रेडॉक्स अनुमापन विभिन्न प्रकार की रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के उपयोग पर आधारित है।
अनुमापक के रूप में, ऑक्सीकरण या कम करने वाले गुणों वाले पदार्थों के समाधान का उपयोग किया जाता है। इसकी विश्लेषणात्मक विशेषताओं के अनुसार, विधि अम्ल-क्षार अनुमापन के करीब है, हालांकि अक्सर प्रतिक्रिया की दर अपेक्षाकृत कम होती है।
संकेतकों के चयन के सिद्धांत समान हैं: संकेतक को समतुल्यता बिंदु के पास रंग बदलना चाहिए। संकेतक के रूप में, कार्बनिक पदार्थों का उपयोग किया जाता है जिनमें अभिकर्मकों की तुलना में कमजोर ऑक्सीकरण या कम करने वाले गुण होते हैं। सूचक के प्रदर्शन पर समाधान का पीएच बहुत मजबूत प्रभाव डालता है। रेडॉक्स सूचक का रंग संक्रमण अंतराल सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:
ΔE = (ईº इंडस्ट्रीज़ - 0.059 m/n pH) ± 0.059/ n,
जहाँ m, H + की संख्या है, n अर्ध-प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है, Eº ind। पदार्थ की प्रकृति के आधार पर क्षमता है।
रेडॉक्स संकेतक
परख में उपयोग किए जाने वाले टाइट्रेंट के आधार पर, रेडॉक्स अनुमापन के कई रूप हैं।
1. परमैंगनेटोमेट्री पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 को टाइट्रेंट के रूप में उपयोग करती है, जो एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है।
इस विधि का उपयोग एजेंटों को कम करने के लिए किया जाता है: ऑक्सालिक एसिड, Fe 2+, HNO 2, Mn 2+, Sn 2+, आदि (प्रत्यक्ष अनुमापन द्वारा), कुछ ऑक्सीकरण एजेंट: NO 3 -, K 2 Cr 2 O 7 ( बैक टाइट्रेशन), कई मेटल केशन (स्थानापन्न अनुमापन द्वारा)।
आमतौर पर, अनुमापन एक अत्यधिक अम्लीय सल्फ्यूरिक एसिड माध्यम में किया जाता है:
एमएनओ 4 - + 8 एच + + 5e \u003d एमएन 2+ + 4 एच 2 ओ. अनुमापन के लिए, 0.02 से 0.1 mol/l की एकाग्रता के साथ एक KMnO4 समाधान का उपयोग किया जाता है। अनुमापक स्वयं एक संकेतक के रूप में प्रयोग किया जाता है, जिसकी एक अतिरिक्त बूंद विलयन को गुलाबी कर देती है।
2. आयोडोमेट्री एक टाइट्रेंट के रूप में आयोडीन I 2 के घोल का उपयोग करती है, जो एक ऑक्सीकरण एजेंट है (विधि के इस संस्करण को आयोडिमेट्रिक विधि कहा जाता है): मैं 2 + 2e \u003d 2I -,या केआई समाधान, जो एक कम करने वाला एजेंट (आयोडोमेट्रिक विधि) है 2I - - 2e \u003d मैं 2।
दूसरा विकल्प सबसे आम है; इसका उपयोग अप्रत्यक्ष रूप से KI को कम करने वाले कई पदार्थों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इस मामले में, I2 विश्लेषण की मात्रा के बराबर राशि में जारी किया जाता है। जारी आयोडीन को सोडियम थायोसल्फेट Na2S2O3 के एक मानक समाधान के साथ अनुमापित किया जाता है
मैं 2 + 2 ना 2 एस 2 ओ 3 \u003d 2एनएआई + ना 2 एस 4 ओ 6।विश्लेषण के दोनों संस्करणों में, आयोडीन के लिए एक संकेतक के रूप में एक स्टार्च समाधान का उपयोग किया जाता है, जो मुक्त आयोडीन की उपस्थिति में नीला हो जाता है।
3. क्रोमैटोमेट्रीपोटेशियम डाइक्रोमेट K 2 Cr 2 O 7 का टाइट्रेंट के रूप में उपयोग करता है, जो एक ऑक्सीकरण एजेंट है: Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e = 2Cr 3+ + 7H 2 O.
संकेतक डिफेनिलमिनोसल्फोनिक एसिड हो सकते हैं। प्रतिक्रिया एक जोरदार अम्लीय माध्यम में की जाती है, आमतौर पर सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करते हुए। यह विधि Fe (II), Mn (II), Mn (IV), V (V), Mo (V), कई आयनों, कार्बनिक पदार्थों आदि को निर्धारित करती है।
कॉम्प्लेक्सोमेट्रिक अनुमापन
जटिलमितीय अनुमापन में, विश्लेषण के साथ मजबूत परिसरों को बनाने में सक्षम पदार्थों को अनुमापक के रूप में उपयोग किया जाता है।
विश्लेषणात्मक अभ्यास में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला एथिलीनडामिनेटेट्राएसिटिक एसिड है - ईडीटीए- (HOOS - CH 2) 2 - N-CH 2 - CH 2 - N - (CH 2 - COOH) 2 और इसका सोडियम साल्ट - ट्रिलोन बी.
इस अनुमापक का उपयोग मुख्य रूप से धातु के पिंजरों (Fe 3+, Cr 3+, Ca 2+, Mg 2+ आदि) के मात्रात्मक निर्धारण के लिए किया जाता है। EDTA अणु हमेशा 1 धातु धनायन के साथ प्रतिक्रिया करता है, अर्थात। तुल्यता कारक 1 है।
एरीओक्रोम ब्लैक टी, म्यूरेक्साइड और कुछ अन्य कार्बनिक पदार्थ अक्सर संकेतक के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
कॉम्प्लेक्सोमेट्रिक अनुमापन के परिणामों पर माध्यम का पीएच बहुत मजबूत प्रभाव डालता है; इसलिए, विश्लेषण अक्सर एक बफर समाधान माध्यम में किया जाता है।
वर्षा अनुमापन
वर्षा अनुमापन अवक्षेपण प्रतिक्रियाओं पर आधारित होते हैं जो कम तापमान पर पर्याप्त दर से आगे बढ़ सकते हैं और अपरिवर्तनीय होते हैं। हालाँकि ऐसी कुछ प्रतिक्रियाएँ हैं, केवल कुछ ही विश्लेषण के लिए उपयुक्त हैं।
सिल्वर नाइट्रेट AgNO3 के साथ अवक्षेपण अनुमापन की एक सुविकसित विधि - अर्जेंटोमेट्री। K 2 CrO 4 , FeCl 3 , और अधिशोषण संकेतकों का उपयोग अर्जेंटीनामेट्रिक विश्लेषण में संकेतक के रूप में किया जाता है।
सिल्वर आयन पर्याप्त मात्रा में पानी में अघुलनशील लवण बनाता है, जो इसकी विश्लेषणात्मक क्षमताओं को निर्धारित करता है; argentometry Cl - , Br - , I - , SCN - , AsO 4 3- , CO 3 2- और अन्य निर्धारित कर सकता है। हालांकि, सिल्वर नाइट्रेट की उच्च लागत विधि के व्यापक उपयोग को रोकती है।
यहां तक कि कम आम तौर पर, पारा मीटरिंग की विधि का उपयोग किया जाता है, जिसमें पारे के बहुत जहरीले लवण अनुमापक के रूप में काम करते हैं।
नंबर 10। बुनियादी अवधारणाएँ: अनुमापक, अनुमापन, तुल्यता बिंदु, अनुमापन का अंत बिंदु। विश्लेषण करने के तरीके (प्रत्यक्ष, प्रतिस्थापन, रिवर्स), विश्लेषण करने के तरीके (व्यक्तिगत नमूने, विभाज्य नमूने (पाइपेटिंग))।
टाइट्रेट करना- यह विश्लेषणात्मक अभ्यास में विश्लेषण का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला तरीका है। संवेदनशीलता के संदर्भ में, यह ग्रेविमेट्री (डिटेक्शन लिमिट 0.10%) के करीब है, सटीकता के मामले में यह ग्रेविमेट्रिक विश्लेषण (सटीकता 0.5%) से कम है। हालांकि, यह प्रदर्शन करने में बहुत तेज़ और आसान है।
टाइट्रिमेट्रिक विश्लेषण एक अभिकर्मक समाधान की मात्रा के सटीक माप पर आधारित है जिसने विश्लेषण किए गए नमूना घटक के साथ प्रतिक्रिया की है।
अनुमापक- एक सटीक ज्ञात एकाग्रता के साथ एक अभिकर्मक का समाधान।
टाइट्रेट करना- विश्लेषित विलयन में एक अनुमापक के क्रमिक योग की प्रक्रिया को अनुमापन कहा जाता है।
तुल्यता बिंदुअनुमापन बिंदु है जिस पर प्रतिक्रियात्मक विश्लेषण और टाइट्रेंट के समकक्ष बराबर हैं। तुल्यता बिंदु से पहले, समाधान में व्यावहारिक रूप से कोई अनुमापक नहीं होता है, और तुल्यता बिंदु के बाद, कोई विश्लेषण नहीं होता है। तुल्यता बिंदु के पास, सिस्टम के गुण नाटकीय रूप से बदलते हैं। तुल्यता बिंदु के निकट विलयन के मापित गुणधर्म में यह आकस्मिक परिवर्तन अनुमापन छलांग कहलाता है।
अनुमापन का अंत बिंदु- अनुमापन का ऐसा क्षण जब सूचक विलयन का रंग बदलकर या अन्य संकेतों द्वारा प्रतिक्रिया का अंत देखा जाता है। आमतौर पर, अनुमापन के अंत तक, अतिरिक्त टाइट्रेंट की मात्रा समतुल्य राशि से अधिक या कम होती है। अनुमापन का अंत बिंदु समतुल्यता बिंदु के जितना करीब होगा, अनुमापन अधिक सटीक होगा। तुल्यता बिंदु और अनुमापन के अंत बिंदु के बीच का अंतर संकेतक अनुमापन त्रुटि का कारण बनता है। जब अनुमापन का अंतिम बिंदु पहुंच जाता है, तो अनुमापक को जोड़ना बंद कर दिया जाता है। विश्लेषण के परिणामों की गणना उपयोग किए गए टाइट्रेंट की मात्रा और इसकी एकाग्रता से की जाती है।
अनुमापकों के मानक समाधान विभिन्न तरीकों से प्राप्त किए जाते हैं:
1. सटीक वजन से (पदार्थ रासायनिक रूप से शुद्ध और स्थिर होना चाहिए);
2. मानक समाधान (मानकीकरण विधि) द्वारा अनुमापक समाधान की सटीक एकाग्रता के बाद के निर्धारण के साथ अनुमानित वजन द्वारा;
3. फ़िक्सेनल से, जो एक ampoule में सील किए गए पदार्थ की कड़ाई से परिभाषित मात्रा है। इस पदार्थ को एक निश्चित मात्रा (आमतौर पर 1 लीटर) के वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में सावधानीपूर्वक स्थानांतरित करके, दी गई एकाग्रता का समाधान प्राप्त किया जाता है।
अनुमापन के तरीके।
विश्लेषणात्मक अभ्यास में, प्रत्यक्ष, विपरीत और अप्रत्यक्ष (स्थानापन्न अनुमापन) अनुमापन का उपयोग किया जाता है।
यदि मात्रात्मक निर्धारण विश्लेषण और अनुमापक के बीच सीधी प्रतिक्रिया पर आधारित है, तो अनुमापन को प्रत्यक्ष कहा जाता है।
कभी-कभी, कई कारणों से, अभिकर्मक को अधिक मात्रा में जोड़ा जाता है, और प्रतिक्रिया के बाद शेष अभिकर्मक की मात्रा का अनुमापन किया जाता है। चूंकि जोड़े गए अभिकर्मक के समाधान की मात्रा और एकाग्रता ज्ञात है, प्रतिक्रिया के लिए उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मक की मात्रा को अनुमापन के परिणामों से निर्धारित किया जाता है। इस अनुमापन को पश्च अनुमापन कहते हैं।
अप्रत्यक्ष अनुमापन में, अभिकर्मक की ज्ञात मात्रा के साथ विश्लेषण का प्रतिक्रिया उत्पाद टाइट्रेंट के साथ प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है।
№11 अनुमापित समाधानों की एकाग्रता को व्यक्त करने के तरीके, उनकी तैयारी के तरीके। मानक (स्थापना, प्रारंभिक) पदार्थ। मानक पदार्थों के लिए आवश्यकताएँ।
समाधानों की सांद्रता व्यक्त करने के तरीके:
1) किसी पदार्थ का द्रव्यमान अंश
द्रव्यमान अंश को ग्रीक अक्षर "ओमेगा" द्वारा निरूपित किया जाता है और यह विलेय के द्रव्यमान के विलयन के कुल द्रव्यमान के अनुपात के बराबर होता है
वे आम तौर पर बड़े पैमाने पर अंशों या प्रतिशत में व्यक्त किए जाते हैं (इसके लिए, सूत्र के दाईं ओर 100% गुणा किया जाता है)।
2) दाढ़ एकाग्रता- दिखाता है कि किसी घोल के 1 लीटर (1000 मिली) में पदार्थ के कितने मोल हैं। इसे C m नामित किया गया है। माप की इकाई [mol / l] है (अक्सर केवल M लिखा जाता है)
जहाँ n मोल्स में पदार्थ की मात्रा है, V घोल का आयतन है, m पदार्थ का द्रव्यमान है, M r पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान है।
3) दाढ़ एकाग्रता- विलायक के 1 किलोग्राम (1000 ग्राम) में विलेय के मोल्स की संख्या। इकाई - [मोल/किग्रा]
4) सामान्य एकाग्रता 1 लीटर घोल में समकक्षों की संख्या है। प्रतीक सी एन के साथ नामित
0.1 सामान्य समाधान - असामान्य।
5) शीर्षककिसी पदार्थ की मात्रा (ग्राम में) 1 मिली में घुली होती है। समाधान।
भंग पदार्थ के अनुमापांक के बीच अंतर (उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान का अनुमापांक - टी एचसीएल) या विश्लेषण का अनुमापांक (उदाहरण के लिए, कास्टिक सोडा के लिए हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान का अनुमापांक - टी एचसीएल / NaOH)
जहां टी जी / एमएल में अनुमापांक है, पी नमूने का वजन है, वी वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क का आयतन है।
विश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले सटीक एकाग्रता समाधान कहलाते हैं काम कर रहे या मानक समाधान।
किसी पदार्थ के सटीक नमूने से प्राप्त अनुमापन विलयन कहलाते हैं पकाया, एक पदार्थों को शुरू या स्थापित करनाबुलाया प्राथमिक मानक।
एक निश्चित अनुमापांक वाले समाधान कहलाते हैं माध्यमिक मानकों. सटीक सांद्रता स्थापित करने की प्रक्रिया कहलाती है मानकीकरण।
मानक (प्रारंभिक) पदार्थों के लिएवर्तमान सख्त आवश्यकताएं. वे केवल हो सकते हैं:
रासायनिक रूप से शुद्ध (0.01% से कम अशुद्धता),
रासायनिक प्रतिरोधी,
अच्छी तरह से घुलनशील पदार्थ, जिसकी संरचना वजन में त्रुटि को कम करने के लिए, अभिकर्मक पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान के सबसे छोटे संभव योगदान के साथ सबसे बड़े संभावित दाढ़ द्रव्यमान के साथ रासायनिक सूत्र से सख्ती से मेल खाती है।
पदार्थों को मात्रात्मक रासायनिक विश्लेषण में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। इस तरह, उदाहरण के लिए, मजबूत एसिड और क्षार के मानक समाधान तैयार किए जाते हैं, जिनमें से पदार्थ, उनकी आक्रामकता के कारण शुरुआती पदार्थों की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं।
स्थापना पदार्थों के लिए आवश्यकताएँ:
1. एक क्रिस्टलीय संरचना है और एक निश्चित रासायनिक सूत्र से मिलते हैं।
2. रासायनिक संरचना को उसके सूत्र से मेल खाना चाहिए।
4. साथ की अशुद्धियों (क्रिस्टलीकरण, निष्कर्षण, उच्च बनाने की क्रिया, आदि) से समायोजन पदार्थ की सफाई के तरीके विश्लेषणात्मक प्रयोगशाला में उपलब्ध होने चाहिए।
5. रासायनिक रूप से शुद्ध सेटिंग एजेंट हीड्रोस्कोपिक नहीं होना चाहिए, लेकिन पानी में अपेक्षाकृत घुलनशील होना चाहिए।
6. जमा करने वाले पदार्थ के घोल को भंडारण के दौरान और हवा के संपर्क में आने पर अपना अनुमापांक नहीं बदलना चाहिए।
7. सेटिंग एजेंट के पास उच्चतम संभव समतुल्य वजन होना चाहिए। पदार्थ का समतुल्य भार जितना अधिक होता है, घोल के अनुमापांक को सेट करने की सटीकता उतनी ही अधिक होती है, क्योंकि जब किसी पदार्थ को बड़े आणविक भार के साथ तौला जाता है, तो वजन की त्रुटियों का बहुत कम प्रभाव पड़ता है।
नंबर 12। सैद्धांतिक नींव, अल्कलिमेट्रिक, एसिडिमेट्रिक, परमैंगनैटोमेट्रिक, आयोडोमेट्रिक अनुमापन का सार। इस्तेमाल किए गए अनुमापक, उनकी एकाग्रता, तुल्यता बिंदु को ठीक करने के तरीके, संकेतक।
क्षारमिति- क्षार के मानक समाधान का उपयोग करके पदार्थों का निर्धारण।
अम्लमिति- मजबूत एसिड के मानक समाधान का उपयोग करके पदार्थों का निर्धारण।
परमैंगोनेटोमेट्रीपोटेशियम परमैंगनेट के साथ विभिन्न पदार्थों के ऑक्सीकरण की प्रतिक्रियाओं पर आधारित है। ऑक्सीकरण एक अम्लीय वातावरण में किया जाता है, जिसमें एमएनओ 4 - आयन सबसे मजबूत ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करता है और इसका सबसे छोटा समतुल्य (1/5) होता है।
आयोडोमेट्रीसोडियम थायोसल्फेट के साथ आयोडीन की टाइट्रिमेट्रिक प्रतिक्रिया के आधार पर।
संकेतककार्बनिक अम्ल और एक जटिल संरचना के आधार हैं, जो पदार्थ के आणविक और आयनित रूपों के विभिन्न रंगों की विशेषता है।
№13 अम्ल-क्षार अनुमापन की विधि के संकेतक। संकेतकों के रंग के संक्रमण का अंतराल।
विधि के शीर्षक प्रबल अम्ल और क्षार के विलयन हैं: HCI, H2SO4, NaOH, KOH। ये पदार्थ मानक पदार्थों की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं, इसलिए टाइट्रेंट्स की एकाग्रता उनके समाधानों को मानकीकृत करके निर्धारित की जाती है। बोरेक्स ना 2 बी 4 ओ 7 10 एच 2 ओ, निर्जल सोडियम कार्बोनेट ना 2 सीओ 3, ऑक्सालिक एसिड डाइहाइड्रेट एच 2 सी 2 ओ 4 2 एच 2 ओ और कुछ अन्य अक्सर प्राथमिक मानकों के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
एक अम्ल-क्षार सूचक स्वयं एक अम्ल या क्षार होता है, और अम्ल-क्षार अनुमापन के दौरान यह TE में या उसके पास अपना रंग बदलता है।
एसिड-बेस अनुमापन में CTT को ठीक करने की दृश्य संकेतक विधि के साथ, अनुमापन समाधान में पेश किए गए संकेतक के रंग में बदलाव के कारण समाधान के रंग में तेजी से परिवर्तन होने पर टाइट्रेंट को अनुमापन समाधान में जोड़ना बंद कर दिया जाता है।
इस सूचक के साथ जिस pH मान का विलयन अनुमापित किया जाता है, उसे कहते हैं इस सूचक पीटी के लिए अनुमापन सूचक।
सबसे महत्वपूर्ण संकेतकों में निम्नलिखित संक्रमण क्षेत्र और अनुमापन मूल्य हैं:
अनुमापन सूचकांक पीटी पीएच संक्रमण रेंज
मिथाइल ऑरेंज …………… 4.0 ………………………… .. 3.1 - 4.4
मिथाइल लाल ……………… .. 5.5…………………………। 4.4 - 6.2
लिटमस……………………………………………7.0………………………….5.0 - 8.0
फेनोल्फथेलिन …………………………… ..…9.0………………………….8.0 - 10.0
टाइट्रिमेट्रिक विश्लेषण में №14 उपकरण: ब्यूरेट, वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क, वॉल्यूमेट्रिक मोरा और ग्रेजुएटेड पिपेट, वॉल्यूमेट्रिक सिलेंडर, फ़नल, अनुमापन के लिए शंक्वाकार फ्लास्क। उपकरण के साथ काम करने के नियम।
ब्यूरेट्स - टाइट्रान भरने और अनुमापन करने के लिए उपयोग किया जाता है; शीर्ष पर 0 ग्रेजुएशन के साथ वॉल्यूम-ग्रेडेड ग्लास ट्यूब, छोटे भागों में समाधान को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया। वी = 1-50 मिली
पिपेट को मापना - एक बर्तन से दूसरे बर्तन में घोल को मापने और स्थानांतरित करने के लिए ग्लास ट्यूब। मोरा के पिपेट का मध्य भाग में एक गोलाकार विस्तार होता है, बिल्ली के ऊपर एक रिंग मार्क लगाया जाता है। अंशांकन किए जाने पर विस्तारित भाग पर वी, टी इंगित किया गया है (वी = 5.00-50.0 मिली) विस्तार के बिना स्नातक पिपेट (वी = 0.10-10.0 मिली)
शंक्वाकार फ्लास्क - टाइट्रिमेट्रिक आर-टियन्स (V = 25-250 मिली) के लिए उपयोग किए जाते हैं, 1/3 से अधिक नहीं भरे जाने चाहिए
वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क - एक लागू रिंग मार्क के साथ एक लंबी संकीर्ण गर्दन होती है। सटीक सेट एकाग्रता के समाधान की तैयारी के लिए अभिप्रेत है
अंशांकित सिलिंडर अनुमापनीय विश्लेषण में द्वितीयक महत्व के हैं। कुछ सहायक समाधान या पानी की मात्रा के अनुमानित माप के लिए उपयोग किया जाता है
फ़नल - संकीर्ण गर्दन वाले जहाजों में तरल पदार्थ डालने के लिए एक ट्यूब में समाप्त होने वाले शंकु के रूप में एक उपकरण।
कांच के बर्तन और बर्तन (थर्मामीटर सहित) को सावधानी से संभाला जाना चाहिए, मेज के किनारे पर नहीं रखा जाना चाहिए, कोहनी से छुआ नहीं जाना चाहिए। किसी भी टूटे हुए बर्तन को तुरंत साफ करें।
संख्या 15। एसआई प्रणाली के अनुसार अनुमापनीय विश्लेषण में प्रयुक्त परिकलन सूत्र
संख्या 16। विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीकों की अवधारणा।
कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप होने वाली विश्लेषण प्रणाली के भौतिक गुणों में परिवर्तन के अवलोकन के आधार पर विश्लेषण के तरीके कहलाते हैं भौतिक और रासायनिक तरीके।
विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीके अलग-अलग हैंउच्च संवेदनशीलता और विश्लेषणात्मक निर्धारण की गति। भौतिक और भौतिक-रासायनिक विधियों द्वारा विश्लेषण को पूरा करने में लगने वाले समय को कभी-कभी मिनटों में मापा जाता है।
मात्रात्मक विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीकों को एन.एस. कुर्नाकोव के अनुसार भौतिक-रासायनिक विश्लेषण के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जिसकी मदद से उनकी रासायनिक संरचना के आधार पर प्रणालियों के भौतिक गुणों का अध्ययन किया जाता है।
नंबर 17। 10% (आर = 1.05 ग्राम / एमएल) के द्रव्यमान अंश के साथ 200 मिलीलीटर समाधान तैयार करने के लिए 98% (आर = 1.84 ग्राम / एमएल) के द्रव्यमान अंश के साथ कितने मिलीलीटर सल्फ्यूरिक एसिड समाधान लिया जाना चाहिए?
नंबर 18। 500 ग्राम पानी में 75 ग्राम पदार्थ युक्त ग्लूकोज घोल के द्रव्यमान अंश और मोलर सांद्रता की गणना करें।
नंबर 19। 0.9% सोडियम क्लोराइड विलयन (r = 1.0 g/ml) की मोलर सांद्रता क्या है?
नंबर 20। 20% घोल से 5% ग्लूकोज घोल कैसे तैयार करें?
नंबर 21। रक्त सीरम में ग्लूकोज की सांद्रता 3.5 mmol / l है, mg% में सांद्रता व्यक्त करें।
नंबर 22। हाइड्रोपेराइट (हाइड्रोजन पेरोक्साइड और यूरिया होता है) एक एंटीसेप्टिक के रूप में प्रयोग किया जाता है। एक गोली 3% हाइड्रोजन पेरोक्साइड समाधान के 15 मिलीलीटर से मेल खाती है। 1% घोल प्राप्त करने के लिए 100 मिली पानी में कितनी गोलियां घोलनी चाहिए?
संख्या 23। विनाशकारी तपेदिक के साथ नव निदान रोगियों के उपचार के लिए, आइसोनियाज़िड का 10% समाधान शरीर के वजन के 15 मिलीग्राम / किग्रा की दर से अंतःशिरा में प्रशासित किया जाता है। 75 किलो रोगी को प्रशासित करने के लिए 10% आइसोनियाजिड समाधान (आर = 1.0 ग्राम/एमएल) के मिलीलीटर में मात्रा की गणना करें।
№24 टैक्टिविन पॉलीपेप्टाइड प्रकृति की एक दवा है जिसका उपयोग इम्यूनोमॉड्यूलेटरी एजेंट के रूप में चिकित्सा पद्धति में किया जाता है। रिलीज़ फॉर्म: 1 मिली शीशियों में 0.01% घोल। नेत्र दाद के साथ, दवा को दिन में एक बार 0.010-0.025 मिलीग्राम के चमड़े के नीचे इंजेक्शन के रूप में निर्धारित किया जाता है। दवा की दैनिक खुराक के अनुरूप 0.01% टैकटिविन समाधान की मात्रा की गणना करें।
डब्ल्यू% = (एम (एक्स) / एम) * 100%
एम = वी*पी => एम= 1*1=1 ग्राम
एम (एक्स) = (डब्ल्यू * एम (आर-आरए)) / 100%
मी (एक्स) \u003d (0.01% * 1g) / 100% \u003d 0.1 मिलीग्राम
№25 एम्पीसिलीन एक अर्ध-सिंथेटिक एंटीबायोटिक है। रिलीज फॉर्म: 0.25 ग्राम की गोलियां और कैप्सूल बच्चों के लिए दैनिक खुराक 100 मिलीग्राम / किग्रा है। दैनिक खुराक को 4-6 खुराक में बांटा गया है। गणना करें कि एक समय में 10 किलो वजन वाले बच्चे को टैबलेट का कौन सा हिस्सा दिया जाना चाहिए: ए) दिन में चार बार; बी) दवा दिन में छह बार लेते समय?
100 मिलीग्राम/किग्रा *10 किग्रा = 1000 मिलीग्राम = 1 ग्राम
1:4=0.25 - 1 टैबलेट
1:6=0.166 - 2/3 टैबलेट
उत्तर: a) 0.25 g b) 2/3 g
№26 गैस्ट्रिक रस की कुल अम्लता का निर्धारण करने के लिए, फेनोल्फथेलिन की उपस्थिति में 0.095 mol / l की सांद्रता के साथ क्षार के घोल के साथ 5 मिलीलीटर रस का शीर्षक दिया गया था। प्रतिक्रिया ने क्षार समाधान के 2.5 मिलीलीटर की खपत की। विश्लेषित रस की अम्लता मोल/लीटर में परिकलित करें।
С2 = (С1*V1)/V2
C2 \u003d (0.095 * 2.5) / 5 \u003d 0.0475 मोल / एल
उत्तर: 0.0475mol/l
№27 तैयार करने के लिए आवश्यक KMnO 4 नमूने के वजन की गणना करें: a) KMnO 4 घोल का 1 l 0.1 mol / l की मोलर समतुल्य सांद्रता के साथ, b) KMnO 4 घोल का 0.5 l 0.05 mol / l की मोलर समतुल्य सांद्रता के साथ परमैंगनोमेट्रिक अनुमापन द्वारा कार्य।
एम(केएमएनओ4)=64+39+55=158
एम(एक्स)= (सी(1/जेड एक्स)*एम(एक्स)*वी)/ जेड
क) एम(केएमएनओ4)=(0.1*158*1)/ 5 = 3.16
ख) एम(केएमएनओ4)=(0.5*158*0.05)/5=0.79
उत्तर: ए) 3.16 बी) 0.79
№29 एसिटिक एसिड के द्रव्यमान अंश (%) की गणना करें, यदि अनुमापन के दौरान इसके घोल के प्रति 10 मिलीलीटर 0.2 mol / l सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल का 20 मिलीलीटर सेवन किया गया।
C (NaOH) * V (NaOH) \u003d C (uk. to-you) * V (uk. to-you)
C (uk. to-you) \u003d (C (NaOH) * V (NaOH)) /
/ वी (यूके टू-यू)
सी (यूके। टू-यू) \u003d (0.2 * 20) / 10 \u003d 0.4 मोल / एल
मी (इंडेक्स। टू-यू) \u003d सी (इंडेक्स। टू-यू) * एम (इंडेक्स। टू-यू) * बी
मी (इंडेक्स किट) \u003d 0.4 * 60 * 0.01 \u003d 0.24 ग्राम
पी = 0.24/10 = 24 ग्राम/ली
डब्ल्यू \u003d (सी (इंडेक्स कोड) * एम (इंडेक्स कोड) * सी) / (आर * 10) \u003d 0.1%
उत्तर: डब्ल्यू = 0.1%
संख्या 31। ऊष्मप्रवैगिकी, बुनियादी अवधारणाएं और कार्य। राज्य पैरामीटर (व्यापक और गहन) और सिस्टम राज्य कार्य।
ऊष्मप्रवैगिकी- यह सामान्य रसायन विज्ञान का एक खंड है जो किसी जीव के पर्यावरण के साथ ऊर्जा और पदार्थ के आदान-प्रदान की प्रक्रियाओं की व्याख्या करता है।
ऊष्मप्रवैगिकी ऊष्मा (Q) और कार्य (W) के रूप में पिंडों के बीच ऊर्जा (U) के हस्तांतरण से जुड़ी प्रक्रियाओं का अध्ययन करती है।
सबसे महत्वपूर्ण अवधारणाओं में से एक अवधारणा है थर्मोडायनामिक सिस्टम - यह एक निकाय या निकायों का एक समूह है जो एक इंटरफ़ेस द्वारा पर्यावरण से अलग किया गया है। प्रकृति की वस्तुएं जो सिस्टम में शामिल नहीं हैं वातावरण . प्रणाली द्रव्यमान (एम) और आंतरिक ऊर्जा (यू) द्वारा विशेषता है।
थर्मोडायनामिक सिस्टम तीन प्रकार के होते हैं:
1. अलग निकाय - एक प्रणाली जो अपने पर्यावरण के साथ पदार्थ या ऊर्जा का आदान-प्रदान नहीं करती है। ∆U = 0, ∆m = 0. (थर्मस)।
2. बंद व्यवस्था - एक प्रणाली जो पर्यावरण के साथ पदार्थ का आदान-प्रदान नहीं करती है, लेकिन ऊर्जा का आदान-प्रदान कर सकती है। ∆U ≠ 0, ∆m = 0. (पानी का पात्र)।
3. खुली प्रणाली - पर्यावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा दोनों का आदान-प्रदान करता है। ∆U ≠ 0, ∆m ≠ 0. (कोशिका)।
सिस्टम में विभाजित हैं:
1. सजातीय - सजातीय - उनकी कोई चरण सीमा नहीं है (रक्त प्लाज्मा, वास्तविक समाधान)।
2. विषमांगी - विषम - चरण सीमाएँ (रक्त) हैं।
किसी भी प्रणाली को कई मात्राओं द्वारा चित्रित किया जा सकता है, जिन्हें कहा जाता है राज्य पैरामीटर। वे इसके द्वारा प्रतिष्ठित हैं:
1. व्यापक - योग पर संचयी (द्रव्यमान, आयतन, ऊर्जा, एन्ट्रापी)।
2. गहन - जोड़े जाने पर संचयी नहीं (दबाव, तापमान, घनत्व, एकाग्रता)।
ऐसे राज्य पैरामीटर हैं जो केवल सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति पर निर्भर करते हैं और प्रक्रिया पथ पर निर्भर नहीं होते हैं, उन्हें कहा जाता है राज्य के कार्य। उदाहरण के लिए:
X 1 एक थर्मोडायनामिक मात्रा है जो सिस्टम की प्रारंभिक अवस्था की विशेषता है।
एक्स 2 - सिस्टम की अंतिम स्थिति की विशेषता थर्मोडायनामिक मूल्य।
∆X \u003d X 2 - X 1 - थर्मोडायनामिक मान में परिवर्तन।
+∆X - लाभ (चर X की वृद्धि)।
-∆X - हानि।
राज्य कार्य निम्नलिखित मात्राएँ हैं: तापमान - ∆Т, दबाव - ∆Р, आंतरिक ऊर्जा - ∆U, एन्ट्रापी - ∆S, एन्थैल्पी - ∆H, गिब्स ऊर्जा - ∆G।
№32. आंतरिक ऊर्जा की अवधारणा। कार्य और ऊष्मा ऊर्जा हस्तांतरण के दो रूप हैं। ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम। आइसोकोरिक और आइसोबैरिक प्रक्रियाएं।
आंतरिक ऊर्जाप्रणाली अणुओं, परमाणुओं और आयनों की ऊष्मीय गति की ऊर्जा और उनके बीच बातचीत की ऊर्जा (आकर्षण, प्रतिकर्षण, घूर्णी और कंपन गति) का योग है, सामान्य रूप से गतिज ऊर्जा और संभावित ऊर्जा के अपवाद के साथ स्थान। आंतरिक ऊर्जा का पूर्ण मूल्य निर्धारित करना असंभव है, केवल आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करना संभव है: ∆U = U 2 - U 1। आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन उस कार्य के कारण होता है जो तब किया जाता है जब सिस्टम पर्यावरण के साथ संपर्क करता है, और पर्यावरण और सिस्टम के बीच गर्मी का स्थानांतरण होता है। ऊष्मप्रवैगिकी में यू, क्यू, डब्ल्यू, मात्राओं के बीच संबंध ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है।
ऊष्मप्रवैगिकी के तहत काम विस्तार कार्य को समझें: W = p ∙ ∆V; क्यू = ∆U + p ∙ ∆V।
गर्मीआइसोबैरिक और आइसोकोरिक प्रक्रियाओं में राज्य का एक कार्य बन जाता है और इसे थर्मल प्रभाव कहा जाता है। यह 1840 में हेस द्वारा स्थापित किया गया था।
कुल मिलाकर, ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के छह आम तौर पर स्वीकृत योग हैं।
1. किसी भी विलगित निकाय में ऊर्जा आपूर्ति स्थिर रहती है। (लोमोनोसोव)
2. ऊर्जा के विभिन्न रूप एक दूसरे में बिल्कुल समान मात्रा में गुजरते हैं। (जूल)
3. पहली तरह की सतत गति वाली मशीन संभव नहीं है, अर्थात ऐसी मशीन का निर्माण संभव नहीं है जो बिना ऊर्जा खर्च किए यांत्रिक कार्य करे।
4.
1. आइसोकोरिक प्रक्रिया – सिस्टम के आयतन की स्थिरता, V – const द्वारा विशेषता।
क्यू v = ∆U + p ∙ ∆V;
एक आइसोकोरिक प्रक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।
2. आइसोबैरिक प्रक्रिया
क्यू पी \u003d ∆यू + पी ∙ (वी 2 - वी 1);
क्यू पी \u003d यू 2 - यू 1 + पी वी 2 - पी वी 1;
क्यू पी \u003d एच 2 - एच 1;
∆एच = ∆यू + डब्ल्यू।
№33. रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव। एन्थैल्पी सिस्टम की स्थिति के एक समारोह के रूप में। एंडोथर्मिक और एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रियाएं।
एच - तापीय धारिता - एक राज्य कार्य जो विस्तारित प्रणाली की ऊर्जा या प्रणाली की गर्मी सामग्री को दर्शाता है।
एक आइसोबैरिक प्रक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव एन्थैल्पी में परिवर्तन के बराबर है।
क्यू पी \u003d ∆यू + पी ∙ (वी 2 - वी 1);
क्यू पी \u003d (यू 2 + पीवी 2) - (यू 1 + पीवी 1);
क्यू पी \u003d एच 2 - एच 1;
∆एच = ∆यू + डब्ल्यू।
प्रक्रिया की प्रकृति को तापीय धारिता के मान से आंका जाता है:
1. एक्ज़ोथिर्मिक ऊर्जा रिलीज के साथ एक प्रक्रिया है, ∆H< 0.
2. एन्दोठेर्मिक - ऊर्जा अवशोषण के साथ प्रक्रिया, ∆H > 0।
№34. आइसोबैरिक प्रक्रियाओं के लिए ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम। हेस का नियम। थर्मोकेमिकल गणना और रासायनिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के ऊर्जा लक्षण वर्णन के लिए उनका उपयोग। गठन और दहन की मानक तापीय धारिता। हेस के कानून से परिणाम।
आइसोबैरिक प्रक्रिया- प्रणाली के दबाव की स्थिरता की विशेषता, Р - const।
क्यू पी \u003d ∆यू + पी ∙ (वी 2 - वी 1);
क्यू पी \u003d यू 2 - यू 1 + पीवी 2 - पीवी 1;
क्यू पी \u003d (यू 2 + पीवी 2) - (यू 1 + पीवी 1);
क्यू पी \u003d एच 2 - एच 1;
∆एच = ∆यू + डब्ल्यू।
एच - तापीय धारिता - एक राज्य कार्य जो विस्तारित प्रणाली की ऊर्जा या प्रणाली की गर्मी सामग्री को दर्शाता है। एक आइसोबैरिक प्रक्रिया की गर्मी राज्य का एक कार्य बन जाती है और इसे थर्मल प्रभाव कहा जाता है। एक आइसोबैरिक प्रक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव एन्थैल्पी में परिवर्तन के बराबर है।
हेस का नियम:स्थिर आयतन और दबाव पर प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव प्रक्रिया के पथ पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं पर निर्भर करता है।
हेस ने अवधारणा पेश की थर्मोकेमिकल समीकरण - एक रासायनिक प्रतिक्रिया का समीकरण, जो अभिकारकों के एकत्रीकरण की स्थिति और प्रतिक्रिया के तापीय प्रभाव को इंगित करता है। उदाहरण के लिए:
एच 2 (जी) + 1 / 2 ओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), ∆एच \u003d -286 केजे / मोल।
2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g), ∆H \u003d -572 kJ / mol।
प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव दो तरीकों से निर्धारित होता है:
प्रायोगिक (कैलोरीमीटर में किया गया);
सैद्धांतिक, गणना। यह हेस के नियम के दो परिणाम पर आधारित है, जो गठन और दहन के मानक ताप की अवधारणा से संबंधित हैं।
निर्माण की मानक ऊष्मा हैमानक परिस्थितियों में यौगिक के 1 मोल के सरल पदार्थों से रूपांतरण का तापीय प्रभाव - ∆H लगभग 298 आगमन।
मानक शर्तें -पी \u003d 1 एटीएम \u003d 760 मिमी एचजी सेंट \u003d 1.013 10 5 पा (एन / एम 2) \u003d 101 केपीए; टी \u003d 25 ओ सी \u003d 298 ओ के।
मानक कैलोरी मान -मानक परिस्थितियों में किसी पदार्थ के 1 मोल के दहन का ऊष्मीय प्रभाव - ∆H लगभग 298 जले। सबसे अधिक बार कार्बनिक पदार्थों के लिए उपयोग किया जाता है।
हेस के नियम का पहला परिणाम हैएक रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मा प्रभाव प्रतिक्रिया उत्पादों के गठन के तापों के योग और प्रारंभिक पदार्थों के गठन के तापों के योग के अंतर के बराबर होता है, जो उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के साथ लिया जाता है।
∆H p = ∑ i n i ∆H o 298 प्रतिक्रिया उत्पादों का गठन - ∑ i n i ∆H o 298 प्रतिक्रिया के प्रारंभिक पदार्थों का गठन।
सरल पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा शून्य के बराबर होती है।
उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया के लिए: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
∆एच पी \u003d 6∆एच ओ 298 (सीओ 2) + 6∆एच ओ 298 (एच 2 ओ) - ∆एच ओ 298 (सी 6 एच 12 ओ 6) - 6∆एच ओ 298 (ओ 2)
∆H p \u003d 6 (-393 kJ / mol) + 6 (-296 kJ / mol) - (-1260 kJ / mol) - 6 (0 kJ / mol) \u003d
2874 केजे/मोल
हेस के नियम का दूसरा कोरोलरी- एक रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव प्रतिक्रिया के प्रारंभिक पदार्थों के दहन के तापों के योग और प्रतिक्रिया उत्पादों के दहन के तापों के योग के अंतर के बराबर होता है, जो उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के साथ लिया जाता है।
∆H р = ∑ i n i ∆H о 298 प्रतिक्रिया के प्रारंभिक पदार्थों का दहन - ∑ i n i ∆H о 298 प्रतिक्रिया उत्पादों का दहन।
№35. खाद्य उत्पादों का ऊर्जा मूल्य, आहार का औचित्य, बायोएनेर्जी के मुख्य कार्य।
विभिन्न प्रकार की ऊर्जाओं का पारस्परिक रूपांतरण सजीवों में भी होता है। जीवित प्रणालियों द्वारा संचय, भंडारण और ऊर्जा के उपयोग के कानूनों और तंत्रों का अध्ययन एक विशेष विज्ञान का कार्य है: बायोएनेरगेटिक्स, जो आपको भोजन के ऊर्जा मूल्य और आहार के संगठन का सही विचार प्राप्त करने की अनुमति देता है। . प्रत्येक उत्पाद में एक निश्चित ऊर्जा या कैलोरी सामग्री होती है, इसलिए, उत्पाद की कैलोरी सामग्री और किसी व्यक्ति की दैनिक कैलोरी आवश्यकता को जानकर, आप सही ढंग से आहार बना सकते हैं।
आहार बनाते समय, न केवल कुल ऊर्जा आपूर्ति, बल्कि प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट और विटामिन की आवश्यकता को भी ध्यान में रखना आवश्यक है।
दैनिक कैलोरी आवश्यकता:
मानसिक श्रम वाले व्यक्तियों (16-60 वर्ष) के लिए - 2600-2800 कैलोरी;
यंत्रीकृत श्रम के श्रमिकों के लिए - 2800-3000 कैलोरी;
शारीरिक श्रम करने वाले व्यक्तियों के लिए - 3400-3700 कैलोरी;
छात्र - 3000-3200 कैलोरी।
प्रोटीन की दैनिक आवश्यकता 60-80 ग्राम है;
वसा - 60-70 ग्राम;
कार्बोहाइड्रेट - 200-300 ग्राम।
यह जानकर कि 1 ग्राम प्रोटीन 17 kJ (4.2 कैलोरी) देता है;
वसा - 37 केजे (9 कैलोरी);
कार्बोहाइड्रेट - 17 केजे (4.9 कैलोरी);
कैलोरी की कुल आपूर्ति और गुणात्मक संरचना के अनुसार आहार बनाएं।
आइए पता करें कि उष्मप्रवैगिकी का पहला नियम खुले सिस्टम - जीवित जीवों के लिए सही है या नहीं: Q=ΔU+W।
यदि किसी जीवित जीव में t° = 37°С = const, तो ΔU = 0, तो जीवित जीवों के लिए ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम: Q = W.
जीवों में, न केवल विस्तार कार्य किया जाता है, बल्कि कई अन्य प्रकार के कार्य भी किए जाते हैं - रासायनिक (प्रोटीन संश्लेषण), यांत्रिक (मांसपेशियों का संकुचन), विद्युत (कोशिकाओं के माध्यम से उत्तेजना का संचालन), आसमाटिक (झिल्ली के माध्यम से पदार्थ का स्थानांतरण)। सभी प्रकार के कार्यों के उत्पादन के लिए शरीर में ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत खाद्य पदार्थों की रासायनिक ऊर्जा है। हालाँकि, इस ऊर्जा का उपयोग सभी प्रकार के कार्यों को करने के लिए सीधे तौर पर नहीं किया जाता है; इसे एटीपी ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
जीवों के लिए ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम:पोषक तत्वों के ऑक्सीकरण के दौरान जारी ऊर्जा की समतुल्य मात्रा के कारण शरीर में सभी प्रकार के कार्य किए जाते हैं।
संख्या 36। ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम, एस. कार्नोट और आर. क्लॉसियस का योगदान। सिस्टम की स्थिति के एक समारोह के रूप में एंट्रॉपी। पृथक प्रणालियों में सहज प्रक्रियाओं के लिए मानदंड। सिस्टम की स्थिति की संभावना के साथ एन्ट्रापी का कनेक्शन।
ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम प्रतिक्रिया की दिशा के प्रश्न का उत्तर देता है। यह कई वैज्ञानिकों के काम का एक सामान्यीकृत परिणाम है।
एस कार्नोट (1840) को ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम का खोजकर्ता माना जाता है। उन्होंने ऊष्मा को कार्य में परिवर्तित करने की स्थितियों का अध्ययन किया और निष्कर्ष निकाला कि ऊष्मा इंजनों में ऊष्मा स्रोत से प्राप्त ऊष्मा की मात्रा को पूरी तरह से कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है, इसका एक हिस्सा रेफ्रिजरेटर (विघटित) में स्थानांतरित हो जाता है।
कार्नोट ने दक्षता कारक - दक्षता - η - प्रारंभिक कार्य के लिए उपयोगी कार्य का अनुपात प्राप्त किया:
η \u003d (क्यू 1 - क्यू 2) / क्यू 1 \u003d डब्ल्यू / क्यू 1।
ऊष्मा इंजन की दक्षता कार्यशील द्रव की प्रकृति पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि केवल तापमान सीमा द्वारा निर्धारित की जाती है।
η \u003d (टी 1 - टी 2) / टी 1।
ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के कथन:
1. क्लौसियस (1850) : ठंडे पिंड से गर्म पिंड में ऊष्मा अनायास स्थानांतरित नहीं हो सकती।
2. थॉमसन (1851): दूसरी तरह की एक सतत गति मशीन, जिसमें सिस्टम को दी जाने वाली सभी गर्मी काम में परिवर्तित हो जाती है, असंभव है।
निष्कर्ष: एक पृथक प्रणाली में सहज प्रक्रियाओं का प्रवाह तापीय ऊर्जा के अपव्यय के साथ होता है।
ऊर्जा अपव्यय की प्रक्रिया की मात्रा निर्धारित करने के लिए, एक और थर्मोडायनामिक फ़ंक्शन की आवश्यकता थी। इसे 1865 में रॉबर्ट क्लॉसियस द्वारा पेश किया गया था - एन्ट्रॉपी - एक राज्य समारोह है, यानी यह प्रक्रिया के पथ पर निर्भर नहीं करता है और व्यापक (सारांश योग्य) मात्राओं को संदर्भित करता है। एन्ट्रॉपी परिवर्तन का मान समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:
∆S = Q / T, J/K, जहाँ Q सिस्टम को दी गई ऊष्मा है, T प्रक्रिया के अंत के बाद सिस्टम का तापमान है।
यह समीकरण से अनुसरण करता है कि गर्मी का केवल एक हिस्सा काम करने के लिए उपयोग किया जाता है, और दूसरा भाग मूल्यह्रास या बाध्य होता है। बंधी हुई ऊर्जा को कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता, क्योंकि यह विलुप्त हो जाती है। अवमूल्यन ऊर्जा की मात्रा है एन्ट्रापी .
ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम की गणितीय अभिव्यक्ति इस तथ्य से आगे बढ़ती है कि पृथक प्रणालियों में प्रक्रियाएं एन्ट्रापी में वृद्धि के साथ अनायास आगे बढ़ती हैं, अर्थात ∆S > 0; अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं के लिए, ∆S = 0. इस प्रकार, ∆S पृथक प्रक्रियाओं में शून्य से अधिक या उसके बराबर हो सकता है।
एंट्रॉपी में वृद्धि के साथ प्रक्रियाओं की सहजता बोल्टज़मान समीकरण से होती है:
एस = के · lnω, कहाँ के - बोल्ट्जमान स्थिर \u003d 1.8 · 10 -23 जे / के, ω – थर्मोडायनामिक संभावना .
यह समीकरण से देखा जा सकता है कि जैसे-जैसे संभावना बढ़ती है, वैसे-वैसे एन्ट्रापी भी बढ़ती है।
निष्कर्ष: हालांकि एन्ट्रापी मूल्यह्रास ऊर्जा का एक उपाय है, यह प्रक्रियाओं की प्रेरक शक्ति भी है। यदि यह प्रकृति में नहीं होता, तो सभी प्रतिक्रियाएँ संतुलन तक पहुँच जातीं, और एक जीवित जीव के लिए यह मृत्यु है, उत्पादन में कोई उत्पाद उत्पादन नहीं होता। भौतिक अर्थ को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है: एन्ट्रापी विकार का एक उपाय है।
एक प्रतिक्रिया में एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना हेस के नियम के 1 परिणाम का उपयोग करके की जा सकती है: एन्ट्रापी में परिवर्तन प्रतिक्रिया उत्पादों के मानक एन्ट्रापी के योग और प्रारंभिक सामग्री के मानक एन्ट्रापी के योग के बीच के अंतर के बराबर है। उनके रससमीकरणमितीय गुणांकों के साथ।
∆S p \u003d ∑ i n i ∆S लगभग 298 प्रतिक्रिया उत्पाद - ∑ i n i ∆S प्रतिक्रिया के लगभग 298 प्रारंभिक पदार्थ।
तरीकों रेडॉक्स अनुमापन, या रेडॉक्स तरीके,इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के साथ प्रतिक्रियाओं के उपयोग पर आधारित हैं - रेडॉक्स (ओआर) प्रतिक्रियाएं। दूसरे शब्दों में, एक रेडॉक्स अनुमापन, या रेडॉक्समेट्री, -यह एक दाता आयन या अणु (कम करने वाला एजेंट) लाल 1 से एक स्वीकर्ता (ऑक्सीडाइजिंग एजेंट) ऑक्स 2 से एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के साथ एक अनुमापन है:
लाल 1 + बैल 2 = बैल 1 + लाल 2
एक पदार्थ रेड 1 का कम रूप, इलेक्ट्रॉनों का दान, उसी पदार्थ के ऑक्सीकृत रूप ऑक्स 1 में गुजरता है। ये दोनों रूप एक रेडॉक्स जोड़ी ऑक्स एल रेड एल बनाते हैं।
ओबी प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले दूसरे पदार्थ का ऑक्सीकृत रूप ऑक्स 2, इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हुए, उसी पदार्थ के कम रूप रेड 2 में गुजरता है। ये दोनों रूप एक रेडॉक्स जोड़ी ऑक्स 2 रेड 2 भी बनाते हैं।
किसी भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया में कम से कम दो रेडॉक्स जोड़े शामिल होते हैं।
रेडॉक्स जोड़ी ऑक्स 2 रेड 2 की आरओ क्षमता जितनी अधिक होगी, इसका ऑक्सीकृत रूप इस प्रतिक्रिया में ऑक्सीकरण एजेंट की भूमिका निभाता है, इस ऑक्सीडाइज़र ऑक्सी 2 का उपयोग करके कम करने वाले एजेंटों रेड 1 की संख्या को अधिक से अधिक निर्धारित और निर्धारित किया जा सकता है। . इसलिए, रेडॉक्समेट्री में, ऑक्सीकरण एजेंटों को अक्सर टाइटेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसकी मानक आरएच क्षमता यथासंभव अधिक होती है, उदाहरण के लिए (कमरे के तापमान पर):
एक्सई 4+, इ°(सीई 4+ सीई 3+) = 1.44 वी; एमएनओ 4 - , इ° (MnO 4 -, H + Mn 2+) \u003d 1.51 V,
सीआर 2 ओ 7 2-, इ° (Cr 2 O 7 2-, H + Cr 3+) = 1.33 V, आदि।
इसके विपरीत, यदि निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ ऑक्सीकरण एजेंट ऑक्स 2 हैं, तो उनके अनुमापन के लिए कम करने वाले एजेंटों का उपयोग करना समीचीन है, जिनमें से मानक आरएच में न्यूनतम संभव रेडॉक्स जोड़ी है, उदाहरण के लिए
जे इ° (J 2 J⁻) \u003d 0.54 वी; एस 2 ओ 3 2-, ई °(एस 4 ओ 6 2‑ एस 2 ओ 3 2‑) = 0.09 बी आदि।
रेडॉक्स विधियाँ मात्रात्मक विश्लेषण की सबसे महत्वपूर्ण फार्माकोपियोअल विधियाँ हैं।
4.2। रेडॉक्स विधियों का वर्गीकरण
आरएच अनुमापन के कई दर्जनों विभिन्न तरीके हैं। उन्हें आमतौर पर निम्नानुसार वर्गीकृत किया जाता है।
टाइट्रेंट की प्रकृति द्वारा वर्गीकरण। इस मामले में, आरएच अनुमापन विधियों को दो समूहों में विभाजित किया गया है:
ऑक्सीमेट्री -ऑक्सीडाइजिंग टाइट्रेंट के उपयोग से कम करने वाले एजेंटों को निर्धारित करने के तरीके;
रिडक्टोमेट्री -एक कम करने वाले टाइट्रेंट का उपयोग करके ऑक्सीकरण एजेंटों के निर्धारण के लिए तरीके।
अभिकर्मक की प्रकृति द्वारा वर्गीकरण, पदार्थ के साथ बातचीत निर्धारित की जा रही है। नीचे, संबंधित विधि के नाम के बाद, इस विधि का मुख्य सक्रिय संघटक कोष्ठक में इंगित किया गया है: ब्रोमैटोमेट्री(पोटेशियम ब्रोमेट KBrO3, ब्रोमोमेट्री(ब्रोमोबीआर 2), डाइक्रोमैटोमेट्री(पोटेशियम डाइक्रोमेट K2Cr2O7), आयोडोमेट्री(पोटेशियम आयोडेट KJO 3), आयोडिमेट्री(आयोडीन जे 2), आयोडोमेट्री(पोटेशियम आयोडाइड केजे, सोडियम थायोसल्फेट ना 2 एस 2 ओ 3, नाइट्रिटोमेट्री(सोडियम नाइट्राइट NaNO2), परमैंगनेटोमेट्री(पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4)। क्लोरोडिमेट्री(आयोडीन क्लोराइड JC1), सेरीमेट्री(सेरियम (चतुर्थ) सल्फेट)।
कुछ अन्य आरएच अनुमापन विधियों का आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है, जैसे: ascorbinometry(विटामिन सी), titanometry(टाइटेनियम (III) लवण), vanadatometry(अमोनियम वनाडेट एनएच 4 वीओ 3), आदि।
4.3। रेडॉक्स अनुमापन करने के लिए शर्तें
आरएच अनुमापन विधियों में उपयोग की जाने वाली प्रतिक्रियाओं को कई आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण निम्नलिखित हैं:
प्रतिक्रियाओं को लगभग अंत तक आगे बढ़ना चाहिए। ओबी प्रतिक्रिया जितनी अधिक पूर्ण होती है, संतुलन स्थिरांक उतना ही अधिक होता है प्रति,जो अनुपात से निर्धारित होता है
एलजी क = एन ( इ 1°- इ 2°)/0.059
कमरे के तापमान पर, कहाँ इ 1° और इ 2 ° - क्रमशः, इस ओबी प्रतिक्रिया में शामिल रेडॉक्स जोड़े की मानक ओबी क्षमता, पी -कम करने वाले एजेंट द्वारा ऑक्सीकरण एजेंट को दान किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या। इसलिए, अधिक से अधिक अंतर इ° =इ 1 ° - ई 2 °, संतुलन स्थिरांक जितना अधिक होगा, प्रतिक्रिया उतनी ही पूर्ण होगी। जैसी प्रतिक्रियाओं के लिए
ए + बी = प्रतिक्रिया उत्पादों
पर एन =1 और प्रति 10 8 (इस मान के साथ प्रतिप्रतिक्रिया कम से कम 99.99% आगे बढ़ती है जो हमें के लिए मिलती है इ°:
इ°0.059lg10 8 0.47 वी।
प्रतिक्रिया काफी तेजी से आगे बढ़ना चाहिए ताकि संतुलन जिस पर दोनों रेडॉक्स जोड़े की वास्तविक ओबी क्षमता बराबर हो, लगभग तुरंत स्थापित हो जाए। आमतौर पर, आरएच अनुमापन कमरे के तापमान पर किया जाता है। हालांकि, धीमी आरएच प्रतिक्रियाओं के मामले में, प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए कभी-कभी समाधान गर्म होते हैं। इस प्रकार, कमरे के तापमान पर एक अम्लीय माध्यम में ब्रोमेट आयनों के साथ सुरमा (III) की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है। हालांकि, 70-80 डिग्री सेल्सियस पर, यह काफी तेजी से आगे बढ़ता है और सुरमा के ब्रोमेटोमेट्रिक निर्धारण के लिए उपयुक्त हो जाता है।
संतुलन की उपलब्धि में तेजी लाने के लिए सजातीय उत्प्रेरक का भी उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया पर विचार करें
HASO 2 + 2Се 4+ + 2H 2 O=H 3 AsO 4 + 2Се 3+ + 2H +
प्रतिक्रिया में शामिल रेडॉक्स जोड़े की मानक आरएच क्षमता कमरे के तापमान पर बराबर होती है इ° (Ce 4+ Ce 3+) \u003d 1.44 V, इº (H 3 AsO 4 HAsO 2 \u003d 0.56 V। यहाँ से, इस प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक के लिए, हमें (n \u003d 2) मिलता है
एलजी क = (1,44 ‑ 0,56)/0,059≈30;प्रति≈ 10 30
संतुलन स्थिरांक बड़ा है, इसलिए प्रतिक्रिया बहुत उच्च स्तर की पूर्णता के साथ आगे बढ़ती है। हालाँकि, सामान्य परिस्थितियों में, यह धीरे-धीरे आगे बढ़ता है। इसे तेज करने के लिए, उत्प्रेरक को समाधान में पेश किया जाता है।
कभी-कभी एसआर प्रतिक्रिया उत्पाद स्वयं उत्प्रेरक होते हैं। इस प्रकार, योजना के अनुसार एक एसिड माध्यम में ऑक्सालेट्स के परमैंगनेटोमेट्रिक अनुमापन के दौरान
5C 2 O 4 2- + 2МnО 4 ‾ + 16Н + = 2Mn 2+ + 10CO 2 + 8H 2 O
मैंगनीज (II) Mn 2+ धनायन उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं। इसलिए, सबसे पहले, जब एक टाइट्रेंट समाधान - पोटेशियम परमैंगनेट - ऑक्सालेट आयनों वाले एक अनुमापन समाधान में जोड़ा जाता है, तो प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है। इसलिए, टिट्रेट किए गए घोल को गर्म किया जाता है। मैंगनीज (II) धनायनों के निर्माण के साथ, संतुलन की उपलब्धि में तेजी आती है और अनुमापन बिना किसी कठिनाई के किया जाता है।
प्रतिक्रिया stoichiometrically आगे बढ़ना चाहिए , पक्ष प्रक्रियाओं को बाहर रखा जाना चाहिए।
अनुमापन के अंत बिंदु को सटीक और स्पष्ट रूप से परिभाषित किया जाना चाहिए। या तो संकेतक के साथ या संकेतक के बिना।
मॉड्यूल #2
मात्रात्मक विश्लेषण
रेडॉक्स अनुमापन।
नाइट्रिटोमेट्रिकऔरसेरीमेट्रिकटाइट्रेट करना
व्याख्यान संख्या 10
1. उद्देश्य: नाइट्रिटो- और सेरिमेट्रिक अनुमापन के तरीकों का सार देने के लिए, टाइट्रेंट्स को चिह्नित करने और फार्मास्युटिकल विश्लेषण में उनके उपयोग के लिए।
व्याख्यान में प्रयुक्त तरीके:
1. उपदेशात्मक उद्देश्यों के लिए: व्याख्यान परिचयात्मक, विषयगत, व्याख्यात्मक।
2. शैक्षिक प्रक्रिया में भूमिका द्वारा: व्याख्यान परिचयात्मक, स्थापना, सर्वेक्षण, सामान्यीकरण।
4. मिलने का समय निश्चित करने परव्याख्यान का उद्देश्य रचनात्मक गतिविधि के विकास के साथ-साथ शैक्षिक सामग्री को समेकित करने के लिए छात्रों द्वारा ज्ञान प्राप्त करना है। संज्ञानात्मक गतिविधि के प्रकार के अनुसार, सामग्री को प्रस्तुत करने के प्रजनन और समस्यात्मक तरीके व्याख्यान में उपयोग किए जाते हैं, इस खंड पर प्रस्तुति के रूप में दृश्य शिक्षण विधियों का उपयोग किया जाता है
शिक्षा के साधन
1. शिक्षाप्रद: प्रस्तुतीकरण।
2. संभार तंत्र: चाक, बोर्ड, मल्टीमीडिया प्रोजेक्टर, स्क्रीन।
व्याख्यान समयरेखा:
1. संगठनात्मक क्षण 3 मिनट (विषय का शीर्षक और व्याख्यान योजना)।
2. पारंपरिक व्याख्यान 40 मिनट - एक घंटे का व्याख्यान।
3. 5 मिनट का ब्रेक लें।
4. व्याख्यान का दूसरा घंटा 40 मि.
5. व्याख्यान का अंतिम भाग - व्याख्यान 21f, 22f समूह 5 मिनट में छात्रों की एक यादृच्छिक जाँच।
व्याख्यान योजना
1. नाइट्रिटोमेट्रिक अनुमापन।
1.1। विधि का सार।
1.2। टाइट्रेंट विधि, इसकी तैयारी और मानकीकरण।
1.3। विधि संकेतक (बाहरी, आंतरिक)।
1.4। नाइट्रिटोमेट्री का उपयोग।
2. सिरिमेट्रिक अनुमापन। विधि का सार।
2.1। विधि टाइट्रेंट, इसकी तैयारी और मानकीकरण।
2.2। सेरीमेट्री का अनुप्रयोग।
व्याख्यान पाठ
1. नाइट्रोमेट्रिक अनुमापन।
नाइट्रिटोमेट्री, या नाइट्रिटोमेट्रिक अनुमापन, - टाइट्रेंट का उपयोग करके पदार्थों के मात्रात्मक निर्धारण के लिए विधि - सोडियम नाइट्राइट NaNO2 का एक समाधान। विधि फार्माकोपियोअल है और व्यापक रूप से कई दवाओं की तैयारी सहित विभिन्न पदार्थों के विश्लेषण में उपयोग की जाती है।
1.1. विधि सार. विधि एक अम्लीय माध्यम में होने वाली अर्ध-प्रतिक्रिया के उपयोग पर आधारित है:
NO2-+ ẽ + 2Н+ = नहीं + H2O
कमरे के तापमान पर NO2|NO रेडॉक्स जोड़ी का मानक या क्षमता 0.98 V है। इस रेडॉक्स जोड़ी की वास्तविक OR क्षमता हाइड्रोजन आयनों की बढ़ती एकाग्रता के साथ बढ़ती है।
इ= 0.98 + लॉग (2/)
इसलिए, माध्यम की अम्लता में वृद्धि के साथ नाइट्राइट आयन के ऑक्सीकरण गुणों में वृद्धि होती है। Nitritometric अनुमापन एक अम्लीय माध्यम में किया जाता है।
चूँकि एक इलेक्ट्रॉन निर्दिष्ट OB अर्ध-प्रतिक्रिया में भाग लेता है, सोडियम नाइट्राइट तुल्यता कारक एक के बराबर होता है; समतुल्य का दाढ़ द्रव्यमान दाढ़ द्रव्यमान के बराबर है; समतुल्य की मोलर सांद्रता सोडियम नाइट्राइट की मोलर सांद्रता के बराबर होती है।
1.2। विधि टाइट्रेंट, इसकी तैयारी और मानकीकरण। सोडियम नाइट्राइट NaNO2 का एक जलीय घोल आमतौर पर टाइट्रेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, जो अक्सर 0.5 या 0.1 mol/l की मोलर सांद्रता के साथ होता है। समाधान पहले लगभग आवश्यक एकाग्रता के साथ तैयार किया जाता है, और फिर मानकीकृत - ज्यादातर मामलों में, सल्फ़ानिलिक एसिड NH2C6H4SO3H या पोटेशियम परमैंगनेट के एक मानक समाधान के अनुसार।
कभी-कभी सोडियम नाइट्राइट के समाधान को मानकीकृत करने के लिए पी-एमिनोबेंजोइक एसिड का उपयोग किया जाता है, पी-एमिनोइथाइलबेन्जोएट, हाइड्राज़ीन सल्फेट, सल्फ़ानिलिक एसिड।
0.1 mol/l टाइट्रेंट घोल तैयार करने के लिए, 1 लीटर वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में 7.3 ग्राम सोडियम नाइट्राइट को पानी में घोलें और पानी के साथ घोल के आयतन को निशान तक लाएँ। फिर समाधान को या तो सल्फ़ानिलिक एसिड के लिए, या स्ट्रेप्टोसाइड के लिए, या पोटेशियम परमैंगनेट के लिए मानकीकृत किया जाता है।
सल्फ़ानिलिक एसिड के लिए मानकीकरण. पानी में घुलनशील मिश्रण बनाने के लिए NaHCO3 सोडियम बाइकार्बोनेट की उपस्थिति में पानी में इसके एक सटीक वजन को घोलकर सल्फ़ानिलिक एसिड का एक मानक घोल तैयार किया जाता है।
एक घोल तैयार करने के लिए, सल्फ़ानिलिक एसिड का 0.2 ग्राम (सटीक वजन), जिसे पहले पानी से दो बार पुन: स्थापित किया जाता है और 120 ° C पर स्थिर वजन में सुखाया जाता है, NaHCO3 के 0.1 ग्राम, 10 मिली पानी और फिर 60 मिली के साथ मिलाया जाता है। मिश्रण में पानी मिलाया जाता है, 10 मिली पतला एचसीएल, 1 ग्राम केबीआर (प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए) और मानक सोडियम नाइट्राइट घोल के साथ अनुमापन किया जाता है।
डायज़ोनियम नमक के गठन के साथ एक हाइड्रोक्लोरिक एसिड माध्यम में सोडियम नाइट्राइट के साथ सल्फ़ानिलिक एसिड की प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है, इसलिए सोडियम नाइट्राइट समाधान ~ 2 मिलीलीटर प्रति मिनट की दर से अनुमापन की शुरुआत में जोरदार सरगर्मी के साथ जोड़ा जाता है, और अनुमापन का अंत (जब यह ~ 0.5 मिलीलीटर समाधान जोड़ने के लिए रहता है) - 0.05 मिलीलीटर प्रति मिनट की दर से।
अनुमापन का अंत संकेतक की उपस्थिति में संकेतक विधि द्वारा या तो पोटेंशियोमेट्रिक या नेत्रहीन रूप से निर्धारित किया जाता है - मेथिलीन नीले या तटस्थ लाल के साथ ट्रोपोलिन 00 का मिश्रण।
सोडियम नाइट्राइट के मानकीकृत विलयन को एक अंधेरी जगह में गहरे रंग के कांच के बर्तनों में ग्राउंड स्टॉपर्स के साथ संग्रहित किया जाता है।
इसी तरह सोडियम नाइट्राइट का 0.05 मोल/ली घोल तैयार करें, मानकीकृत करें और स्टोर करें।
पोटेशियम परमैंगनेट के लिए मानकीकरण।यह आयोडोमेट्रिक एंडिंग के साथ रिवर्स परमैंगनोमेट्रिक अनुमापन की विधि द्वारा किया जाता है।
सल्फ्यूरिक एसिड को पोटेशियम परमैंगनेट के एक मानक समाधान की सटीक ज्ञात मात्रा में जोड़ा जाता है, स्टोइकोमेट्रिक मात्रा की तुलना में अधिक मात्रा में लिया जाता है, प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए समाधान को -40 ° C तक गर्म किया जाता है, फिर एक मानकीकृत समाधान की सटीक मापी गई मात्रा सोडियम नाइट्राइट मिलाया जाता है और मिश्रण को 15‒ 20 मिनट के लिए छोड़ दिया जाता है। साथ ही रिएक्शन
5NO2- + 2MnO4- + 6H+ = 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O
फिर, 10% पोटेशियम आयोडाइड घोल को घोल में मिलाया जाता है, फ्लास्क को कांच से ढक दिया जाता है और मिश्रण को एक अंधेरी जगह में - 5 मिनट के लिए छोड़ दिया जाता है। पोटेशियम आयोडाइड आयोडीन बनाने के लिए अनुपचारित पोटेशियम परमैंगनेट अवशेषों के साथ प्रतिक्रिया करता है:
2MnO4- + 10I- + 16H+ = 2Mn2+ + 5I2 + 8H2O
परिणामी मिश्रण को पानी की थोड़ी मात्रा के साथ पतला किया जाता है और जारी आयोडीन को मानक 0.05 mol / l सोडियम थायोसल्फेट घोल के साथ तब तक मिलाया जाता है जब तक कि घोल थोड़ा पीला (अवशिष्ट अंडरटाइटेड आयोडीन का रंग) न हो जाए, जिसके बाद थोड़ी मात्रा में 1- 2% स्टार्च घोल मिलाया जाता है - घोल नीले रंग में बदल जाता है। अनुमापन तब तक जारी रखें जब तक विलयन का रंग नीले से रंगहीन न हो जाए।
समकक्षों के कानून के आधार पर अनुमापन परिणामों की गणना सामान्य तरीके से की जाती है:
n(1/5 KMnO4) = n(1/2 NaNO2) + n(1/2 I2),
n(1/2 I2) = n(Na2S2O3),
n(1/2 NaNO2) = n(1/5 KMnO4) - n(Na2S2O3),
सी(1/2 NaNO2) वी(NaNO2) = सी(1/5 केएमएनओ4) वी(केएमएनओ4) - सी(Na2S2O3) वी(Na2S2O3), सी(1/2 NaNO2) = [ सी(1/5 केएमएनओ4) वी(केएमएनओ4) - सी(Na2S2O3) वी(Na2S2O3)]/ वी(नैनो2).
नाइट्राइट आयन एक अम्लीय वातावरण में अस्थिर होता है और गैसीय नाइट्रोजन ऑक्साइड बनाने के लिए विघटित होता है:
NO2- + H+ = HNO2
2 HNO2 = NO + NO2 + H2O
इसलिए, नाइट्रिटोमेट्रिक अनुमापन करते समय, सोडियम नाइट्राइट का एक समाधान एक अम्लीय अनुमापन समाधान में जोड़ा जाता है; अनुमापन से पहले सोडियम नाइट्राइट घोल स्वयं अम्लीकृत नहीं होता है।
मध्यम सांद्रता के सोडियम नाइट्राइट के जलीय घोल अपेक्षाकृत स्थिर होते हैं। अत्यधिक तनु विलयनों में, नाइट्राइट आयन नाइट्रेट आयन में ऑक्सीकृत हो जाता है।
अनुमापन के अंत का निर्धारण।नाइट्रिटोमेट्री में अनुमापन का अंत अक्सर पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन करके इलेक्ट्रोमेट्रिक रूप से तय किया जाता है।
1.3। विधि संकेतक (बाहरी, आंतरिक)।नाइट्रीमेट्री में सीटीटी के दृश्य संकेतक निर्धारण के लिए, संकेतकों के दो समूहों का उपयोग किया जाता है: आंतरिक और बाहरी।
रेडॉक्स संकेतक आंतरिक के रूप में उपयोग किए जाते हैं, जैसे ट्रोपेओलिन 00 (केटीटी में, रंग लाल से पीले रंग में बदलता है), मेथिलीन नीले रंग के साथ इसका मिश्रण (रास्पबेरी से नीला रंग बदलता है), तटस्थ लाल (रंग लाल-बैंगनी से बदलता है) नीला) , साथ ही सफ्रानिन जी, मेथैनिल पीला, एसिड नीला 2K।
बाहरी संकेतक के रूप में, आमतौर पर स्टार्च आयोडाइड पेपर का उपयोग किया जाता है, जो स्टार्च और पोटेशियम आयोडाइड के घोल में भिगोया हुआ एक फिल्टर पेपर होता है और फिर सूख जाता है।
समय-समय पर अनुमापन घोल की एक बूंद लेकर और इसे स्टार्च आयोडाइड पेपर पर लगाकर अनुमापन की प्रगति की निगरानी की जाती है। जब तक टीई तक नहीं पहुंच जाता है, तब तक अनुमापन समाधान में कोई ऑक्सीकरण एजेंट नहीं होता है - नाइट्राइट आयन, इसलिए, जब इस तरह के समाधान की एक बूंद स्टार्च आयोडाइड पेपर पर लागू होती है, आयोडाइड आयन ऑक्सीकृत नहीं होते हैं, आयोडीन नहीं बनता है, और कागज नहीं होता है नीला हो जाना। TE तक पहुँचने के बाद, अतिरिक्त टाइट्रेंट की सिर्फ एक बूंद के अतिरिक्त घोल में नाइट्राइट आयनों की उपस्थिति होती है, इसलिए, जब इस तरह के घोल की एक बूंद को स्टार्च आयोडाइड पेपर पर लगाया जाता है, तो आयोडाइड आयनों को नाइट्राइट आयनों द्वारा आयोडीन में ऑक्सीकृत किया जाता है:
2I- + 2NO2- + 4Н+ = I2 + 2NO + 2H2O
स्टार्च की उपस्थिति में परिणामी आयोडीन कागज को नीला कर देता है। अनुमापन बंद कर दिया जाता है जब टाइट्रेट किए गए घोल की एक बूंद, टिट्रेंट को टिट्रेट किए गए घोल में मिलाने के लगभग एक मिनट बाद ली जाती है, तुरंत कागज को नीला कर देती है।
समानांतर में, अनुमापक की अधिक खपत निर्धारित करने के लिए एक नियंत्रण प्रयोग करें।
1.4। नाइट्रिटोमेट्री का उपयोग। नाइट्रिटोमेट्रिक अनुमापन का उपयोग अकार्बनिक पदार्थों - टिन (II), आर्सेनिक (III), लोहा (II), हाइड्राज़ीन और इसके डेरिवेटिव दोनों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, और - विशेष रूप से - प्राथमिक या द्वितीयक सुगंधित अमीनो समूह वाले कार्बनिक यौगिकों के मात्रात्मक विश्लेषण में। सुगंधित नाइट्रो डेरिवेटिव्स (एमिनो समूह में नाइट्रो समूह की प्रारंभिक कमी के बाद), हाइड्राज़ाइड्स, एनेस्टेज़िन, डाइकैन, क्लोरैम्फेनिकॉल, नागानिन, नोवोकेन, नोवोकेनामाइड, नोरसल्फ़ाज़ोल, पेरासिटामोल, स्ट्रेप्टोसिड, सल्गिन, सल्फ़ैडिमेज़िन जैसी व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली दवा की तैयारी के निर्धारण सहित , सल्फासिल सोडियम, यूरोट्रोपिन, एटाज़ोल, आदि।
इस प्रकार, लोहे (II) का नाइट्रिटोमेट्रिक निर्धारण प्रतिक्रिया पर आधारित है
Fe2+ + NO2- + 2H+ = Fe3+ + NO + H2O
अनुमापन EDTA कॉम्प्लेक्सोन की उपस्थिति में किया जाता है, जो परिणामी लोहे (III) को एक स्थिर कॉम्प्लेक्सनेट में बांधता है, संतुलन को दाईं ओर स्थानांतरित करता है और इस तरह प्रतिक्रिया की पूर्णता को बढ़ाता है।
सबसे अधिक बार, सुगंधित अमीनो यौगिकों को नाइट्रोमेट्रिक अनुमापन द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो ब्रोमाइड आयनों की उपस्थिति में हाइड्रोक्लोरिक एसिड या सल्फ्यूरिक एसिड माध्यम में सोडियम नाइट्राइट के साथ बातचीत करते हैं (प्रतिक्रिया को तेज करते हैं), डायज़ोनियम लवण बनाते हैं:
R-NH2 + NO2- + 2Н+ = + + 2Н2О
जहाँ R एक सुगंधित मूलक है।
अनुमापन का अंत अक्सर एक पोटेंशियोमेट्रिक विधि द्वारा तय किया जाता है; हालांकि, सीटीटी के दृश्य संकेतक निर्धारण का उपयोग बाहरी संकेतक (स्टार्च आयोडाइड पेपर) और आंतरिक संकेतक दोनों की उपस्थिति में भी किया जा सकता है।
एक विशिष्ट निर्धारण प्रक्रिया इस प्रकार है। लगभग 0.001 मोल (सटीक रूप से तौला गया) वजन वाली विश्लेषित तैयारी का एक नमूना 10 मिली पानी और 10 मिली तनु हाइड्रोक्लोरिक एसिड के मिश्रण में घोला जाता है। घोल को पानी से 80 मिलीलीटर की मात्रा में पतला किया जाता है, 1 ग्राम क्रिस्टलीय पोटेशियम ब्रोमाइड मिलाया जाता है, मिश्रण को हिलाया जाता है और मानक के साथ मिलाया जाता है
0.1 mol/l सोडियम नाइट्राइट घोल को टिट्रेट किए गए घोल की लगातार सरगर्मी के साथ। टाइट्रेंट के मानकीकरण के साथ ही (ऊपर देखें), सोडियम नाइट्राइट घोल को अनुमापन की शुरुआत में 2 मिली प्रति मिनट की दर से जोड़ा जाता है, और अनुमापन के अंत में (जब लगभग 0.5 मिली टाइट्रेंट रहता है) टीई तक पहुंचने से पहले जोड़ा गया) 0.05 मिली प्रति मिनट की दर से।
अनुमापित किए जाने वाले विलयन का तापमान लगभग 15 - 20°C पर बनाए रखा जाता है; डायज़ोनियम लवण के अपघटन से बचने के लिए कभी-कभी समाधान को 0-5 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादों का निर्माण होता है जो HNO2 के साथ प्रतिक्रिया करता है।
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अनुमापन का अंत भी पोटेंशियोमेट्रिक रूप से निर्धारित किया जा सकता है।
सुगंधित नाइट्रो यौगिकों के नाइट्रिटोमेट्रिक निर्धारण में, नाइट्रो समूह को एक अमीनो समूह में घटाया जाता है, उदाहरण के लिए, एक अम्लीय माध्यम में धातु जस्ता (जस्ता धूल) के साथ, जिसके बाद इसे सोडियम नाइट्राइट के मानक समाधान के साथ अनुमापित किया जाता है।
इस प्रकार लेवोमाइसेटिन निर्धारित किया जाता है
O2N-C6H4-CH(OH)-CH(NHCOCHCl2)-CH2OH
अणु में नाइट्रो समूह के प्रारंभिक हाइड्रोजनीकरण के बाद अमीनो समूह में
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योजना के अनुसार हाइड्रोक्लोरिक एसिड माध्यम में सोडियम नाइट्राइट के साथ प्रतिक्रिया पर द्वितीयक सुगंधित अमाइन आरएनएएचआर"
RNHR" + NaNO2 + HCl = RN(NO)R" + NaCl + H2O
उदाहरण के लिए, टेट्राकाइन, अन्य माध्यमिक अमाइन की तरह, रूप एन- नाइट्रोसो यौगिक:
0 "शैली =" मार्जिन-बाएं: 76.3pt; सीमा-संक्षिप्त: पतन; सीमा: कोई नहीं ">
एसिड समाधान
सिरिमेट्रिक अनुमापन एक अम्लीय माध्यम में किया जाता है।
उपरोक्त OB अर्ध-प्रतिक्रिया में, एक इलेक्ट्रॉन शामिल है, इसलिए सेरियम (IV) तुल्यता कारक एक के बराबर है।
2.1। विधि टाइट्रेंट, इसकी तैयारी और मानकीकरण।
विधि टाइट्रेंट। सेरियम सल्फेट (IV) Ce (SO4) 2 के सल्फ्यूरिक एसिड समाधान आमतौर पर विधि के टाइट्रेंट के रूप में उपयोग किए जाते हैं, जो अक्सर 0.01 या 0.1 mol / l की मोलर सांद्रता के साथ होता है।
सेरियम (चतुर्थ) के एसिड समाधान में विभिन्न परिसर होते हैं, जिनमें से सटीक संरचना ज्ञात नहीं होती है।
पीएच पर सेरियम (IV) सल्फेट के सल्फ्यूरिक एसिड समाधान< 1 устойчивы даже при нагревании до 100 °С и способны длительное время сохранять свой титр. В менее кислых растворах церий (IV) реагирует с водой с образованием малорастворимых основных солей. Солянокислые и азотно-кислые растворы церия (IV) менее стабильны; они разлагают воду. При хранении их титр по церию (IV) постепенно уменьшается (на 0,3‒1% в месяц в обычных условиях).
टाइट्रेंट समाधान आमतौर पर पहले अनुमानित एकाग्रता पर तैयार किए जाते हैं और फिर मानकीकृत होते हैं।
सेरियम (IV) युक्त विलयन तैयार करने के लिए, Ce(SO4)2·4H2O, (NH4)4 · 2H2O, Ce(OH)4 जैसे यौगिकों का उपयोग किया जा सकता है। आमतौर पर, सेरियम (चतुर्थ) सल्फेट टेट्राहाइड्रेट या अमोनियम टेट्रासल्फोटोक्रेट (चतुर्थ) डाइहाइड्रेट का उपयोग करके टाइट्रेंट समाधान तैयार किए जाते हैं।
सेरियम सल्फेट के 0.1 मोल/ली घोल का सल्फेट तैयार करने के लिए दो में से किसी एक तरीके से आगे बढ़ें।
पहली विधि के अनुसार, 500 मिलीलीटर पानी और 28 मिलीलीटर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड मिलाया जाता है, 40.4 ग्राम सेरियम सल्फेट टेट्राहाइड्रेट Ce(SO4)2 ∙ 4H2O परिणामी घोल में मिलाया जाता है। घोल को ठंडा किया जाता है और इसकी मात्रा को पानी के साथ 1000 मिली तक समायोजित किया जाता है।
दूसरी विधि के अनुसार, 65 g (NH4)4 ∙ 2H2O को mol/l (मोलर समतुल्य सांद्रता) सल्फ्यूरिक एसिड में घोला जाता है और घोल की मात्रा को पानी के साथ 1000 ml तक समायोजित किया जाता है।
परिणामी सेरियम (चतुर्थ) सल्फेट समाधान का पीएच मान पीएच 1 होना चाहिए, जो कि सल्फ्यूरिक एसिड की मात्रा से नियंत्रित होता है।
सेरियम (IV) के सल्फ्यूरिक एसिड समाधान का मानकीकरण आयोडोमेट्रिक रूप से किया जाता है। इसके लिए, 20 मिलीलीटर तनु सल्फ्यूरिक एसिड, 20 मिलीलीटर पानी और 10 मिलीलीटर पोटेशियम आयोडाइड के 10 मिलीलीटर घोल को ऊपर वर्णित 25 मिलीलीटर घोल में मिलाया जाता है। साथ ही रिएक्शन
Ce4+ + I - = Ce3+ + 0.5I2
परिणामी आयोडीन को एक संकेतक - स्टार्च की उपस्थिति में सोडियम थायोसल्फेट के मानक 0.1 mol / l समाधान के साथ अनुमापित किया जाता है।
0.01 mol / l टाइट्रेंट घोल प्राप्त करने के लिए, ऊपर वर्णित 0.1 mol / l सेरियम (IV) सल्फेट घोल के 50 मिलीलीटर को 500 मिली वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क, 250 मिली सल्फ्यूरिक एसिड घोल (1 mol / l) में मिलाया जाता है। जोड़ा जाता है और पानी के साथ निशान को पतला कर दिया जाता है। परिणामी समाधान आयोडोमेट्रिक रूप से मानकीकृत है। ऐसा करने के लिए, एक मानकीकृत सेरियम (IV) सल्फेट घोल के 25 मिलीलीटर में 2 मिलीलीटर पतला सल्फ्यूरिक एसिड और 10 मिलीलीटर पोटेशियम आयोडाइड घोल मिलाया जाता है। एक संकेतक के रूप में स्टार्च की उपस्थिति में जारी आयोडीन को सोडियम थायोसल्फेट के मानक 0.1 mol / l समाधान के साथ अनुमापित किया जाता है।
सेरियम (IV) के सल्फ्यूरिक एसिड समाधान को सोडियम ऑक्सालेट या आर्सेनिक ऑक्साइड (III) द्वारा भी मानकीकृत किया जा सकता है। संबंधित प्रतिक्रियाएं धीमी हैं; उन्हें तेज करने के लिए, उत्प्रेरक को समाधानों में पेश किया जाता है - ऑस्मियम टेट्रोक्साइड ओएसओ 4, आयोडीन मोनोक्लोराइड आईसी 1।
सोडियम ऑक्सालेट के लिए मानकीकरण प्रतिक्रिया पर आधारित है
2Се4+ + С2O42- = 2Се3+ + 2СО2
सूचक की उपस्थिति में अनुमापन 70 डिग्री सेल्सियस पर किया जाता है।
विधि संकेतक। सेरियम (IV) के अम्लीय विलयन पीले-नारंगी रंग के होते हैं, जबकि सेरियम (III) के विलयन रंगहीन होते हैं। हालांकि, सेरियम (चतुर्थ) समाधानों की रंग तीव्रता कम है और आमतौर पर समाधान के रंग को बदलकर सीटीटी के दृश्य निर्धारण के लिए अपर्याप्त है। इसलिए, सिरिमेट्रिक अनुमापन रेडॉक्स संकेतकों की उपस्थिति में किया जाता है, जैसे कि फेरोइन, ऑर्थो-फेनेंथ्रोलाइन, डिपेनिलमाइन, 2,2"-डिपिरिडिल, आदि।
अनुमापन का अंत भी विभवमितीय रूप से निर्धारित किया जाता है।
2.2। सेरीमेट्री का अनुप्रयोग।
कई कम करने वाले पदार्थों को निर्धारित करने के लिए सेरीमेट्रिक अनुमापन का उपयोग किया जा सकता है: पारा (I), टिन (II), आर्सेनिक (III), सुरमा (III), लोहा (II), आयोडाइड्स, नाइट्राइट्स, थायोसल्फेट्स, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, ऑक्सालिक एसिड और ऑक्सालेट्स, एस्कॉर्बिक एसिड, एमाइन, अमीनो एसिड, फिनोल, कार्बोहाइड्रेट, फार्मास्यूटिकल्स जैसे कि क्लोरप्रोमज़ीन, टोकोफ़ेरॉल एसीटेट (विटामिन ई), विकासोल, एटमसाइलेट (डायथाइलैमोनियम 2,5-डाइहाइड्रॉक्सीबेन्ज़ेन्सल्फ़ोनेट), आदि।
तो, सल्फेट या आयरन (II) ग्लूकोनेट में आयरन (II) के सिरिमेट्रिक निर्धारण में, दवा का एक नमूना तनु सल्फ्यूरिक और फॉस्फोरिक एसिड के मिश्रण में घुल जाता है (फॉस्फोरिक एसिड गठित आयरन (III) को बांधता है और इसके साथ अनुमापन करता है) ओर्थोफेनेंथ्रोलाइन या फेरोइन संकेतक की उपस्थिति में सेरियम (IV) सल्फेट का एक मानक समाधान:
सीई4+ + इ→ सीई3+
2FeSO4 + 2Ce(SO4)2 → Fe2(SO4)3 + Ce2(SO4)3
एस्कॉर्बिक एसिड का सिरिमेट्रिक निर्धारण इसके ऑक्सीकरण (एक सल्फ्यूरिक एसिड माध्यम में) की प्रक्रिया पर आधारित होता है, जिसमें सेरियम (IV) सल्फेट के 0.1 mol / l घोल होता है, जो एक सेरियम (III) आयन में कम हो जाता है। इसका गहरा लाल रंग है। समतुल्य बिंदु पर, सेरियम (IV) सल्फेट की अधिकता लोहे के आयन को तीन-आवेशित आयन में ऑक्सीकृत करती है और एक नीला जटिल यौगिक बनता है:
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परिणामी 2-मिथाइल-1,4-डाइहाइड्रॉक्सीनाफ्थेलीन को फिर एक संकेतक की उपस्थिति में सेरियम (IV) सल्फेट के 0.1 mol/l घोल के साथ अनुमापित किया जाता है। के बारे में-फेनेंथ्रोलाइन। सेरियम सल्फेट (IV) एक अम्लीय माध्यम में 2-मिथाइल-1,4-डाइहाइड्रॉक्सिनफथलीन को 2-मिथाइल-1,4-डाइऑक्सोनफथलीन में ऑक्सीकृत करता है:
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पीले अनुमापक विलयन के साथ संकुल के नीले रंग के संयोजन के कारण हरा रंग प्रकट होने तक अनुमापन करें।
कमरे के तापमान पर एक एसिड माध्यम में सेरियम (IV) सल्फेट के 0.1 मोल / एल समाधान की अधिकता के साथ इसके ऑक्सीकरण के आधार पर रेसोरिसिनॉल के मात्रात्मक निर्धारण के लिए सेरेमेट्रिक विधि का उपयोग किया जा सकता है। जब रेसोरिसिनॉल ऑक्सीकृत होता है, तो ग्लूटेरिक और फॉर्मिक एसिड बनते हैं:
विधि के कई फायदे हैं: उच्च मानक या Ce4+|Ce3+ रेडॉक्स जोड़ी की क्षमता, जो पदार्थों को कम करने की एक विस्तृत श्रृंखला निर्धारित करना संभव बनाता है; उनके भंडारण के दौरान टाइट्रेंट समाधानों की स्थिरता; सेरियम (IV) से जुड़ी प्रतिक्रियाओं की अपेक्षाकृत सरल स्टोइकोमेट्री; क्लोराइड आयनों की उपस्थिति में अनुमापन की संभावना, जो परमैंगनेटोमेट्री में अस्वीकार्य है।
विधि के नुकसान में तटस्थ और क्षारीय समाधानों के अनुमापन के लिए इसकी अनुपयुक्तता शामिल है; संकेतकों का उपयोग करने की आवश्यकता, जो कि परमैंगनेटोमेट्री में आवश्यक नहीं है; सेरियम यौगिकों की अपेक्षाकृत उच्च लागत।
रेडॉक्स अनुमापन के तरीके इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण, यानी रेडॉक्स प्रक्रियाओं से जुड़ी प्रतिक्रियाओं के उपयोग पर आधारित हैं।
Redox अभिक्रियाएँ ऐसी अभिक्रियाएँ होती हैं जिनमें अभिकारक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं या दान करते हैं। एक ऑक्सीकरण एजेंट एक कण (आयन, अणु, तत्व) है जो इलेक्ट्रॉनों को जोड़ता है और एक ही समय में एक उच्च ऑक्सीकरण अवस्था से निचले एक तक जाता है, अर्थात। बहाल किया जा रहा है। एक कम करने वाला एजेंट एक कण है जो इलेक्ट्रॉनों को दान करता है और एक निम्न ऑक्सीकरण अवस्था से उच्च एक तक जाता है, अर्थात। ऑक्सीकृत।
2KMnO 4 + 10FeSO 4 + 8H 2 SO 4 ↔2MnSO 4 + 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 8H 2 O
फे 2+ - ई ↔ फे 3+
एमएनओ 4 - + 5e + 8H + ↔ एमएन 2+ + 4H 2 ओ
Redox अनुमापन विधियाँ फार्मास्यूटिकल्स सहित कई कार्बनिक यौगिकों के निर्धारण के लिए उपयुक्त हैं, जिनमें से अधिकांश संभावित कम करने वाले एजेंट हैं।
उपयोग किए गए टाइट्रेंट के आधार पर, परमैंगनेटोमेट्री, आयोडोमेट्री, डाइक्रोमैटोमेट्री, ब्रोमैटोमेट्री हैं। इन विधियों में, KMnO4, I2, K2Cr2O7, KBrO3, आदि क्रमशः मानक समाधान के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
मात्रात्मक विश्लेषण में उपयोग की जाने वाली सभी प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, तंत्र के संदर्भ में रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं (ओआरआर) सबसे जटिल हैं।
OVR की एक विशिष्ट विशेषता प्रतिक्रियाशील कणों के बीच इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशील कणों का ऑक्सीकरण राज्य बदल जाता है।
इस मामले में, दो प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं - कुछ का ऑक्सीकरण और दूसरों का अपचयन। इस प्रकार, कोई भी OVR सामान्य रूप में लिखा जाता है
aOx 1 + bRed 2 = aRed 1 + bOx 2
इसे दो अर्ध-प्रतिक्रियाओं के रूप में दर्शाया जा सकता है:
लाल 2 - एक \u003d बैल 2
प्रारंभिक कण और प्रत्येक अर्ध-प्रतिक्रिया का उत्पाद एक OB युग्म बनाता है। उदाहरण के लिए, पोटेशियम परमैंगनेट के साथ आयरन (II) के ऑक्सीकरण में, दो OB जोड़े शामिल होते हैं: Fe3 /Fe2+ और MnO4 - /Mn2+।
रेडॉक्स विधि द्वारा अनुमापन की प्रक्रिया में, इंटरेक्टिंग सिस्टम की OR क्षमता बदल जाती है। यदि शर्तें मानक वाले से भिन्न हैं, अर्थात। संभावित-निर्धारक आयनों की गतिविधियां 1 (a≠1) के बराबर नहीं हैं, जैविक अर्ध-प्रतिक्रिया aOx 1 + n= bRed 1 की संतुलन क्षमता की गणना Nernst समीकरण का उपयोग करके की जा सकती है:
ई ऑक्स 1/ लाल 1 = ई º +,
R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है (8.314 J/mol∙deg., F फैराडे स्थिरांक (9.6585 सेल/mol) है, E सिस्टम का OB विभव है, E º मानक OB विभव है।
यदि हम निरंतर मूल्यों के मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हैं, T = 298 K (अर्थात 25 º C) और प्राकृतिक लघुगणक को एक दशमलव के साथ, और गतिविधियों को सांद्रता के साथ प्रतिस्थापित करते हैं, तो Nernst समीकरण निम्नलिखित रूप लेगा:
ई ऑक्स 1/ लाल 1 = ई º + 
.
रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं (ओआरआर) आयन-विनिमय प्रतिक्रियाओं की तुलना में अधिक जटिल हैं और निम्नलिखित विशेषताएं हैं:
1. प्रणाली की क्षमता प्रणाली की मानक आरएच क्षमता के मूल्य, ऑक्सीकरण एजेंट की सांद्रता और कम करने वाले एजेंट, हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता और तापमान पर निर्भर करती है।
2. प्रतिक्रियाएँ अक्सर कई चरणों में होती हैं, जिनमें से प्रत्येक एक अलग दर से आगे बढ़ती है।
3. ओवीआर की दर आयन एक्सचेंज प्रतिक्रियाओं की दर से कम है। अक्सर, यह सुनिश्चित करने के लिए विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता होती है कि प्रतिक्रियाएं पूर्ण होने के लिए आगे बढ़ें।
4. प्रीसिपिटेंट्स या कॉम्प्लेक्सिंग एजेंटों की उपस्थिति, ऑक्सीकृत या कम रूपों की सांद्रता में परिवर्तन के कारण, सिस्टम की OR क्षमता में परिवर्तन की ओर ले जाती है।
ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाएं जिसके आधार पर अनुमापन किया जाता है, अनुमापन के दौरान प्रतिक्रियाओं के लिए सभी आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। रेडॉक्स की दर को बढ़ाने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है: तापमान में वृद्धि, अभिकारकों की एकाग्रता, समाधान के पीएच को बदलना या उत्प्रेरक का परिचय देना।
समतुल्यता बिंदु को अक्सर उपयोग करके तय किया जाता है लाल/बैल - संकेतक, यानी। कार्बनिक यौगिक जो सिस्टम की क्षमता के आधार पर अपना रंग बदलते हैं।एक ऑक्सीकरण एजेंट की अधिकता के साथ, संकेतक का ऑक्सीकृत रूप बनता है, और एक कम करने वाले एजेंट की अधिकता से इसके कम रूप का निर्माण होता है। रंग में परिवर्तन के साथ ऑक्सीकृत रूप के कम एक और इसके विपरीत के संक्रमण की प्रक्रिया को संकेतक को नष्ट किए बिना कई बार दोहराया जा सकता है। इन संकेतकों में डिफेनिलमाइन (ऑक्सीकृत अवस्था में यह नीला-बैंगनी है, और कम अवस्था में यह रंगहीन है) और एन-फेनिलंथ्रानिलिक एसिड (ऑक्सीकृत रूप लाल है, कम रूप रंगहीन है) शामिल हैं।
कुछ प्रतिक्रियाओं का प्रयोग करें विशिष्ट संकेतक - पदार्थ जो अनुमापन घटकों में से एक के साथ प्रतिक्रिया करते समय रंग बदलते हैं।उदाहरण के लिए, ऐसा एक संकेतक स्टार्च है, जो आयोडीन के साथ एक नीला सोखना यौगिक बनाता है।
कुछ मामलों में, संकेतक के बिना अनुमापन का उपयोग किया जाता है यदि अनुमापक का रंग पर्याप्त उज्ज्वल है और प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप नाटकीय रूप से बदलता है। एक उदाहरण पोटेशियम परमैंगनेट (KMnO 4) के साथ अनुमापन है, जिसका रसभरी घोल रंगहीन हो जाता है जब MnO 4 - Mn 2+ तक कम हो जाता है। जब सभी टिट्रेटेबल पदार्थ प्रतिक्रिया करते हैं, तो KMnO4 घोल की एक अतिरिक्त बूंद घोल को हल्के गुलाबी रंग में रंग देगी।
अनुमापनीय विश्लेषण की यह विधि आधारित है रेडॉक्स प्रतिक्रियाएंअनुमापक और विश्लेषण के बीच। ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाएं इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण से जुड़ी हैं। इन अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन दान करने वाला पदार्थ है अपचायक कारक(लाल), और इलेक्ट्रॉन प्राप्त करना - ऑक्सीकरण एजेंट(ओह):
लाल 1 + बैल 2 = बैल 1 + लाल 2।
एक पदार्थ का अपचयित रूप (लाल 1), इलेक्ट्रॉन दान कर उसी पदार्थ के ऑक्सीकृत रूप (ऑक्स 1) में चला जाता है। एक संयुग्मित रेडॉक्स जोड़ी ऑक्स 1 / रेड 1 (रेडॉक्स जोड़ी) बनती है। दूसरे पदार्थ का ऑक्सीकृत रूप (Ox2) इलेक्ट्रॉन ग्रहण कर उसी पदार्थ के अपचित रूप (लाल 2) में चला जाता है। एक अन्य अपचयोपचय युग्म Ox 2/Red 2 बनता है। इस प्रकार, रेडॉक्स प्रतिक्रिया में कम से कम दो रेडॉक्स जोड़े शामिल हैं। पदार्थों के रेडॉक्स गुणों का एक उपाय रेडॉक्स क्षमता E 0 है। ओवीआर में भाग लेने वाले ओबी जोड़े की मानक क्षमता की तुलना में, सहज प्रतिक्रिया की दिशा पूर्व निर्धारित कर सकते हैं। रेडॉक्स प्रतिक्रिया अनायास एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट को एक कमजोर कम करने वाले एजेंट, एक मजबूत कम करने वाले एजेंट को एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट में बदलने की दिशा में आगे बढ़ती है।
एक रेडॉक्स जोड़ी की मानक क्षमता जितनी अधिक होती है, उतना ही मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट इसका ऑक्सीकृत रूप होता है और कम करने वाला एजेंट इसका कम रूप होता है। ओबी-जोड़ी की मानक क्षमता जितनी कम होगी, कम करने वाला एजेंट उतना ही कम होगा, ऑक्सीकरण एजेंट कमजोर ऑक्सीकृत रूप होगा। इसलिए, रेडॉक्स अनुमापन (रेडॉक्सिमेट्री) में, एजेंटों को कम करने के निर्धारण में टाइट्रेंट के रूप में, ऐसे ऑक्सीकरण एजेंट (ऑक्स 2) का उपयोग किया जाता है, रेडॉक्स जोड़े के मानक ओबी क्षमता जिनमें उच्चतम संभव मूल्य हैं, इस प्रकार, उनकी मदद से, आप अधिक संख्या में कम करने वाले एजेंटों (लाल 1) का अनुमापन कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, ई 0 (एमएनओ 4 -, एच +, एमएन 2+) = + 1.51 वी, ई 0 (सीआर 2 ओ 7 2-, एच +, सीआर 3+) = + 1.33 वी, आदि।
ऑक्सीकरण एजेंटों (ऑक्स 2) का निर्धारण करते समय, कम करने वाले एजेंटों (लाल 1) को टाइटेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, रेडॉक्स जोड़े की मानक ओबी क्षमता जिसमें न्यूनतम संभव मूल्य होता है। उदाहरण के लिए, E 0 (I 2 / 2I -) \u003d + 0.536V, E 0 (S 4 O 6 2- / 2S 2 O 3 2-) \u003d + 0.09 V, आदि।
स्थापित करना तुल्यता अंकरेडॉक्स में प्रयोग किया जाता है रेडॉक्स संकेतक(रेडॉक्स इंडिकेटर), जो पदार्थ हैं जो विपरीत रूप से ऑक्सीकृत और कम हो सकते हैं, और उनके ऑक्सीकृत और कम रूपों का एक अलग रंग होता है। इस तरह के एक संकेतक का एक उदाहरण डिफेनिलमाइन है। रेडॉक्सिमेट्री में अक्सर, तथाकथित संकेतक रहित अनुमापन, उदाहरण के लिए, परमैंगनेटोमेट्री में, एक संकेतक की भूमिका एक टाइट्रेंट - पोटेशियम परमैंगनेट द्वारा निभाई जाती है। आरएच अनुमापन में मात्रात्मक गणना, जैसा कि टाइट्रिमेट्रिक विश्लेषण के अन्य तरीकों में होता है, समकक्ष कानून पर आधारित होते हैं।
ऑक्सीकरण एजेंट समतुल्य का मोलर द्रव्यमान:
(39)
कम करने वाले एजेंट के बराबर दाढ़ द्रव्यमान:
(40)
रेडॉक्स अनुमापन के तरीकों में से एक है परमैंगनोमेट्रिक अनुमापन।यह एक विश्लेषण विधि है जिसमें पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 के घोल का उपयोग ऑक्सीडाइजिंग टाइट्रेंट के रूप में किया जाता है। एमएनओ 4 आयन - अम्लीय, तटस्थ और क्षारीय वातावरण में ऑक्सीकरण गुणों को प्रदर्शित करता है, क्रमशः एमएन 2+ केशन (रंगहीन आयन), मैंगनीज (चतुर्थ) ऑक्साइड एमएनओ 2 (भूरा तलछट) और एमएनओ 4 2-आयन ( हरा घोल हवा में भूरा हो जाता है)।
आधा प्रतिक्रिया समीकरण:
अम्लीय वातावरण
एमएनओ 4 - + 8H + + 5e - → एमएन 2+ + 4H 2 ओ
ई 0 (एमएनओ 4 -, एच +, एमएन 2+) = + 1.51 वी
तटस्थ वातावरण
एमएनओ 4 - + 2 एच 2 ओ + 3e - → एमएनओ 2 ↓ + 4 ओएच -
ई 0 (एमएनओ 4 - / एमएनओ 2) = + 0.60 वी
क्षारीय वातावरण
एमएनओ 4 - + ई - → एमएनओ 4 2-
ई 0 (एमएनओ 4 - / एमएनओ 4 2-) = + 0.56 वी
परमैंगनेटोमेट्री में, एक अम्लीय वातावरण में अनुमापन किया जाता है, क्योंकि:
1) एमएनओ 4 परमैंगनेट आयन में तटस्थ और क्षारीय की तुलना में अम्लीय वातावरण में सबसे मजबूत ऑक्सीकरण गुण होते हैं, जैसा कि मानक ओबी क्षमता (+1.51V बनाम +0.60V और +0.56V) के मूल्यों से प्रमाणित है। ;
2) एक तटस्थ माध्यम में अनुमापन के अंत बिंदु का निर्धारण MnO2 के भूरे अवक्षेप के साथ हस्तक्षेप करेगा; एक क्षारीय वातावरण में, गठित मैंगनेट आयन MnO4 2-, जिसका रंग हरा होता है, अनुमापन के अंत बिंदु को ठीक करना भी मुश्किल बना देता है। अम्लीय माध्यम में बनने वाले Mn2+ धनायन रंगहीन होते हैं;
3) एक अम्लीय माध्यम में अनुमापन करते समय, एक बाहरी संकेतक के उपयोग के बिना अनुमापन के अंत बिंदु को स्पष्ट रूप से ठीक करना संभव है, क्योंकि पोटेशियम परमैंगनेट की एक अतिरिक्त बूंद एक हल्के गुलाबी रंग में रंगहीन घोल को दाग देती है।
अनुमापक: पोटेशियम परमैंगनेट समाधान (अम्लीय)।
सूचक: पोटेशियम परमैंगनेट।
पदार्थों का निर्धारण किया जाना है: Fe 2+ आयन, Cr 3+, NO 2 -, हाइड्रोजन पेरोक्साइड H 2 O 2, एथिल अल्कोहल, जैविक अध्ययन में यूरिक एसिड, ग्लूकोज, कुछ विटामिन की सामग्री, उत्प्रेरित एंजाइम गतिविधि, घरेलू और अपशिष्ट जल की ऑक्सीकरण क्षमता, जैविक वातावरण में प्रदूषण।
परमैंगनेटोमेट्री के नुकसानों में से एक पोटेशियम परमैंगनेट समाधान को मानकीकृत करने की आवश्यकता है, क्योंकि यह एक अनुमापन विलयन को ठीक से तोल कर तैयार नहीं किया जा सकता है।इसके अलावा, समाधान में स्थानांतरित पोटेशियम परमैंगनेट की एकाग्रता स्पष्ट रूप से घट जाती है। इसलिए, KMnO 4 घोल की सटीक सांद्रता इसकी तैयारी के 5-7 दिनों के बाद पहले सेट नहीं की जाती है। मानकीकरण के लिए, ऑक्सालिक एसिड या इसके लवण (सोडियम या अमोनियम ऑक्सालेट्स) का उपयोग किया जाता है।
मानक पदार्थ: एच 2 सी 2 ओ 4 2 एच 2 ओ, ना 2 सी 2 ओ 4, (एनएच 4) 2 सी 2 ओ 4 ∙ एच 2 ओ।
प्रतिक्रिया का समीकरण जो तब होता है जब KMnO4 समाधान ऑक्सालिक एसिड के साथ मानकीकृत होता है:
एच 2 सी 2 ओ 4 + केएमएनओ 4 + एच 2 एसओ 4 → सीओ 2 + एमएन 2+ ...
सी 2 ओ 4 2- - 2e - → 2CO 2 5
एमएनओ 4 - + 8H + + 5e - → एमएन 2+ + 4H 2 ओ 2