumcitrt (1 3.5) Borsäure/Ntronluge (8.5 13) ohlendioxid/ydrogencrbont (7.4)

18 p Titrtion strker Protolyte A B C D 1 τ c c ( Titrnt ) ( Probe ) Äquivlenzpunkt 7 c 0,s : onzentrtion n Säure c b : onzentrtion n zugesetzter Bse c b : Überschuß n zugesetzter Bse (c b -c 0,s ) 14 τ A: B: C: D: p log[ ] log cs 1 [ ] cs 4 cb' 1 [ ] cb' 4 p p p p log ( c c ) log c ( 1 τ) log c log( 1 τ) 0,s b ( c c ) p log c ( τ 1) p log c log( τ 1) b' 0,s 0,s 0,s 0,s 1 0,s

19 p Titrtion schcher Protolyte (schche Säure mit strker Bse) 3 A Pufferbereich B C D p s Äquivlenzpunkt 14 τ A: B: C: D: p p p [ 1 ] p p ( p log c ) s s 0,s log c b' 0 1 τ log τ c s 0.5 1

20 Titrtion mehrertiger Protolyte p τ

21 p-werte von Slzlösungen Slze strker Säure und Bsen regieren neutrl NCl N Cl - Slze strker Säuren und schcher Bsen regieren suer N 4 Cl N 4 Cl - N 3 3 Cl - Slze schcher Säure und strker Bsen regieren bsisch C 3 CN C 3 C - N C 3 C N -

22 Indiktoren schche Säuren oder Bsen, deren korrespondierende Bse (Säure) eine ndere Frbe ht: Ind - Ind einfrbige Indiktoren (z.b. bei suren p frblos, im Bsischen frbig) zeifrbige Indiktoren (im Suren Frbe 1, im Bsischen Frbe, m Äquivlenzpunkt Mischfrbe) D sie selber Säure-Bsepre drstellen, dürfen Indiktoren der Titrtionslösung nur in geringer onzentrtion zugesetzt erden!

23 Indiktoren - C - - Phenolphthlein frblos -> rot p S - S 3 - S Phenolrot (Sulfophthlein) gelb -> rot uch: Bromcresolgrün, Bromphenolblu, Bromthymolblu, Cresolrot, Thymolblu

24 Indiktoren C 3 - C 3-3 S N N N - 3 S N N N C 3 C 3 Methylornge (Azofrbstoff) rot -> gelb uch: Methylrot, Alizringelb 3 C C 3 N C 3 N C 3 / - / - 3 C N 3 C C 3 N C 3 3 C C 3 N Cl - N 3 C C 3 ristllviolett (Triphenylmethnfrbstoff) uch: Mlchitgrün

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