Maßanalytische Bestimmung von Chlorat

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lemmi
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Maßanalytische Bestimmung von Chlorat

Beitrag von lemmi »

Maßanalytische Bestimmung von Chlorat

Hier wird die maßanalytische Bestimmung von Chlorat gezeigt. Es handelt sich um eine iodometrische Titration. Als Maßlösung dient 0,1 N Natriumthiosulfatlösung.


Geräte:

Analysenwaage, 100ml-Messkolben, Bürette, Erlenmeyerkolben mit Schliffstopfen (200-250 ml), Messzylinder 10 ml und 25 ml, Vollpipette 10 ml, Uhr


Chemikalien:

Natriumthiosulfatlösung 0,1 N

Kaliumiodid Warnhinweis: xn

Stärkelösung 1 %

Kaliumbromid Warnhinweis: attn

konzentrierte Salzsäure (32 %) Warnhinweis: cWarnhinweis: attn


Durchführung:

Von der zu analysierenden Substanz werden geschätzte 1-2 mval in 10 ml Lösung eingesetzt. Ich habe technisches Natriumchlorat analysiert. Das Gebinde trägt die Bezeichung: „Natriumchlorat 65 %“. Es wurden 1000,0 mg abgewogen und im Messkolben zu 200,0 ml gelöst.

Von der Analysenlösung werden mit der Vollpipette 10,0 ml (hier entsprechend 50 mg Substanz) in einen 200 ml-Erlenmeyerkolben mit Schliffstopfen gegeben und darin 1 g Kaliumbromid gelöst. Nach Zugabe von 25 ml Salzsäure 32 % wird der Stopfen aufgesetzt und das Gefäß verschlossen 5-6 Minuten stehen gelassen. Während dieser Zeit färbt sich die Mischung durch ausgeschiedenes Brom braungelb. Nach Ablauf der Reaktionszeit gibt man eine frisch bereitete (!) Lösung von 1 g Kaliumiodid in 25 ml Wasser zu. Jetzt scheidet sich Iod aus, und die Farbe wechselt nach dunkel-rotbraun.

Das ausgeschiedene Iod wird sofort mit 0,1 N Natriumthiosulfatlösung titriert. Wenn die Reaktionsmischung nur noch ganz blass gelb gefärbt ist, gibt man 1 ml Stärkelösung 1 % zu, worauf die tief-blauviolette Farbe des Iod-Stärke-Komplexes auftritt. Nun wird tropfenweise zu Ende titriert, bis die violette Farbe völlig verschwunden ist. Aus dem Verbrauch an 0,1 N Natriumthiosulfatlösung wird die vorgelegte Menge Chlorat berechnet. Ein Milliliter der Maßlösung entspricht 1,774 mg Natriumchlorat oder 2,043 mg Kaliumchlorat.

Bei meinem Versuch habe ich 12,45 ml einer 0,1 N Natriumthiosulfatlösung mit f = 0,99 verbraucht. Das entspricht (12,45 x 0,99 x 1,774 mg =) 21,88 mg Natriumchlorat oder – bezogen auf die vorgelegten 50 mg - einem Gehalt von 43,76 % in der Ausgangssubstanz. Die Bezeichnung auf dem Gebinde ist also unrichtig!


Entsorgung:

Die austitrierten Lösungen werden über das Abwassernetz entsorgt


Erklärung:

Iodate, Bromate und Chlorate setzen sich mit Iodiden in saurer Lösung zu Iod um und werden dabei reduziert. Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt jedoch in der genannten Reihenfolge deutlich ab. Während Bromate und Iodate direkt iodometrisch bestimmt werden können, benötigt die Reaktion mit Chlorat ziemlich lange, um quantitativ zu verlaufen. Dabei tritt jedoch der sog Luftfehler auf, das heißt, Iodid wird in saurer Lösung bereits durch den Luftsauerstoff zu Iod oxidiert, wodurch falsche Ergebnisse erhalten werden. Um dieses Problem zu vermeiden, wird ein Umweg eingeschlagen. Zunächst lässt man das Chlorat mit Bromid reagieren, wobei freies Brom entsteht. Bromid wird im Gegensatz zu Iodid in saurer Lösung durch Sauerstoff nicht oxidiert.

NaClO3 + 6 HCl + 6 KBr ---> 3 Br2 + 6 H2O + NaCl + 6 KCl

Damit diese Reaktion in einer akzeptablen Zeit quantitativ abläuft, muss die Salzsäurekonzentration der Mischung ziemlich hoch sein. Nach meinen Versuchen muss sie mindestens 20 % betragen. So erhielt ich bei Einsatz von 5 ml Analysenlösung, 1 g KBr und 20 ml Salzsäure 25 % (Endkonzentration 20 % HCl im Ansatz) richtige Ergebnisse. Setzte ich jedoch 10 ml Analysenlösung mit 20 ml Salzsäure von 25 % an (Endkonzentration 16,6 %), so fiel das Ergebnis erheblich zu niedrig aus und schwankte stark. Es muss konzentrierte Salzsäure verwendet werden!

In einem zweiten Schritt wird das Brom mit Iodid quantitativ zu Iod ungesetzt:

Br2 + 2 KI ---> I2 + 2 KBr

welches dann in der bekannten Weise durch Natriumthiosulfat wieder reduziert wird:

2 Na2S2O3 + I2 ---> 2 NaI + Na2S4O6

Chlorat nimmt 6 Elektronen auf und wird zu Chlorid reduziert. Ein Val Chlorat entspricht somit 1/6 Mol. Das sind für Natriumchlorat 106,44 g : 6 = 17,74 g. Ein Milliliter einer 1/10 N-Thiosulfatlösung sind 1/10 Millival und damit äquivalent zu 1,774 mg Natriumchlorat.


Literatur:
Poethke, Walter: Praktikum der Maßanalyse; 2. Auflage 1980, Verlag Harri Deutsch, Thun und Frankfurt/Main; ISBN 3-87144-535-5


Bilder:

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Analysensubstanz mit Kaliumbromid und Salzsäure versetzt: Bildung von Brom

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Nach Zugabe von Kaliumiodid: Ausscheidung von Iod

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Titration mit Natriumthiosulfatlösung
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Uranylacetat
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Beitrag von Uranylacetat »

Das gefällt mir sehr gut! :thumbsup:
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lemmi
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Beitrag von lemmi »

Aufmerksame Leser dieses Versuchs und des parallel durchgeführten zur Chloridbestimmung haben vielleicht bemerkt, daß die Summe der Analysenergebnisse (NaCl + NaClO3) 100,5% betrug. Das hat mich doch gestört, so daß ich den Versuch mit etwas veränderten Bedingungen nochmal wiederholt habe. Ich habe keine 37 %ige sondern 32 %ige HCl verwendet, habe immer einen großen Kolben genommen (250 ml) und das KI in 25 ml Wasser gelöst (Idee war, die Säurekonzentration nach Zugabe des KI herabzusetzen, um den Luftfehler zu reduzieren). Man muss zügig titrieren. Jetzt stimmen die Ergebnisse exzellent überein (Summe der Analyte 100,02%, bei einer anderen Analysensubstanz sogar exakt 100,0%)! Ich habe die Versuchsbeschreibung entsprechend dem m.E. besseren Vorgehen korrigiert.
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Newclears
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Beitrag von Newclears »

Alter Perfektionist :wink: Für nasschemisches Arbeiten war selbst das erste Ergebnis unter Einbeziehung sämtlicher Messungenauigkeiten und systemischer sowie systematischer Fehler schon "WOW" ;)

p.s.:
Fehlt nur noch, dass Du das ganze noch sieben mal machst und dann noch Median, Standardabweichung und Varianz angibst :wink:
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NI2
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Beitrag von NI2 »

Die Zweitsemester-Studenten werden dir dankbar sein :D
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lemmi
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Beitrag von lemmi »

Newclears hat geschrieben:Alter Perfektionist :wink: Für nasschemisches Arbeiten war selbst das erste Ergebnis unter Einbeziehung sämtlicher Messungenauigkeiten und systemischer sowie systematischer Fehler schon "WOW"
p.s.:
Fehlt nur noch, dass Du das ganze noch sieben mal machst und dann noch Median, Standardabweichung und Varianz angibst :wink:
Die Standardabweichung ... wird die nicht in Millilemmi angegeben ? :angel:
NI2 hat geschrieben:Die Zweitsemester-Studenten werden dir dankbar sein.
Aber bitte nur mit Quellenangabe weiterrreichen!
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NI2
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Beitrag von NI2 »

Wenn ich's selbst betreuen würde müssten alle ne Chloratbestimmung machen :)
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Newclears
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Beitrag von Newclears »

Die Standardabweichung ... wird die nicht in Millilemmi angegeben ?
Summe der Analyte 100,02%
In diesem Falle könnte man die sogar in Mikrolemmi angeben ;)
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Xyrofl
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Beitrag von Xyrofl »

Median, Standardabweichung und Varianz
Standardabweichung und Median beißt sich, Varianz ist redundant. Mittelwert, Standardabweichung, Schiefe, Wölbung so wird ne Reihe draus. Und was ist ein systemischer Fehler?
Wenn die Menschen und die Dschinn sich zusammentäten, etwas, das diesem Post gleicht, zustande zu bringen, würde ihnen das nicht gelingen – selbst wenn sie einander helfen würden.

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Newclears
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Beitrag von Newclears »

[quote]Standardabweichung und Median beißt sich, Varianz ist redundant. Mittelwert, Standardabweichung, Schiefe, Wölbung so wird ne Reihe draus.[/quote]
Leg doch nicht jedes Wort auf die Goldwaage...:roll: Wir sind hier nicht in irgend nem Matheseminar ... ;)
Systemischer Fehler ist der Fehler welcher durch das Versuchssystem bedingt ist also Fehler die durch z.B. Waagen, Pipetten, Büretten, Thermometer etc bedingt sind. Ein systematischer Fehler ist durch die oben beispielhaft genannten Faktoren zum teil mitbedingt, tradiert sich und bezieht sich dann nicht auf das System an sich sondern schließt auch Fehler im Versuchsablauf, Aufbau etc. mit ein.
Kurz gesagt
Waage spinnt, kolben undicht = systemischer Fehler
Versuch falsch geplant, irgendwas verpeilt = systematischer Fehler

Ich bin Biologe/ Quartärgeologe und Hobbychemiker bei weiterem Diskussionsbedarf wende dich bitte an meine ehemaligen Dozenten und geh mir nicht mit mathemathischen Spitzfindigkeiten auf den, berüchtigten, virtuellen Keks ... ;)

p.s.:
Habe meine Matheunterlagen (Bis auf die Bücher) übrigens letztes WE entsorgt. Der Scheiß hat mich zwei Jahre meines Lebens gekostet....
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Xyrofl
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Beitrag von Xyrofl »

Danke für die Erklärung, diese Unterscheidung kannte ich noch nicht. Reihe war nichtmal im mathematischen Sinn gemeint sondern umgangssprachlich. Das war alles andere als mathematisch präzise eher sogar falsch. Korrekt wären afaik Erwartungswert, Varianz, Schiefe, usw die statistischen Momente einer Verteilung. Und auf einen Mittelwert darf man eine "Standardabweichung" oder ein Vielfaches davon als Ungenauigkeit addieren/subtrahieren, wobei der Mittelwert ein Schätzwert für den Erwartungswert und die aus den Messwerten berechnete "Standardabweichung" nicht die echte Standardabweichung sondern ebenfalls ein Schätzwert ist. Nur der Median fällt aus diesem Zusammenhang völlig raus.
Ich bin Biologe/ Quartärgeologe und Hobbychemiker
Solange da nicht Profiboxer oder Killer in der Liste steht schreibe ich was ich möchte. :P Ne Spaß beiseite, ich dachte ihr Biologen hättet viel mehr mit Stochastik zu tun als die Chemiker, weil ihr immer so komplizierte Studien macht oder verwechsle ich das mit Medizinern?

Edit:
Habe meine Matheunterlagen (Bis auf die Bücher) übrigens letztes WE entsorgt. Der Scheiß hat mich zwei Jahre meines Lebens gekostet....
Offensichtlich brauchen Biologen das auch nicht. :eek:
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Newclears
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Beitrag von Newclears »

Offensichtlich brauchen Biologen das auch nicht.
Kannste so nicht sagen. Wir haben allerdings in erster Linie mit Statistik zu tun als mit anderem Matheschlonz.
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Picric acid
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Beitrag von Picric acid »

Wozu braucht es eigentlich den Zwischenschritt der Bromidoxidation? Würde es nicht so auch funktionieren: NaClO3 + 6 HCl + 6 KI ---> 3 I2 + 6 H2O + NaCl + 6 KCl ?
Habe eine 4 in der Chemiearbeit bekommen. Scheinbar ist der Aggregatzustand von Wolken doch nicht "flauschig".

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lemmi
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Beitrag von lemmi »

siehe Erklärung:
lemmi hat geschrieben:Iodate, Bromate und Chlorate setzen sich mit Iodiden in saurer Lösung zu Iod um und werden dabei reduziert. Die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt jedoch in der genannten Reihenfolge deutlich ab. Während Bromate und Iodate direkt iodometrisch bestimmt werden können, benötigt die Reaktion mit Chlorat ziemlich lange, um quantitativ zu verlaufen. Dabei tritt jedoch der sog Luftfehler auf, das heißt, Iodid wird in saurer Lösung bereits durch den Luftsauerstoff zu Iod oxidiert, wodurch falsche Ergebnisse erhalten werden. Um dieses Problem zu vermeiden, wird ein Umweg eingeschlagen.
:wink:
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