04.09.2015 Views

Analüütilise keemia lühikonspekt tudengile

Analüütiline keemia I (FKKM.01.049) lühikonspekt (pdf)

Analüütiline keemia I (FKKM.01.049) lühikonspekt (pdf)

SHOW MORE
SHOW LESS
  • No tags were found...

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>Analüütilise</strong> <strong>keemia</strong> <strong>lühikonspekt</strong> <strong>tudengile</strong><br />

<strong>Analüütilise</strong> <strong>keemia</strong> ülesanded<br />

Ajalugu.<br />

<strong>Analüütilise</strong>d meetodid<br />

Keemilised reaktiivid.<br />

Ainete analüütilised omadused.<br />

<strong>Analüütilise</strong> <strong>keemia</strong> teoreetilised alused.<br />

Protolüütiline teooria.<br />

pH määramine. Indikaatorid. pH ja pOH arvutamine hapete ja aluste vesilahustes.<br />

Protolüütiline tasakaal mittevesilahustes.<br />

Hapete ja aluste tugevus.<br />

Protolüütiline tasakaal puhverlahustes.<br />

Kompleksühendid e. doonor-aktseptorsidet omavad ühendid.<br />

Kompleksühendite kasutamine analüütilises <strong>keemia</strong>s ja farmaatsias.<br />

Sadestustasakaalud ja nende kaasnähtused.<br />

Sademete teke ja lahustamine.<br />

Raskesti lahustuvate ainete lahustamine.<br />

Redoksreaktsiooni võrrand.<br />

Redokspotensiaali sõltuvus pH-st, kompleksi moodustumine, vähelahustuva ühendi<br />

teke.<br />

Vee redoksomadused.<br />

Redoksreaktsioonide kiirus ja mehhanism.<br />

Redoksindikaatorid.<br />

Gravimeetriline meetod.<br />

Tiitrimeetriline analüüs.<br />

Hape-alus tiitrimine.<br />

Tiitrimismeetodite kasutamine anal. <strong>keemia</strong>s ja farmaatsias<br />

Sadestustiitrimine<br />

Argentomeetria<br />

Merkuromeetria<br />

Tiotsüanomeetria<br />

Sulfatomeetria.<br />

Kompleksonomeetria<br />

Redokstiitrimine<br />

Permanganatomeetria<br />

Jodomeetria<br />

Tserimeetria<br />

Kromatomeetria<br />

Bromo –ja bromatomeetria<br />

Nitritomeetria<br />

<strong>Analüütilise</strong> <strong>keemia</strong> ülesandeks on ainete, ainete segude ja mitmesuguste<br />

materjalide, mis moodustavad keemilise süsteemi, koosseisu ja struktuuri määramine<br />

ja selleks vajalike meetodite väljatöötamine ja rakendamine.<br />

Aineid saab iseloomustada kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostise kaudu.<br />

Esimesel juhul püütakse leida millised ained esinevad segus, teisel juhul püütakse<br />

leida nende ainete omavahelist vahekorda või kogust.


Elementaaranalüüs on kvalitatiivse analüüsi alajaotus, mis uurib millistest<br />

aatomitest koosnevad molekulid, mis kuuluvad uuritava aine koosseisu. N.: vees H 2 O<br />

sisalduvad vesiniku ja hapniku aatomid.<br />

Struktuuranalüüs on analüüsimeetod, mis püüab määrata kui kaugel on aatomid<br />

üksteisest, kuidas nad on omavahel seotud, milline on nende ruumiline paigutus<br />

molekulis, milline on keemiline side. Iseloomustatakse ka keemilise sideme tüüpi ja<br />

stabiilsust.<br />

Ajalugu<br />

Ajalooliselt oli al<strong>keemia</strong> kui keemilise analüüsi ja sünteesi eelkäija<br />

ülesanneteks kulla ja väärismetallide saamine ja elu eliksiiri leiutamine.<br />

1627-1661 Robert Boyle rajas “märja <strong>keemia</strong>”, mis põhines lahuste kasutamisel. Ta<br />

rajas esimesed klassikalise analüüsi aluseid. Kasutas happeid, tegi esimesi gaasilisi<br />

aineid.<br />

1711-1765 M. Lomonossov tegeles kvantitatiivse analüüsi meetoditega, võttis<br />

kasutusele kaalud, sõnastas massi jäävuse seaduse ja gaasi analüüsi alused, kasutas<br />

mikroskoopi kristallide uurimisel, konstrueeris refraktomeetri.<br />

A.Lavoiser määras õhu koostise (N, O, CO 2 , argoon), vee koostise (vesinik, hapnik).<br />

1766-1840 J.Dalton formuleeris aine ehituse atomistliku teooria, osarõhkude seaduse,<br />

aine koostise püsivuse seaduse.<br />

Avogadro võttis kasutusele arvu, mis näitas molekulide arvu aine moolis, mis hiljem<br />

sai tema nime, Avogadro arv. Kindlal rõhul, kindlal temperatuuril sisaldab gaas<br />

võrdse arvu molekule – tema nime kandev reegel.<br />

1818- K.R.Fresenius hakkas välja andma esimest analüütilise <strong>keemia</strong> ajakirja. Tegeles<br />

süstemaatilise kvalitatiivne analüüsi meetodite väljatõõtamisega.<br />

J. L. G a y - L u s s a c, võttis 19. sajandi esimesel poolel kasutusele<br />

argentomeetrilise tiitrimise ning arendas edasi ka titrimeetrilise analüüsi<br />

töövahendeid. Ta võttis titrimeetrilise analüüsi põhilise tööoperatsiooni tähistamiseks<br />

kasutusele ka termini ,,tiitrimine”. Titrimeetrilise analüüsi aluste ja töövahendite<br />

väljaarendamine jõudis põhiliselt lõpule saksa keemiku C. F. M o h r’i töödega 19.<br />

sajandi keskpaigaks. Sellel ajal ilmusid ka esimesed laialt tuntuks saanud<br />

kvantitatiivse analüüsi õpikud. Need olid C. R. F r e s e n i u s’e ,,Kvantitatiivse<br />

analüüsi juhend” (1846.a.) ja C. F. M o h r’ i “Keemilis-analüütilise<br />

tiitrimismeetodi õpik” (1855.a.).<br />

M.V.Severgin – kolorimeetriline analüüs – uuritakse erineva värvusega lahuseid.<br />

R.V.Bunsen ja G.R.Kirchoff tegelesid gaasi põlemisel tekkiva leegi uurimisega – nad<br />

märkasid, et kui leeki viia ainete sooli värvub leek erinevalt ning iseloomullikult<br />

antud aines sisalduvale elemendile.<br />

1834-1907 D. Mendelejev – elementide ja nende ühendite keemilised omadused on<br />

perioodilises sõltuvuses nende järjekorra numbrist perioodilisuse tabelisperioodilisuse<br />

seadus.<br />

Menšutkin ja W. Ostwald andsid välja esimesed analüütilise <strong>keemia</strong> õpikud.<br />

1872-1919 M. Tswett avastas ja formuleeris kromatograafia kui ainete eraldamise<br />

meetodi.


<strong>Analüütilise</strong>d meetodid – kuidas ja mismoodi analüüsi teostada.<br />

1. Keemilised meetodid – uuritava aine määramiseks on vajalik keemilise<br />

reaktsiooni läbiviimine.<br />

a) titrimeetria – kvantitatiivse koostise määramiseks e. mahtanalüüs.<br />

b) gravimeetria e. kaalanalüüs e. kaalumismeetod – leitakse aine koostis<br />

sademe kaalu/massi kasutades.<br />

Eraldusmeetodite kasutamisel võib ka aineid enne analüüsi teostamist<br />

eraldada.<br />

2. Füüsikalised meetodid – kasutatakse aparatuuri, millega uuritakse aine<br />

füüsikalisi omadusi.<br />

a) Spektroskoopilised meetodid – kasutatakse ainete omadust<br />

kiirata/neelata elektromagnetilist kiirgust.<br />

Emissioonspektrid – aine aatomite, molekulide ergastamisel toimub valguse<br />

kiirgumine.<br />

Röntgenspektrid – nende saamisel kasutatakse röntgenkiirgust.<br />

Mass-spektrid - tekivad ainete ioniseerimisel kiirete elektronidega (70EV) vaakumis.<br />

b) tuumafüüsikalised e. radiokeemilised meetodid – ainete kiiritamine<br />

elementaar- osakestega, näiteks prootonite või neutronite vooga.<br />

c) isotoopide analüüs tegeletakse isootopide olemasolu ja koostise<br />

selgitamisega.<br />

3. Füüsikalis-keemilised meetodid – keemilise reaktsiooni läbiviimine ja sellel<br />

tekkinud produktide uurimine füüsikaliste meetoditega.<br />

a) elektrokeemilised meetodid - polarograafiline, amperomeetriline,<br />

produkti/aine asetamine elektrokeemilisse rakku ning tema omaduste<br />

uurimine kasutades elektrivälja.<br />

b) Fotomeetrilised meetodid - põhinevad ainete optilistel omadustel.<br />

c) kineetilised - põhinevad reaktsiooni kiiruse mõõtmisel.<br />

d) luminestsentsanalüüs – aine molekulide kiiritamisel valgusega<br />

hakkavad nad kiirgama suurema lainepikkusega valgust.<br />

4. Bioloogilised meetodid - silm, nina, maitse, bioandurid.<br />

5. Biokeemilised - kasut. biosensoreid, jne.<br />

6. Instrumentaalsed meetodid- seotud eelnevatega.<br />

Keemilised reaktiivid on ained, millega teostame keemilisi reaktsioone. Neid võib<br />

kasutada ainete sünteesimiseks või analüüsiks. Reaktiivi võib loomustada põhiaine<br />

sisalduse järgi:<br />

1. Puhasteks võib nimetada aineid, milles põhiaine sisaldus on 90-95%.<br />

2. <strong>Analüütilise</strong>lt puhasteks aineteks on aineid, milles põhiaine sisaldus on 99%.<br />

3. Keemiliselt puhasteks aineteks loetakse aineid, milles põhiaine sisaldus on<br />

99,9%.<br />

Kontsentratsioonide väljendamiseks on väga mitmesuguseid mooduseid näiteks<br />

molaarsus, protsendiline kontsentratsioon, lisandi kogus põhiaines (ppm, ppb).<br />

Keemilistest reaktiividest valmistatakse lahuseid, mille kontsentratsiooni saab<br />

iseloomustada kasutades protsendilist kontsentratsiooni, molaarsust, aine kogust<br />

(ug, mg, g) lahusti massi (g, kg) või ruumalaühiku kohta (cm 3 , dm 3 ).<br />

Farmatseutiliselt puhtaid aineid võib kasutada ravimite valmistamiseks.<br />

Ohutusnõuded on olulised kuna:<br />

1. reaktiivid on potentsiaalselt kõik mürgised või ohtlikud;<br />

2. paljud ained ja solvendid ehk lahustid on tule- ja plahvatusohtlikud;


3. reaktiivi ei tohi valada tagasi purki, tuleb kasutada kaitsevahendeid (kindad,<br />

prillid, põlled, kitlid, jne.). Reaktiivid on piiratud kasutusajaga.<br />

Lisandite sisaldust reaktiivides mõõdetakse:<br />

%<br />

ppm - üks osa miljoni kohta.<br />

ppb - üks osa biljoni kohta.<br />

Ainete analüütilised omadused<br />

1. Aine värvus, elektromagnetkiirguse emiteerimise võime, lõhn.<br />

Otseselt ei ole aine analüütilised omadused – tihedus, viskoossus,<br />

pindpinevus.<br />

2. Aine analüütiline omadus peab olema intensiivne - juba aine<br />

väikese koguse muutumisel, märkame aine analüütilise omadus<br />

intensiivsuse muutust. N: optiline tihedus.<br />

3. Püsivus - aine analüütiline omadus peab olema ajas püsiv ja<br />

korratav.<br />

<strong>Analüütilise</strong>d omadused ilmnevad aine füüsikalistes parameetrite muutusena ja<br />

eekõige keemilistes reaktsioonides aine ja reagendi vahel.<br />

Reaktsioonid toimuvad teatud tingimustel:<br />

1. reaktsioonid peavad olema spetsiifilised, selektiivsed;<br />

2. stöhhiomeetrilisus - ained peavad reageerima kindlates vahekordades;<br />

3. intensiivsus - reaktsioon peab olema piisavalt tundlik. Peab saama<br />

määrata ka väikeseid ainehulki.<br />

4. Püsivus - ei tohi olla kõrvalreaktsioone.<br />

Füüsikalised omadused - tihedus, keemistemperatuur, murdumisnäitaja.<br />

Keemilised omadused – ilmnevad aine reaktsioonivõimena keemilistes<br />

reaktsioonides.<br />

Ainete analüütilised omadused ilmnevad peale keemilise reaktsiooni läbiviimist.<br />

<strong>Analüütilise</strong>ks signaaliks saavad olla inimese või tema loodud seadme poolt<br />

tähelepandavad ja registreeritud muutused. Kui analüütiline signaal pole otseselt<br />

tajutav saame ta muuta tajutavaks kasutades instrumente. Lisandite ja ümbritseva<br />

keskkonna mõju vähendamiseks tuleb viia nende mõjurite hulk miinimumi, vajalikuks<br />

osutuvad ka meetodid uuritava aine eraldamiseks keemilisest süsteemist ehk segust.<br />

<strong>Analüütilise</strong> <strong>keemia</strong> teoreetilised alused<br />

Perioodilisuse seadus<br />

Selle avastas D.I. Mendelejev 1869 a. ning ennustas seda kasutades veel<br />

avastamata elementide ja nende ühendite omadusi. Ühendite omadused muutuvad<br />

perioodiliselt sõltuvalt nendesse kuuluvate elementide aatommassidest. Füüsik<br />

Mosley leidis, et perioodilisuse seaduse aluseks on aatomituuma positiivse laengu<br />

väärtus. See avastus aitas paremini klassifitseerida ioone. Paljude ühendite lahustuvus


sõltub elektronstruktuurist. Iooni laengu suurus annab vihjeid millist meetodit<br />

kasutada aine määramisel.<br />

Lahuste teooria<br />

Väga paljud ained on kasutavad lahustites. Enamik tahkeid aineid on<br />

mugavam analüüsida kui nad on viidud lahusesse. Lahustumisega kaasnevad<br />

soojusefektid- lahus võib soojendada või jahtuda. Lahustamisel kaob tahketele<br />

ainetele omane korrastatud struktuur. Lahustumise, mis allub keemilise reaktsiooni<br />

materiaalse bilansi mõistele, mõeldakse aine oleku muutust ühest olekust teise- aine<br />

ei teki ega kao kuhugi. Lahustes kehtib ka elektroneutraalsuse seadus, s.t. kõikide<br />

ainete ioonide laengute summa lahustes on 0 st. lahusel tervikuna puudub laeng..<br />

Termodünaamika uurib keemilises süsteemis toimuvaid muutusi. Seejuures on oluline<br />

aine tasakaaluline aktiivsus (a) või kontsentratsioon [A].<br />

Vesi (H 2 O) peaks normaaltingimustel tegelikult olema gaasilises olekus<br />

kuid ei ole tänu oma struktuurile, mille tekitab vee molekuli on polariseeritus.<br />

Seetõttu vee molekulid moodustavad assotsiaate vees lahustunud teiste ainete<br />

molekulidega. Seega pole lahustunud aine molekulid vees vabad, vaid nad on<br />

ümbritsetud mitme polaarse vee molekuli poolt. Seetõttu on aine osakeste liikuvus<br />

vees tugevasti pidurdatud. Mendelejev vaatles vesilahust keskkonnana, mille struktuur<br />

pole sama mis puhta vee korral. Dielektriline läbitavus (ε) iseloomustabki antud<br />

keskkonnas mõjuvate tõmbe-tõukejõudude erinevuse määra võreeldes vaakumiga.<br />

Tõmbe- tõukejõud laetud osakeste vahel on iseloomustatavad vastavalt seosele:<br />

q1<br />

⋅ q2<br />

F =<br />

2<br />

r<br />

, kus q 1 , q 2 on osaksete laengud, r nende vaheline kaugus, ε keskkonna dielektriline<br />

läbitavus.<br />

Solvatsiooni puhul on vee puhul iseloomulik assotsiaatide moodustamine.<br />

Solvendi valik on oluline, tuleb vaadelda milline on molekulide struktuur kui ei<br />

õnnestu uuritavat ainet vedelikus lahustada siis tuleb valmistada emulsioon või ka<br />

suspensioon ( tahke aine segu solvendiga ), mis moodustavad suhteliselt püsiva<br />

keskkonna. Kui ravimis on amino-, karboksüül jne. polaarsed rühmad, siis sobivad<br />

polaarsed solvendid. Solvendiga saab parandada ja kiirendada vedeliku imendumist<br />

organismi. .<br />

-NH 2<br />

-OH<br />

-O-<br />

=O<br />

polaarsete<br />

solvendite jaoks<br />

Sarnane lahustub sarnases. Kui tegu on hüdrofoobse uuritava ainega, siis<br />

tuleb valida ka õlitaolised solvendid või emulsioonid, suspensioonid. Ioonne jõud<br />

tuleneb lahuses sisalduvatest ioonidest. Paljudel juhtudel ained lagunedes<br />

moodustavad positiivse või negatiivse laenguga ioone. Lahuse ioonne jõud väljendab<br />

lahuses olevate ioonide aktiivsust. Selle pakkus 1901 a. välja G. Lewis- lahuse ioonne<br />

jõud on võrdeline lahuses olevate kõikide ioonide ja nende laengute korrutise<br />

summaga.


J<br />

=<br />

n<br />

∑<br />

i=<br />

1<br />

c z<br />

i<br />

2<br />

c- lahuses esinevate ioonide tasakaalulised<br />

kontsentratsioonid<br />

z- vastavate ioonide laengute suurused<br />

Ioonide aktiivsus – ioonide efektiivne raadius on suur, liikuvus aga väike.<br />

Solvaatmantli olemasolu määrab ioonide aktiivsuse lahuses ja juhul kui lahus on väga<br />

lahja siis A i =C i . Näitab reageeriva iooni aktiivset kontsentratsiooni laenguväljade<br />

vastastikuse mõju tingimustes.<br />

Ioonide aktiivsus on võrdeline iooni kontsentratsiooni ja<br />

aktiivsuskoefitsiendiga. Aktiivsus sõltub uuritava aine kontsentratsioonist.<br />

a<br />

x<br />

=<br />

[ X ] ⋅ f<br />

x<br />

a x - aine X aktiivsus<br />

[X]- aine X molaarne kontsentratsioon<br />

f x - aine X aktiivsuskoefitsient<br />

a<br />

=<br />

i<br />

c i<br />

⋅γ<br />

γ- aktiivsus tegur<br />

i<br />

Aine lahustamisel võivad tekkida ioonset tüüpi ühendid:<br />

NaCl + H 2 O ↔ Na + + H + + Cl - + OH -<br />

aA + bB ↔ cC + dD<br />

pöörduv keemiline reaktsioon<br />

Na ja Cl ioonid on assotsieeruvad vee molekulidega. Reaktsiooni tasakaal on<br />

kirjeldatav päri- ja vastassuunaliste reaktsiooni kiiruste vahega. Seejuures<br />

pärisuunalise reaktsiooni korral lähteainete kontsentratsioon väheneb, saaduste konts.<br />

suureneb. Et antud ainet rohkem reageeriks aitab kui tõsta temperatuuri, rõhku, või<br />

eraldada süsteemist reaktsiooni saadusi, pH muutmine, solvendi lisamine.<br />

Protolüütiline teooria.<br />

Lahustunud ainete aluselised, happelised või nn. amfoteersed omadused on<br />

protolüütilise teooria objekt, mis määratleb kas aine võib käituda alusena, happena või<br />

nii happe kui alusena, sõltuvalt reaktsioonis osalevast teisest ainest. Protolüütiline<br />

teooria vaatleb aineid nende suhtega vesinikioonidesse ehk prootonitesse. Alused on<br />

ained, mis on võimelised siduma prootoni. Aluse molekuli lagunemisel tekib OH - .<br />

NaOH → Na + + OH - . Happed on ained, mis on võimelised loovutama prootoni.<br />

HCN ↔ CN - + H + .<br />

Lahusti protolüüsub ja annab produkte reaktsiooni toimumiseks:<br />

HCl + C 2 H 5 OH ↔ C 2 H 5 OH + + Cl -<br />

etanooli keskkond<br />

Happed<br />

Neutraalsed HCl, HNO 3<br />

Katioonsed C 2 H 5 OH +<br />

Anioonsed HSO 4<br />

-<br />

CH- happed: CH 3 NO 2<br />

SH- happed: CH 3 SH<br />

OH- happed: CH 3 COOH<br />

NH- happed: C 6 H 5 NH + 3 ( aniliin )


Alused<br />

neutraalsed- NH 3<br />

anioonsed- HSO 4<br />

-<br />

katioonsed- hüdroksiidid Al(OH) 3<br />

+<br />

Vee protolüütiline tasakaal. Vee ioonkorrutis on 10 -14 .<br />

K<br />

a<br />

= a + ⋅a<br />

−<br />

H OH<br />

pH on võimalik määrata indikaatori ehk pH elektroodi abil lihtsamal juhul ka<br />

maitsmismeelt või punase kapsa taime mahla kastades.<br />

H 2 O ↔ H + + OH -<br />

assotsiaadid (seotud veemolekuliga)<br />

pH määramine. Indikaatorid. pH ja pOH arvutamine hapete ja aluste vesilahustes<br />

Kasutusel on ka instrumentaalne meetod. Elektrokeemiline rakk, mille potentsiaal<br />

sõltub keskkonnas olevate H + ioonide aktiivsusest, kontsentratsioonist.<br />

Protolüüs, autoprotolüüs ise tegemine, iselagundamine, iseenese dissotsiatsioon.<br />

K =<br />

[ H<br />

+ −<br />

][ ⋅ OH ]<br />

H<br />

2<br />

O<br />

HA + B ↔ A - + BH +<br />

hape1 alus2 alus1 hape2<br />

pH määramisel kasutatakse keemilisi meetodeid näiteks indikaatoreid<br />

(metüüloranz, lakmus, fenoolftalein).<br />

H Ind ↔ H + + Ind - . Indikaatori värvus sõltub keskkonna pH-st.<br />

Kui on tegemist H + defitsiidiga ehk puudusega, siis on keskkond aluseline.<br />

Happelises ja neutraalses keskkonnas on fenoolftaleiini molekul värvitu. Kui<br />

lisame alust keskkonna pH muutuse tõttu indikaatori värvus muutub, fenolftaleiin<br />

muutub punaseks. Metüüloranž muudab oma värvust pH suurenedes punasest<br />

oranžiks).<br />

pH määramisel kasutatakse tänapäeval ka väljatransistoriga andureid.<br />

Kasutusel ka instrumentaalne meetod klaaselektroodi kasutamisega, mis kujutab<br />

endast elektrokeemilist rakku, mille potentsiaal sõltub keskkonnas olevate H +<br />

ioonide kontsentratsioonist.<br />

Lahuse solvendi konstant pK s = pH + pS<br />

pK w - kui tegemist on veega.<br />

Tasakaaluprotsessi solvendis kirjeldab tasakaalu konstant, mis näitab kui suur osa<br />

molekulidest on lagunenud, ehk protolüüsunud.<br />

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ 2H + + CO 2-<br />

Vesinik- ja hüdroksiid ioonide tasakaaluline konts. aluses iseloomustab ja on antud<br />

solvendi aluselisuse või happelisuse mõõt.<br />

Happe molekul esineb vesilahuses ioonsel kujul: HCl ↔ H + + Cl -


S. Sörenson 1909 a. pakkus pH mõiste pH = -log [H + ] pH= + - pOH log [H =14<br />

+ ]<br />

pOH= –log[OH - ]<br />

Vesilahustes<br />

Lahusti pH skaala Protolüüsi konst. Neutr. punkt<br />

metanool CH3OH 0-16,7 16,7 8,35<br />

Vesi 0-14 14 7<br />

Äädikhape 0-14,45 14,45 7,22<br />

Atsetoon 0-21,1 21,1 10,55<br />

Väävelhape 0-5 5,0 2,5<br />

Protolüütiline tasakaal mittevesilahustes.<br />

Tuleb kasutada solvente: N. veevaba etaanhape CH 3 COOH<br />

metaan e. sipelghape HCOOH<br />

atsetonitriil CH 3 CN<br />

metanool CH 3 OH<br />

alus hape liooniumioon liaatioon<br />

H 2 SO 4 + H 2 SO 4 ↔ H 3 SO 4 + + HSO 4<br />

-<br />

CH 3 OH + CH 3 OH ↔ CH 3 OH 2 + + CH 3 O -<br />

H 3 SO 4<br />

+<br />

- katioon- liooniumioon<br />

HSO 4<br />

-<br />

- anioon- liaatioon<br />

Lahuse solvendi konstant pK s = pH + pS<br />

pK w<br />

HCl + CH 3 OH ↔ CH 3 OH 2 + + Cl -<br />

HCl + CH 3 COOH ↔ CH 3 COOH 2<br />

+<br />

+ Cl -<br />

HCl + C 2 H 5 ONa ↔ NaCl + C 2 H 5 OH - neutraliseerimis reaktsioon.<br />

Milline erinevus vesilahuste ja mittelahuste vahel?<br />

Esimesel juhul käitub C 2 H 5 ONa - soolana, teisel- alusena.<br />

Hapete ja aluste tugevus.<br />

Omadus konkureerida prootoni liitmise/ loovutamise protsessis. Neid saaks panna<br />

mingisse pingeritta, kui hästi aine loovutab/ liidab prootoni. Kuidas happed ja<br />

alused solvendis polariseeruvad. Ioonide tekkimist saab kvantitatiivselt<br />

iseloomustada ionisatsiooni astmega α. Solvendi valikust sõltub aine aluselisus/<br />

happelisus. Prootoni loovutamisega kergusega on seotud happe tugevus.<br />

α =<br />

c<br />

c<br />

i<br />

o<br />

- ioniseerunud osa konts.<br />

- algne aine konts.<br />

Kumb hapetest on tugevam? HF = pK A = 3,14 ←tugevam on (vastus)<br />

CH 3 COOH = 4,75


Solvendi valikust sõltub aine aluselisus/happelisus tugevus.<br />

K A - happelisuse konstant<br />

pK A = - log K A<br />

K B - aluselisuse konstant<br />

pK B = - logK B<br />

pK A + pK B = pK S<br />

pK S – solvendi HA + H 2 O ↔ H 3 O + + A - tasakaalu konstant.<br />

Happelisuse konstant iseloomustab antud happe suutlikust reageerida vee<br />

molekulidega, lõhustades, dissotseerides neid.<br />

K A<br />

=<br />

[<br />

−<br />

][ ⋅ A ]<br />

][ ⋅ ]<br />

+<br />

H<br />

3O<br />

[ H O HA<br />

2<br />

−<br />

[ H O] = [ H O<br />

+<br />

] ⋅[ ]<br />

K A<br />

= K 2<br />

3<br />

A<br />

Mida väiksem on pK A väärtus, seda tugevam on vastav hape.<br />

Mida väiksem on K B väärus, seda nõrgem on vastav alus. See on oluline, kuna<br />

ravimid teatud pH juures mõjuvad (maos on happeline keskkond, süljes aluseline).<br />

Happelist solventi kasutades aine aluselised omadused suurenevad.<br />

H 2 SO 4<br />

CH 3 COOH<br />

CCl 3 COOH<br />

H 2 O<br />

C 2 H 5 OH<br />

NH 3<br />

a<br />

K =<br />

a<br />

H3O<br />

HA<br />

⋅ a<br />

⋅ a<br />

−<br />

A<br />

H 2O<br />

K<br />

Pingerida happelisuse järgi.<br />

HA<br />

= a<br />

H 2O<br />

Prootoni aktseptoorsed omadused<br />

suurenevad, donoorsed vähenevad.<br />

a<br />

⋅ K =<br />

H3O<br />

a<br />

⋅ a<br />

HA<br />

−<br />

A<br />

HCl + CH 3 COOH ↔ CH 3 COOH + + Cl -<br />

Kas soolhape käitub ka selles solvendis happena.<br />

HCl + C 2 H 5 ONa ↔ NaCl + C 2 H 5 OH<br />

Vees C 2 H 5 ONa sool, kuid mõnes teistes solvendis (HCl) käitub alusena.<br />

Na- atsetaat on vees sool teistes solvendites (Metanool, Atsetoon,..) on alus.<br />

Protolüütiline tasakaal puhverlahustes.<br />

Solvolüüsuvad e. hüdrolüüsuvad ained.<br />

CH 3 COOH + NaOH ↔ CH 3 COONa + H 2 O<br />

NaHCO 3 + H 2 O ↔ Na + + CO 3 2- + H 3 O +<br />

amfoteerne ühend<br />

Sool laguneb ioonideks- tekib tagasi CH 3 COOH ja NaOH. Tekkinud on<br />

aluseline reaktsioon. Tasakaal on suunatud lähteproduktide, OH - ioonide tekke<br />

suunas.<br />

[ H<br />

+<br />

] = K ⋅c<br />

A A<br />

1<br />

pH =<br />

2<br />

( − log )<br />

pK A<br />

c A<br />

Puhverlahus koosneb:<br />

nõrk hape + tema sool<br />

nõrk alus + tema sool


Kui on nõrk alus ja tugev hape: NH 3 H 2 O + HCl ↔ NH 4 Cl + H 2 O<br />

Happeline reaktsioon. Soola vesilahus on ka happelise reaktsiooniga.<br />

[ OH<br />

−<br />

] = K ⋅ c B B<br />

1<br />

pH = 14 − ( pK B<br />

− logcB<br />

)<br />

2<br />

Puhverlahused- lahused, mis stabiliseerivad või püüavad stabiliseerida pH<br />

väärtust.<br />

CH 3 COOH + B ↔ CH 3 COO - + BH +<br />

nõrk hape tugev alus<br />

Lisame hapet. CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + + H + ↔ CH 3 COOH + Na +<br />

Puhversegu toimib nii aluse, kui happe lisamisel.<br />

HCO 3 - + H + ↔ H 2 CO 3<br />

HCO 3<br />

-<br />

+ A- ↔ CO 3 - + BH +<br />

Ka amfolüütilised ained käituvad puhverlahustena.<br />

Puhvermahtuvus- on vesinik või hüdroksiidioonide hulk moolides, mille toimel 1<br />

dm 3 puhverlahuse pH väärtus muutub ühe ühiku võrra.<br />

Sõltub sellest, kui kontsentreeritud on puhverlahus ise.<br />

+<br />

[ H ]<br />

=<br />

K<br />

A⋅c<br />

c<br />

S<br />

A<br />

hape<br />

sool<br />

Soola kontsentratsiooni suurenedes<br />

suureneb ka puhvermahutavus. Happe ja<br />

tema soola vahekord on seotud<br />

puhvermahutavusega.<br />

+<br />

[ H ]<br />

=<br />

pK<br />

A<br />

+ log<br />

c<br />

c<br />

S<br />

A<br />

C S = CH 3 COONa<br />

C A = CH 3 COOH<br />

Kui log =1, siis on C S ja C A võrdne.<br />

cS<br />

pH = 14 − ( pK<br />

B<br />

+ log )<br />

c<br />

A<br />

C S =NH 4 Cl<br />

C A = NH 3 H 2 O<br />

Aminohapped on sisuliselt ka amfolüüdid.<br />

NH 2 CH 2 COOH aminoetaanhape esineb ioonsel kujul nii aniooni kui ka<br />

katioonina, seda sõltuvalt keskkonna pH-st.<br />

NH 2 CH 2 COO -<br />

NH 3 + CH 2 COOH<br />

Tsitter-ioon- omab kahesuguste laengut. N: NH 3 + CH 2 COO -<br />

Happelises keskkonnas domineerib põhiliselt katioon. N: NH 3 + CH 2 COOH<br />

Aluselisess keskkonnas domineerib põhiliselt anioon. N: NH 2 CH 2 COO -


Kompleksühendid e. doonoraktseptorsidet omavad ühendid.<br />

Def. Molekulaarne või ioonne ühend, mis on lahustunud või tahkes olekus sama<br />

koostisega ning mis on moodustunud koordinatiivse sideme kaudu.<br />

Koordinatiivne side tekib ühe aatomi vaba elektroonpaari orbitaali kattumisel teise<br />

aatomi tühja elektronorbitaaliga.<br />

Osakest, millelt koordinatiivsidet moodustav elektronpaar pärineb, nim. ligandiks<br />

( nim. ka elektronpaari doonoriks ).<br />

Üks element käitub elektronpaari aktseptorina, teine doonorina.<br />

Ligandid saavad olla nii neutraalsed ja laengut omavad nii kui ka mono- kui<br />

polüdentantsed.<br />

Monodentantsed - NH 3, CO, Cl - , CN - .<br />

Polüdentantsed - C 2 O 4 2- , CO 3<br />

2-<br />

, SO 4<br />

2-<br />

Elektroneutraalne molekul - NH 3, CO, H 2 O<br />

Liigitus: 1) neutraalsed molekulid;<br />

2)katioonsed molekulid- positiivne laeng;<br />

3)anioonsed molekulid- negatiivne laeng.<br />

Ligandi tüübi järgi liigitatakse: 1)atsidokompleks;<br />

2)akvakompleks<br />

3)amiinkompleks.<br />

Aatomeid, mis käituvad ligandide suhtes tsentraalaatomina (-iooni) ja annavad<br />

koordinatiivse sideme kõigi temaga seotud ligandiga nim. kompleksimoodustajaks<br />

(elektronpaari aktseptor). Tavaliselt on tsentraalaatomid katioonid.<br />

Ligandidel peaksid olema paardumata elektronide paarid.<br />

Kompleksi moodustajat iseloomustab koordinatsiooni arv, mis näitab mitu sidet<br />

moodustub ligandiga.<br />

Tsentraalaatomi ja ligandide ühinemisel tekkivat koordinatiivset liitosakest nim.<br />

kompleksiks, mis võib olla laenguga või ilma.<br />

[ Fe( C ) ]<br />

K<br />

3 2O4<br />

- kaaliumtrioksaferraat(III);<br />

3<br />

bidentantne ligand, koord. arv on 6.<br />

[ Fe( ) ]<br />

K<br />

4<br />

CN<br />

6<br />

- kaaliumheksatsüanoferraat(II);<br />

monodentantne, koord. arv on 6.


Need laengut kompenseerivad ioonid, mis kompleksi iooniga liituvad<br />

elektrostaatiliste jõudude toimel, moodustuvad kompleksühendi välissfääri. Kui<br />

kompleks on laenguta, siis välissfääri ei moodustu.<br />

Välissfäär- nurksulgudest väljaspool.<br />

Kompleksühendid dissotseeruvad mitmes järgus. Komplekssoolad vesilahustes<br />

dissotseeruvad kompleksiooniks ja välissfääri iooniks. Edasist kompleksiooni<br />

dissotsiatsiooni tsentraaliooniks ja ligandiks praktiliselt ei toimu.<br />

Komplekseerumisreaktsiooni( kompleksi tekkereaktsiooni ) tasakaalukonstanti<br />

nim. selle reaktsiooni saaduseks oleva kompleksi püsivuskonstandiks.<br />

M + nL ↔ ML n<br />

kompleksi ligand kompleksühend<br />

moodustajametall<br />

aML<br />

n<br />

Tasakaalu reaktsioon β =<br />

n<br />

a ⋅ a<br />

M<br />

L<br />

Anioonset või katioonset tüüpi kompleksühendid. On ka olemas neutraalset tüüpi<br />

kompleksühendid – tsentraalaatom on molekul. Kui kompleksmoodustajaid on<br />

üks, nimetatakse seda ühetuumaliseks kompleksiks, kui kaks<br />

kompleksimoodustajat, siis on tegu kahetuumalise kompleksiga.<br />

Vesilahuses võib vee ja kompleksühendi vahel kulgeda paralleelne reaktsioon, mis<br />

on seotud vee kui lahusti molekuli dissotsiatsioonil tekkivate hüdrartiseerunud<br />

prootonitega. Seejuures kulgeb kompleksi moodustumisele konkureeriv<br />

reaktsioon, mis takistab kompleksi moodustamist.<br />

Kompleksühendid e. aminopolükarboksüülhapped.<br />

Etüleendiamiini baasil moodustatud:<br />

Paljud ravimid on nõrgad happed või alused, mis moodustuvad komplekse<br />

metalli aatomitega, st. et ravimi efektiivne hulk väheneb. Paljude<br />

raskemetallimürgistuse ravi seisneb sobivat ligandi sisaldava ravimi<br />

manustamisel, et tekkiks kompleksühend ning mürgise aine eemaldatakse<br />

organismist. Mõeldav on ka ligandidega toimuvad redoksreaktsioonid, mis


takistavad kompleksi teket. Ligandi oksüdeeritud või redutseeritud vorm ei ole<br />

enam ligandiks. Kompleksi tekkimist või mittetekkimist mõjutab veel ka<br />

temperatuur, tegu on tasakaalulise protsessiga.<br />

Le Chatilier’ printsiip – tasakaalus olevat süsteemi tasakaalu rikkumine käivitab<br />

reaktsioonid, mis püüavad tasakaalu taastada.<br />

Massitoimeseadus ( Beketov ) – näitab reageerivate ainete kontsentratsioonide<br />

sõltuvust reaktsioonide kiirusest.<br />

Keemilise reaktsiooni kiirus on võrdeline reageerivate osakeste<br />

kontsentratsioonide korrutisega nende osakeste reaktsioonivõrrandi<br />

stöhhiomeetriliste koefitsientidele vastavates astmetes.<br />

Kompleksühendite kasutamine analüütilises <strong>keemia</strong>s ja farmaatsias.<br />

<strong>Analüütilise</strong>s <strong>keemia</strong>s:<br />

• Paljud kompleksühendid on värvilised. Ühendite ja ioonide tõestamisel on<br />

võimalik kasutada kompleksühendite moodustamist.<br />

Ni avastamine – punane värvus (Tšugajevi reaktiiviga)<br />

Ca + oblikhape → kaltsiumoksalaat kaltsiumi gravimeetrilise määramise meetod<br />

• Maskeerimise võimalus, segav ioon seotakse kompleksi, et ta ei segaks<br />

ioonide määramist või ravimi mõjumist. Raua/nikli lahus- sellest<br />

maskeeritakse esialgu raua ioonid, määratakse nikli ioonid ning seejärel<br />

lõhutakse raua kompleks ja määratakse rauda ioonid.<br />

• Ainete lahusesse viimise eesmärgil, juhul kui aine ise vees ei lahustu küll<br />

aga tema kompleks, siis viiakse ioon kompleksi koosseisu, mis lahustis<br />

lahustub.<br />

• Kasutatakse aine lahusesse viimiseks. Seejuures võib happelises<br />

keskkonnas tekkida protoneeritud ligand, mistõttu muutub ligandi<br />

tasakaaluline kontsentratsioon. Kui on lisatud liias ligandi, siis tasakaal<br />

kompleksi tekkesuunas soodustab ka kompleksi moodustamist ja aine<br />

lahusesse viimist.<br />

Farmaatsias:<br />

• Ravim kipub pahatihti seostuma mõne toidus sisalduva metalli iooniga. Et<br />

seda vältida, tuleb ravim viia organismi antud metalli iooni suhtes<br />

passiivse kompleksi koosseisus. Sisuliselt on tegu maskeerimisega.<br />

• Paljud ravimid on tundlikud oksüdatsiooni protsessidele. Et seda vältida,<br />

tuleb ravim viia sellise kompleksi koosseisu, mis on antioksüdantsete<br />

omadustega.<br />

• Paljud ravimid sisaldavad orgaanilisi happeid ja aluseid, mis moodustuvad<br />

organismis metalli ioonidega komplekse, mis ei lahustu. Kasutatakse<br />

organismi kahjulikest metalli ioonides puhastamiseks.


• Kuna palju ravimid on nõrgad happed või alused, siis nende määramine<br />

tiitrimeetriliselt on keeruline, et seda siiski teha viiakse läbi reaktsiooni<br />

sobiva kompleksi moodustajaga. Tekkiv kompleks on tugevam hape või<br />

alus ja on paremini tiitritav vesilahuses.<br />

Sadestustasakaalud ja nende kaasnähtused.<br />

Sadestustasakaaluks nimetatakse keemilise tasakaalu seisundit tahke<br />

keemilise ühendi ja tema küllastunud lahuse vahel.<br />

Sadestustasakaalu saab soovitud suunas nihutada:<br />

• temperatuuriga;<br />

• lahuse koostise muutumisega;<br />

• keemilise reaktsiooniga (milles sadestustasakaalus osalev ühend on<br />

reaktsiooni üks lähteainetest või saadustest).<br />

Kui lähteaine, siis põhjustab see reaktsiooni tasakaalu nihkumist tahke aine<br />

lahustumise suunas. Nii saab lahustada ka äärmiselt väikese lahustuvusega<br />

ühendeid.<br />

Kui saaduseks, siis kaasneb reaktsioonis tekkiva ühendiga ja lahuse küllastumine.<br />

Siis üleküllastusseisundi teke ja vähelahustuva reaktsioonisaaduse eraldumine<br />

tahke faasina (sade).<br />

Sadestusreaktsioon - üks saadustest on vähelahustuv ja eraldub sademena.<br />

Sadestustasakaal<br />

A<br />

B<br />

mA<br />

m n<br />

↓↔ +<br />

nB<br />

AgCl ↔ Ag + + Cl -<br />

Tasakaalukonstant<br />

K<br />

=<br />

a<br />

a<br />

m<br />

A<br />

⋅ a<br />

A m ⋅ B n<br />

n<br />

B<br />

Tahke aine aktiivsust ei saa mõõta.<br />

K<br />

L<br />

= a<br />

m<br />

A<br />

⋅ a<br />

n<br />

B<br />

Vähelahustuva elektrolüüdi A m B n<br />

lahustuvuskorrutis<br />

Kui lahustuvus on väike ja kõrvalised ioonid puuduvad, siis [ ] m<br />

[ ] n<br />

Lahustuvus<br />

[ A] [ B]<br />

p = K<br />

p = = mol/dm 3 L<br />

m n<br />

Küllastunud lahuses on kehtivad seosed:<br />

K<br />

L<br />

=<br />

A<br />

⋅<br />

B


K L<br />

= [ A] ⋅[ B]<br />

või K = [ A] m<br />

⋅[ B] n<br />

L<br />

Kui ülehulgas on B ioonid: [ ]<br />

m<br />

A =<br />

K<br />

L<br />

[ B] n<br />

n L<br />

Kui ülehulgas on A ioonid: [ B ] = [ ]<br />

[ A] m<br />

K<br />

B =<br />

n<br />

K<br />

L<br />

m<br />

[ A]<br />

A ⋅ B > K<br />

Üleküllastus: [ ] [ ]<br />

L<br />

Milliste protsessidega seotud ligand antud solvendis. Solvendis võib kulgeda:<br />

L + H + ↔ HL + - protoniseeritud ; tasakaal sõltub pH-st.<br />

Kompleksi püsivus ( lisame hapet ) väheneb alg produktide tekke suunas (kulgeb<br />

reaktsioon).<br />

• teine protsess on redoksreaktsioon, millest võtab osa ligandi ioon.<br />

• ka temperatuur mõjutab kompleksi moodustumise püsivust- temperatuur,<br />

suureneb ligandi kontsentratsioon suureneb.<br />

• sõltub ka sellest , kas ligand annab raskesti lahustuva ühendi.<br />

Sademete teke ja lahustamine.<br />

aA + bB ↔ A a B b ↓<br />

aA + aL ↔ A a L n<br />

Paljud ained tuleb viia ühel või teisel otstarbel lahustuvasse olekusse.<br />

AgCl ↔ Ag + + Cl –<br />

Hõbekloriid on raskesti lahustuv ühend. Et suurendada selle lahustuvust tuleks,<br />

vähendada ühe lõpp-produkti Ag + või Cl - hulka lahuses.<br />

Ag + + Cl - ↔ AgCl↓<br />

Ag + + I - ↔ AgI↓<br />

Sademe tekkimist mõjutab:<br />

1. Aine lahustuvus antud solvendis (N: vees).<br />

2. Keskkonna pH väärtus;<br />

3. Temperatuur – kui reaktsioon toimub kõrgemal temperatuuril, siis tuleb<br />

jahutada.<br />

4. Kompleksi moodustumise võimalus.


Tasakaal on suunatud kompleksi tekke suunas.<br />

K =<br />

[ AaBb]<br />

[ A] a × [ B] b<br />

Valemiga saab määrata sademe lahustuvuskorrutist. Mida suurem on K L , seda<br />

väiksem on tõenäosus, et sade sadeneb antud situatsioonis. Sel juhul tuleb lisada liias<br />

sadestavat reagenti.<br />

1. Sobiva solvendi valik – peab teadma uuritava aine molekuli ehitust.<br />

N: heksaan, C 6 H 12 – hüdrofoobsete molekulidega solvent.<br />

C 6 H 6 – ei segune hästi hüdroksüülrühma omavate ainetega,<br />

karboksüülhapetega ja amiinidega.<br />

D-vitamiinid lahustuvad halvasti polaarsetes solventides kuna molekul on<br />

hüdrofoobne. Solvendina võib kasutada näiteks õli, mis on samuti<br />

hüdrofoobne. Kui molekul on hüdrofiilne, siis võime kasutada polaarseid<br />

solvente.<br />

2. Uuritava aine molekuli muutmine, keemilise reaktsiooni tekitamine – võimaldab<br />

raskesti lahustuvate ainete viimist lahusesse. N: hapete kasutamine.<br />

N: CaO + 2HCl ↔ CaCl 2 + H 2 O<br />

3. Redoksreaktsioonide kasutamine, ainete oksüdatsiooniastme muutmine.<br />

N: MnO 2 + 4HCl ↔ MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O<br />

4. Kompleksühendi moodustumine.<br />

N: AgCl ↔ Ag + + Cl -<br />

Ag + + NH 3 → Ag[NH 3 ] +<br />

5. Lahuse kuumutamine või jahutamine – temperatuuri ei tohi tõsta üle solvendi<br />

keemistemperatuuri. Paljud ravimid ei ole termiliselt püsivad.<br />

a<br />

K =<br />

+ ×<br />

Ag<br />

a<br />

a<br />

AgCl<br />

−<br />

Cl<br />

a – aktiivsused. Sademe aktiivsuse väärtus on suhteliselt püsiv suurus, siis:<br />

a<br />

AgCl<br />

× K = a + × a −<br />

Ag Cl<br />

Tahke aine aktiivsust a AgCl ei saa mõõta. See on konstantne suurus.<br />

0<br />

K<br />

S<br />

-- termodünaamiline konstant, mis näitab, et kui suurendada reaktsioonivõrrandis<br />

paremal pool olevaid koguseid, siis vähenevad vasakul pool olevad kogused.<br />

Korrutis a Ag+ × a Cl - peab kogu aeg olema stöhhiomeetriline konstant. St, kui me<br />

lisame Cl - ioone, siis väneneb Ag + ioonide hulk ja vastupidi.


Sademe puhtust (homogeensust) mõjutavad:<br />

1. Kaasasadenemine – kui lahuses on teisigi aineid, mille lahustuvuskorrutised on<br />

sarnased. Selliseid aineid tuleb vältida, nad mõjutavad ka protsessi kiirust.<br />

Kaasasadenemine on tingitud ka sellest, et me sadestame liiga kiiresti või<br />

kasutame liiga suure kontsentratsiooniga aineid. Et vältida oklusiooni, tuleb<br />

sadestada aeglaselt. Võib kasutada ka tekkiva sadesti meetodit (tagab sadesti tekke<br />

optimaalse kiiruse). Sademe pesemine – pesuvee või solvendi kogus ei tohi olla<br />

liiga suur. Pesu korrata väikeste vee ehk solvendi kogustega.<br />

2. Absorbtsioon – aine molekulide kinnijäämine sademe pinnal. Absorbtsioon sõltub<br />

temperatuurist – mida kõrgem on temperatuur, seda väiksem on aine absorbtsioon.<br />

3. Oklusioon – kui sade tekib väga kiiresti, tekib kristall, kuhu koos solvendiga<br />

lisandub teisi ioone või aineid. Seda põhjustab kiire sadestamisprotsess.<br />

4. Peptisatsioon – kolloidsete osakeste teke sademe pesemisel aga ka kiirel<br />

sadestamisel. Lisades lahusesse elektrolüüdi ioone saame vältida või<br />

minimiseerida kolloidosaksete teket. Elektrolüüdi (N: ammooniumsoolad)<br />

lisamisel pesulahusele saab vältida sdademe peptiseerumist.<br />

Raskesti lahustuvate ainete lahustamine<br />

Paljud ravimid ei ole vees lahustuvad.<br />

1. Nõrgad elektrolüüdid lagunevad tugevates hapetes. N: Lisades Ca 2 C 2 O 4 tugevat<br />

hapet tekib nõrk hape ja aine laguneb tugevas happes. CaHCO 3 lahustumisel<br />

tugevas happes eraldub CO 2 .<br />

2. Kompleksi moodustumine – tuleb valida sobiv ligand, mis sademe katiooniga<br />

moodustaks püsiva kompleksi, tulemuseks on sademe lahustumine.<br />

3. Redoksreaktsioon – oksüdatsiooniastme muutmine. MnO 2 (raskesti lahustuv)<br />

lahustamiseks kasutatakse HCl.<br />

MnO 2 + 4HCl ↔ MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O<br />

4. Lahusti valik on äärmiselt oluline. Tuleb lähtuda printsiibist, et sarnane armastab<br />

sarnast. St, et polaarne ühend tuleks lahustada polaarses lahustis, apolaarne<br />

apolaarses.<br />

5. Suspensiooni meetod – kolloidlahus on üks võimalus, kuidas viia organismi<br />

ravimeid. Ainete pihustamiseks on mitmeid meetodeid:<br />

a) elektrikaar;<br />

b) ultraheli;<br />

c) sademe peptiseerumine<br />

Redoksreaktsioonide kasutamine analüütilises <strong>keemia</strong>s.


Redoksreaktsioon – protsess, millest võtab osa kaks ainet: oksüdeerija ja redutseerija.<br />

Oksüdeerija liidab elektrone, redutseerija loovutab elektrone.<br />

Elektronide üleminekut redoksreaktsioonil kajastab elektronide bilanss, mis näitab<br />

kuidas muutuvad oksüdatsiooni astmed.<br />

Redoksreaktsioonide puhul on oluline teada keskkonna pH väärtust, mis määrab ära<br />

redutseerija ja oksüdeerija võime reaktsioonis osaleda. pH-tundlike reaktsioonide<br />

puhul sõltub redokspotensiaali väärtus temperatuurist, rõhust (gaaside korral) ja ainete<br />

aktiivsest kontsentratsioonist keskkonnas. Oksüdeerijad on tugevamad madala pH<br />

juures, redutseerijad on tugevamad kõrgema pH juures. Üks tugevaim oksüdeerija on<br />

F 2 . F 2 /F - redokspotensiaal standardtingimustel on 2,87 V. E Br2/Br- = 0,54 V.<br />

Redoksreaktsiooni võrrand.<br />

Näide: 2+ + 4+<br />

↔ 3+<br />

+ 3+<br />

Fe<br />

red<br />

Ce<br />

oks<br />

Fe<br />

oks.<br />

vorm<br />

Ce<br />

red . vorm<br />

Liidetavate/loovutatavate elektronide arv protsessis peab olema võrdne. Protsessist<br />

võivad osa võtta ka teised molekulid/ioonid.<br />

Näide: MnO 4 - + 5Fe 2+ + 8H + ↔ Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4H 2 O<br />

-<br />

Raud oksüdeerub. Happelises keskkonnas tekib MnO 4 ioonidest Mn 2+ .<br />

Reaktsioonist võtab osa H + , tekib H 2 O. Muutub solventi kuuluvate elementide<br />

oksüdatsiooni aste.<br />

Reaktsiooni läbiviimisel on oluline pH väärtus, mis määrab ära oksüdeerija ja<br />

redutseerija tugevuse.<br />

Redokspotensiaal – potentsiaal, mis näitab, kui suur on redutseerija redutseeriv võime<br />

ja oksüdeerija oksüdeeriv võime. Redokspotentsiaal sõltub keskkonna pH-st.<br />

Redokspotentsiaal on defineeritud vesinikelektroodil toimuva redoksprotsessi alusel.<br />

Vesinik kui taandaja: (g) H 2 ↔ 2H + + 2e -<br />

reaktsioon kulgeb vesinikelektroodil<br />

Redokspotentsiaal sõltub:<br />

• ainete aktiivsusest;<br />

• H 2 rõhust, mis on gaas;<br />

• temperatuurist (mida kõrgem, seda suurem);<br />

• kompleksi moodustumisest;


• vähelahustuva ühendi tekke reaktsioonidest.<br />

E = E<br />

0 +<br />

RT a<br />

ln<br />

nF a<br />

oks<br />

red<br />

E 0 – normaalpotentsiaal;<br />

RT – temp. konst. univers k. (iseloomustab H olekut);<br />

n – üleminevate elektronide arv;<br />

F – Faraday arv.<br />

Redokspotentsiaal võimaldab selgitada/võrrelda kvantitatiivselt<br />

oksüdeerija/redutseerija omadusi.<br />

E<br />

RT<br />

× a<br />

−<br />

0<br />

MnO4<br />

− 2+<br />

= E − 2+<br />

+ ln<br />

Mno4<br />

/ Mn MnO4<br />

/ Mn<br />

5F<br />

a 2+<br />

Mn<br />

a<br />

8<br />

+<br />

H<br />

a<br />

8<br />

+<br />

H<br />

-- võrrandi koefitsent;<br />

Antud juhul võtab reaktsioonist osa 8H + iooni. Tugevamad on oksüdeerijad madalama<br />

pH juures.<br />

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 ehk kroomsegu nõude pesemiseks on tugev oksüdeerija lisaaks ka<br />

tugevalt happeline seega ettevaatust!!!<br />

Oksüdeerijad: KMnO 4 ; K 2 CrO 4 ; K 2 Cr 2 O 7 ; HNO 3 ; H 2 SO 4 ; Fe 2 (SO 4 ) 3 .<br />

F 2 , Cl 2 , vesinikülihapend (lahja lahus sobib juuste valgendamiseks).<br />

Redutseerijad: Na 2 SO 3 ; KNO 2 (nitrit – vorstide säilitamine ilusatena), askorbiinhape<br />

(vitamiin C); H 2 S; KI; NaBr.<br />

Kvantitatiivsed näitajad:<br />

E − = 2, 87V<br />

F F<br />

E<br />

2 / 2<br />

= 0, V<br />

− 5<br />

Br2<br />

/ 2Br<br />

−<br />

2e F2<br />

↔ 2<br />

+ F<br />

−<br />

2e Br2<br />

↔ 2<br />

−<br />

+ Br<br />

−<br />

Mida suurem on E väärtus, seda tugevam on oksüdeerija.<br />

Redokspotensiaali sõltuvus pH-st, kompleksi moodustumisest,<br />

vähelahustuva ühendi tekkest<br />

Madalamal pH-l on oksüdeerija aktiivsus suurem, kõrgemal pH-l on redutseerija<br />

aktiivsus suurem (sõltub vesinikiooni osavõtust).<br />

Kompleksühendi moodustajad võtavad osa redoksprotsessist. Ligandiks võib olla<br />

nõrk hape, mis vesinikiooniga reageerib.


M + L ↔ ML<br />

L+ H + ↔ LH +<br />

Näide: Elavhõbeda lahustumiseks tuleb moodustada kompleksühend<br />

Hg ↔ HgI 2-<br />

H + -ioonide kontsentratsioon lahuses väheneb. Naturaalse kompleksi ehk<br />

aquakompleksi E erineb lähteaine E-st. Ained, mis lähevad kompleksi, muudavad<br />

oma redoksomadusi. Kui keskkonnas on kompleksimoodustajaid, peab seda<br />

arvestama.<br />

Ligandiga reaktsioonil väheneb oksüdeeritud vormi kontsentratsioon. Mida suurem on<br />

tekkiva ühendi püsivuskonstant ehk stabiilsus, seda rohkem väheneb<br />

redokspotensiaali väärtus ja seega ka aine redoksomadused.<br />

Raskesti lahustuva ühendi lahustamine tuleb kõne alla siis, kui saadus on lenduv või<br />

on kõik saadused lahustuvad.<br />

Zn + 2HCl ↔ ZnCl 2 + H 2<br />

Cu + HCl ≠ pingerida! Mõlemad on redutseerivate omadustega.<br />

Cu + HNO 3 ↔ Cu NO 3 + NO + H 2 O<br />

Elavhõbedaga on sama asi. Kui viia jodiidioonid ühendisse, tekivad kompleksühendid<br />

(reakts. keskkonnas elavhõbeda ioonid eemalduvad joodi mõjul).<br />

MnO 2 + 4HCl ↔ MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O<br />

vähelahustuv<br />

Vee redoksomadused.<br />

Vesi on amfolüüt – võib olla nii hape kui alus. Vesi võib olla ka nii redutseerija kui<br />

oksüdeerija:<br />

• Kui vesi käitub oksüdeerijana, eraldub H 2 . Vee lagunemisel on tasakaalus<br />

H + -ioonid ja gaasiline vesinik H 2 .<br />

E = −0,413<br />

.<br />

+ V<br />

2H<br />

/ H2<br />

Vee taandajad ehk redutseerijad ei tohiks olla madalama E-ga kui vee E.<br />

• Kui vesi käitub redutseerijana, eraldub O 2 .<br />

EO 0,82 .<br />

2 / H<br />

V<br />

2O<br />

=<br />

Vees on püsivad ja kasutatavad ainult need redokssüsteemid, mille E jääb –0,413V ja<br />

0,82V vahele.<br />

Redoksreaktsioonide kiirus ja mehhanism.


Redoksreaktsioon on küllaltki komplitseeritud reaktsioon, suhteliselt aeglane ja<br />

mitmeastmeline (toimub mitmes etapis). Tasakaalu saabumine võtab aega – see on nii<br />

plussiks kui ka miinuseks.<br />

Redoksreaktsioone saab kiirendada järgmiselt:<br />

1. tõstes temperatuuri;<br />

2. vähendades pH-d;<br />

3. lisades süsteemi katalüsaatorit (aine, mis moodustab reaktsiooni<br />

aktiveeriva ühendi, mis reaktsiooni käigus vabastab katlüsaatori uuesti N:<br />

Mn 2+ ).<br />

Aeglaselt kulgevad tavaliselt need reaktsioonid, mille tulemusena tekib gaas.<br />

Redoksmeetodid on kasutusel tiitrimisel, mille puhul läheb vaja ka indikaatorit.<br />

Kaaliumpermaganaadi kontsentratsiooni määramine:<br />

H 2 C 2 O 4 → CO 2<br />

oblikhape<br />

MnO 4 - + C 2 O 4 2+ ↔ Mn +2<br />

oksalaat<br />

Redoksindikaatorid.<br />

Redoksindikaatorid – ained, mis muudavad oma värvust sõltuvalt keskkonna<br />

redokspotensiaalile. Sellised ained võivad olla pöörduvad või mittepöörduvad –<br />

võivad võtta või mitte võtta oma esialgse värvuse. Pöörduvateks on orgaanilised<br />

värvained. Neid kasutatakse redokspotensiaali hindamiseks ja määramiseks,<br />

tiitrimiseks, stöhhiomeetriapuhkti leidmisel.<br />

N: -- difenüülamiin.<br />

H<br />

N<br />

Kvantitatiivne ja kvalitatiivne analüüs.<br />

Gravimeetriline meetod.<br />

Gravimeetriline meetod (kaalanalüüs) – aine määramine, kasutades aine massi<br />

kaalumist, aine koguse või kontsentratsiooni määramine uuritavas segus.<br />

Gravimeetriline meetod on üks vanimaid, lihtsamaid ja töömahukamaid meetodeid.<br />

Meetod eeldab:<br />

1. uuritava aine väljasadestamist uuritavast lahusest (pestakse, kaalutakse jne.). Sade<br />

ei tohi sisaldada lisandeid.


2. vee aurutamine – vee määramise meetod (baseerub kaalukao meetodil, kaaludes<br />

enne ja pärast). Paljud ravimid sisaldavad vett, see on oluline, kuna liiga suure vee<br />

hulga korral lähevad ravimid hallitama.<br />

NaHCO 3 – happesuse regulaator.<br />

t˚<br />

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O<br />

Räni sisalduse määramine:<br />

SiO 2 + 4HF →SiF 4 +2H 2 O<br />

liiv<br />

lenduv<br />

Sade kaalutakse, et teada saada, kui palju Ba-<br />

BaCl 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 + 2NaCl<br />

soola sees on.<br />

AgNO 3 + KBr → AgBr↓ +KNO 3<br />

määramisel.<br />

Võib tekkida kompleksühend, nt metallide<br />

Positiivsed omadused:<br />

• ei ole vaja standardpreparaati. Kasutatakse reagenti aine sadestamiseks.<br />

• suur täpsus.<br />

Negatiivsed omadused:<br />

• meetod on aeglane;<br />

• kulub palju reaktiive;<br />

• ei saa sadestada mitut ainet korraga.<br />

Selliseid meetodeid, kus aine sadeneb, nim sadestusmeetoditeks. Lähteaine on erinev<br />

sellest, millesse ta satub. Võib juhtuda nii, et see ei sobi kohe kaalumiseks, kuna ta<br />

sisaldab vett. Vesi tuleb välja aurutada. Fe(OH) 3 sadeneb välja suure hulga veega,<br />

kõrgema temperatuuri mõjul Fe(OH) 3 laguneb. Millisesse olekusse sade pärast<br />

kuumutamist läheb, sõltub kuumutamise temperatuurist.<br />

Sadestusvorm – aine olek, milles ta sadeneb. See ei pruugi olla sama, mis kaaluvorm,<br />

Näiteks sademe kuumutamisel t˚<br />

Fe(OH) 3 → Fe 2 O 3<br />

Reagendi valik – valida selline reagent, et saaksime võimalikult suure sadet<br />

moodustva aine molekulmassi, mille abil saab määrata:<br />

• väiksemaid ainete koguseid,<br />

• määramise täpsus on suurem.<br />

Sadestusvorm ei tohiks kaasata lahusest liiga palju lisandeid, et ei tekiks puhas sade.<br />

Sadestusvorm peaks olema kristalne (lihtsam ja kiirem filtreerida). Sadestusvorm<br />

peab olema viidav kaaluvormi.<br />

N: CuSO 4 + 2NaOH ↔ Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2 ↓<br />

t˚<br />

Cu(OH) 2 ↓ → CuO + H 2 O<br />

kaaluvorm<br />

sadestusvorm


Sade tavaliselt pestakse – vabastatakse reagendi liiast. Pestakse lahusti väikeste<br />

kogustega. On olemas oht, et sade läheb kolloidsesse olekusse – peptiseerub, selle<br />

vältimiseks lisatakse pesuvette elektrolüüti N: NH 4 Cl.<br />

Sadestusvorm ja kaaluvorm ei pruugi sisaldada määratavat ainet<br />

N: Leida raua sisaldus – Fe 2 (SO 4 ) 3 gravimeetrilisel meetodil teostame reaktsiooni<br />

Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3BaCl 2 → 2FeCl 2 + 3BaSO 4 ↓<br />

Sadestamismeetod on sama, mis eraldusmeetod. Võib sadestada kollektoriga.<br />

Analüütiliste kaalude kaalumisvahemik on 60-200g. Väikseim kogus, mida saab<br />

määrata, on 0,0001g ehk 0.1mg. Mikrokaalud on kaalutisega kuni 10g, minimaalne<br />

kaalutav kogus on 0,01mg. Ultramikrokaalud on kaalutisega 10 -6 - 100 mg.<br />

Kaaluvorm – see vorm, mida kasutatakse kaalumiseks.<br />

Nõuded kaaluvormile:<br />

• peab olema kindla molekuaarkoostisega (kristallvee kogus peb olema<br />

fikseeritud, kui ta seda sisaldab);<br />

• peab olema antud tingimustes püsiv, ei tohi laguneda<br />

kuumutamistemperatuuril;<br />

• peab olema võimalikult suure molekulmassiga.<br />

Teostus:<br />

1. Uuritav aine kaalutakse (võetakse kaalutis);<br />

2. Aine lahustatakse sobivas solvendis;<br />

3. Lahusele lisatakse sobivalt valitud reagent, et tekiks sade. Sade peaks tekkima<br />

aeglaselt, et kristallid oleksid keskmise suurusega (vältimaks oklusiooni või<br />

absorbtsiooni nähtust). Reagenti lisatakse ülehulgas 2-5 korda rohkem, kui<br />

sadestatavat ainet.<br />

4. Sade pestakse sobiva solvendiga, filtreeritakse, kasutades filterpaberit või<br />

membraanfiltrit, mis valitakse vastavalt kristallide läbimõõdule.<br />

Vaakumfiltratsiooni korral kasutatakse vaakumpumpa filtratsiooni<br />

kiirendamiseks. Kiirendamiseks on mõeldav ka rõhu rakendamine filtrile.<br />

Filtreerida tuleb kuumalt, sest siis vedelike viskoossus väheneb;<br />

5. Sade pestakse filtril solvendiga;<br />

6. Sade kuivatatakse filtril või teises nõus.<br />

Analüüsi viga näitab, kuidas tulemus vastab meetodile, absoluutne viga saadakse<br />

aritmeetilise keskmise kaudu.<br />

Meetodi kasutamine:<br />

• niiskuse määramine (nt ravimid) – veesisalduse määramine.<br />

• paljude metallide määramine (mineraalsetes ravimitaolistes ainetes) – Mn, Cu, Zn,<br />

Co, Fe.<br />

• droogide kontrolli seisukohalt on oluline kahjulike metallide määramine – Pb,<br />

Hg.<br />

• halogeenide määramine. Sadestamine AgHal-na, HgHal-na.<br />

• sulfaatide määramine BaSO 4.<br />

• Aspiriini määramine .


COOH<br />

COOCH 3<br />

+ H 2<br />

O<br />

aspiriin<br />

COOH<br />

OH<br />

+ CH 3<br />

COOH<br />

COOH<br />

OH<br />

+ 6I 2 + 8OH - O O<br />

I<br />

I<br />

+ 8I - + 2HCO 3<br />

-<br />

+ 6H 2<br />

O<br />

I<br />

I<br />

Tiitrimeetriline analüüs.<br />

Tiitrimeetriline analüüs – käsitleb mahtanalüüsi meetodeid. Kasutatakse kindla<br />

kontsentratsiooniga tiitritud lahuseid.<br />

Meetodi olemus – kvantitatiivse analüüsi meetod, mis põhineb määratava iooni hulga<br />

määramisel kasutades tuntud konsentratsiooniga lahuseid.<br />

Stöhhiomeetria punkt määratakse indikaatoriga või instrumentaal analüüsi<br />

meetoditega.<br />

NaOH + HCl ↔ NaCl + H 2 O<br />

uuritav aine titrant<br />

Stöhh. meetria punkt antud juhul on pH =7. Teades titrandi konsentratsiooni ja hulka,<br />

saab arvutada uuritava lahuse konsentratiooni, teades kulunud uuritava aine hulka.<br />

Töölahuse e. titrandi konsentratsiooni kindlaksmääramisel kasutatakse põhiaineid –<br />

stabiilsed ained, mille koostis on fikseeritud. Antud juhul sobib püsiva kaaluni<br />

kuumutatud naatriumkarbonaat Na 2 CO 3. Naatriumkarbonaadi lahust tiitritakse HCl –i<br />

lahusega. On müüa ka fiksanaalid, ampullid mille sisu tuleb lahustada teatud koguses<br />

vees, et saada soovitud konsentratsiooniga lahus.<br />

Nõuded reaktsioonidele:<br />

1. reaktsioonid peavad kulgema piisavalt kiiresti;<br />

2. reaktsioon peab vastama reaktsiooni võrrandile.<br />

3. tuleb välistada kõrvalreaktsioonide kulgemist;<br />

4. stöhh. punkti fikseerimise vajadus, indikaatoriga või mõne füüs – keem<br />

meetodiga.<br />

Liigitus vastavalt asetleidva reaktsiooni tüübile:<br />

1) neutralisatsiooni reaktsioonil põhinev meetod (alkali-atsidomeetria)<br />

2) sadestusreaktsioonil põhinev meetod<br />

Na 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 ↓ + 2NaCl<br />

3) redokstiitrimine, titrant võib olla kas oksüdeerija või redutseerija<br />

4) kompleksi moodustumise reaktsioon. Tekib kompleks, titrandina kasutatakse<br />

ligandi, kuid võib kasutada ka kompleksi moodustajat


Mõõtnõud:<br />

1. Pipetid:<br />

• mahtpipett;<br />

• mõõtpipett;<br />

• automaatpipetid, lahus imetakse kolviga pipetti;<br />

2. Büretid, lahuse lisamiseks tiitrimisnõusse:<br />

• manuaalbüretid;<br />

• automaatbüretid;<br />

3. Mõõtkolb – kooniline või ümar kolb mille kaelal on mahtu märkiv kriips;<br />

4. Mõõtsilinder.<br />

Mõõtnõusid ei tohi tugevasti kuumutada, ruumala muutub, klaas deformeerub. Peavad<br />

olema puhtad. Konsentratsiooni väljendusviisideks on molaarne konsentratsioon ja<br />

tiiter (mitu grammi titranti kulub 1cm 3 lahuse tiitrimiseks).<br />

Kontsentratsiooni ühikud:<br />

• molaarne kontsentratsioon:<br />

C =<br />

n<br />

V<br />

• tiitri (T) aine kogus grammides ruumalaühiku kohta:<br />

m<br />

T =<br />

V<br />

3<br />

( g cm )<br />

T<br />

C × M<br />

=<br />

1000<br />

Nõuded põhiainetele:<br />

1) Keemiliselt puhtad 99,9%;<br />

2) Koostis peab vastama valemile, vee lisanditest vabanetakse kuumutamisel;<br />

3) Peab olema püsiv, stabiilne nii tahkelt kui lahuses;<br />

4) Kaalutis peab olema võetud vähemalt kolme komakoha täpsusega.<br />

Hape-alus tiitrimine.<br />

Kaudsed määramised – titrandiks sobib hape, alus või sool. Meetod võimaldab<br />

määrata happe, aluse omadustega ainete kontsentratsiooni. Kasutatakse<br />

neutralisatsioonireaktsiooni.<br />

Põhiained:<br />

• Na 2 CO 3 – happeliste omadustega titrandi määramiseks,<br />

• (COOH) 2 . 2H 2 O,<br />

• viinhape,


• merivaikhape – H 2 C 4 H 4 O 4 ,<br />

• booraks,<br />

• kaaliumhüdroftalaat.<br />

Stöhh. punkti määramine:<br />

metüüloranz, fenüülftaleiin, pH meeter, lahuse elektrilise juhtivuse määramine.<br />

Indikaatorid – happed või alused, muudavad värvust vastavalt olekule (protoneeritud<br />

või protoneerimata olek) kromofoorsuse muutus - valguse neeldumine muutub. Kui<br />

värvus muutub, st on segavärvus siis see ala on indikaatori pöördeala. Tiitrimiskõver<br />

aitab valida indikaatorit ja hinnata tiitrimise viga.<br />

HInd ↔ Ind - + H +<br />

Metüüloranzi puhul on pK A = 3,7 pöördeala ± 1. Happes punane, neutraalses oranz.<br />

Lakmus on happes punane, aluses sinine.<br />

H + + IndOH ↔ H 2 O + H +<br />

tugev hape + tugev alus – kui pH ≠ 7, siis ei teki väga suur määramisviga.<br />

titrant<br />

Fiksanaalid – 0,1M; 1M – saab täpse kontsentratsiooniga lahuse.<br />

Tiitrimis kõver<br />

100 ml 0,1 M HCl lahust, mida tiitrime 0,1M NaOH lahusega.<br />

Integraalne tiitrimiskõver. Tiiter võetakse enne stöhh. punkti saabumist, arvutuslikult<br />

viga ei ole väga suur alla 1%. Ebatäpsus suureneb lahuste lahjendamisel. Kõverad<br />

aitavad valida sobivat indikaatorit.<br />

Nõrga aluse/happe tiitrimisel tugeva happe/alusega ei asu stöhh. punkt pH=7 juures.<br />

Ilmsesti asub see madalamal kui 7/ kõrgemal kui 7. Seega peab ka indikaatori<br />

pöördeala jääma ülespoole pH > 7/ alla poole pH < 7.<br />

Nõrkade hapete/ aluste tiitrimine nõrkade aluste/hapetega juures on stöhh. punkti<br />

fikseerimine praktiliselt võimatu. Selleks, et see siiski määrata tuleb kasutada


asendustiitrimist. Või teisel juhul tuleb valida teine veest erinev solvent nt: nõrga<br />

happe puhul aluseline solvent.<br />

Saab kasutada ka kompleksi viimise reaktsiooni. Sellega saab tiitrida kaudselt.<br />

Uuritav aine peab olema hape või alus. Nõrga aluse puhul peaks valima indikaatori,<br />

mille pöördeala on happelises piirkonnas.<br />

Reaalne (optimaalne) ainete kontsentratsioonide vahemik on 0,001M – 1M.<br />

Tiitrimistäpsust mõjutab indikaatori ja büreti valik.<br />

Negatiivsed omadused:<br />

• aeganõudev;<br />

• reaktiive kulub palju.<br />

Positiivsed omadused:<br />

• lihtne;<br />

• odav;<br />

• ei vaja spetsiaalset väljaõpet;<br />

• suhteliselt suur täpsus.<br />

Tiitrimine solventides.<br />

1. Happeliste omadusetga lahustid – prootoni doonor, aluste tugevus suureneb:<br />

• Äädikhape<br />

• Sipelghape<br />

Näiteks aniliin vees pK B = 9,42,<br />

sipelghappes pK B = 0,44.<br />

Kofeiin vees pK B = 13,4,<br />

sipelghappes pK B = 0,7.<br />

2. Aluseliste omadustega lahustid – prootonite aktseptorid, aluste jaoks omavad<br />

diferentseerivat efekti. Võimalik eristada aluste tugevusi, suurendavad hapete<br />

tugevust:<br />

• Püridiin,


• Formamiid.<br />

3. Amfiprotoonsed lahustid – alkoholid (metanool, etanool, atsetoon) – suhteliselt<br />

indiferentsed ained, ei muuda aluste ega hapete tugevusi olulisel määral. Ainete<br />

(ka ravimite) lahustuvus neis paraneb. Saab valmistada kontsentreeritumaid<br />

lahuseid.<br />

Titrantidena kasutatakse alkoholides:<br />

• Happed – perkloorhape (HClO 4 ), vesinikkloriidhape (HCl);<br />

• Alkoholide soolad – vastavate alkoholide soolad (CH 3 OK).<br />

Stöhhimeetria punkti fikseerimiseks kasutatakse indikaatoreid või<br />

instrumentaalaanalüüsi meetodeid: kolorimeetriline meetod või pH meeter, lahuse<br />

elektrijuhtivuse mõõtmine, polarimeetrilised omadused. Indikaatorite pöördeala pole<br />

sama mis vees.<br />

Indikaator H 2 O CH 3 OH (CH 3 ) 2 CO<br />

Metüüloranz 3,4 3,8 10,6<br />

Fenoolftaleiin 9,3 - 29,2<br />

Metüül punane 5,0 9,2 10,2<br />

Tümoolsinine 1,6 4,7 13,4<br />

Tiitrimismeetodite kasutamine analüütilises <strong>keemia</strong>s ja farmaatsias<br />

1) Hapete/aluste määramisel juhul kui ravim omab happelisi või aluselisi omadusi.<br />

2) Nõrkade aluste ja hapete soolad on vees happeliste/aluseliste omadustega, paljud<br />

ravimpreparaadid esinevad vastava soolana.<br />

3) Saab tiitrida salvide koosseisus olevaid happelise/aluselise reaktsiooniga oksiide:<br />

ZnO + 2HCl ZnCl 2 + H 2 O<br />

Osa hapet jääb üle, tiitritakse hapet, tagasitiitrimise teel tiitritakse leelisega. Nii<br />

saab arvutada ZnO koguse.<br />

4) Asendustiitrimise võte – sel juhul asendatakse uuritav ühend mõne teise ühendiga<br />

Nt. H 3 BO 4 on nõrk hape, lisades glükoosi tekib happeliste omadustega kompleks,<br />

mida saab tiitrida.<br />

5) Paljude orgaaniliste ühendite koosseisus on -COOH rühmad, mille<br />

kindlaksmääramiseks saab kasutada funktsionaalset tiitrimist. Estrite hüdrolüüsil<br />

tekib vastav karboksüülhape. Saab määrata hüdroksüülrühmi –OH, aluseliste<br />

omadustega –NH 2 (aminorühmi), COOR 2 .<br />

6) Tiitrimist kasutatakse molekulmassi määramisel.<br />

7) Lämmastiku sisalduse määramine ravimites.


Urotropiini hüdrolüüsitakse tugeva happega tekib sool, mis tiitritakse tagasi leelisega<br />

teades tagasitiitrimiseks kulunud leelise hulka saame arvutada tekkinud soola ja<br />

esialgse urotropiini massi.<br />

Polüpeptiide ja aminohappeid sisaldavad vähivastase toimega ravimid. Sidemete<br />

hulga määramiseks kasutatakse tugevat hapet, selle toimel eraldub NH 3 püütakse<br />

happesse kinni. Toimub neutraliseerimata happe tiitrimine.<br />

Tiitrimise täpsus sõltub:<br />

1) indikaatori valikust,<br />

2) vastavate hapete pK A väärtustest:<br />

pK 1 = 2,2<br />

pK 2 = 2,8 ei saa korraga määrata.<br />

Oluliste pK erinevuste puhul saab määrata mõlema happe konsentratsioonid.<br />

Meetodi selektiivsus – sõltub hapete aluste suhtelisest tugevuse eristamisest. Kui<br />

hapete tugevus ei ole väga erinev, ei saa määrata mitut ühendit korraga (selle<br />

vältimiseks tuleb valida sobiv solvent).<br />

Sadestustiitrimine<br />

Sadestustiitrimise üldiseloomustsus – meetod on mõnevõrra ebatäpsem kui alkali –<br />

atsidomeetria. Kuid see ei osutu siiski takistuseks kuna tegu on põhiaine mitte<br />

lisandite määramisega. Suhteline viga sõltub valitud aine lahustuvusest solvendis või<br />

vees. Kui lahustuvus on 10 -8 siis on viga 0,1%, viga oleneb ka indikaatorist uuritava<br />

aine kogusest uuritavas lahuses. Uuritava aine määratav konsentratsioon on 1M –<br />

0,001M. Aluseks on sadestusreaktsioon. Kvantitatiivne analüüs.<br />

Titrant – moodustab uuritava lahusega raskesti lahustuva ühendi, sademe.<br />

Stöhhiomeetria punkt – fikseeritakse keemiliste meetoditega (indikaator) või<br />

füüsikalis– keemiliste meetoditega (pH meeter, optiline tihedus). Elektrokeemilised<br />

ioon-selektiivsed elektroodid põhinevad omadusel, et elektrood on tundlik mõne iooni<br />

suhtes.<br />

Probleemid<br />

1) Max. täpsuse (0,01%) saavutamiseks peaks uuritav aine sadenema 99,99%. See<br />

eeldab, et lahusesse ei tohi jääda suurem ioonkorrutis kui 10 -8 . Tekkiva sademe<br />

lahustuvuskorrutis väärtus peab olema väiksem kui 10 -8 .<br />

2) Enamasti indikaatorid fikseerivad stöhh. punkti alles siis kui see on juba ületatud.


Indikaatorid:<br />

1) Sadestusindikaatorid – peab andma titrandiga sademe. Nt. K 2 CrO 4<br />

(õrnkollane) annab Ag + -ioonidega tellikivipunase Ag 2 CrO 4 ↓ sademe.<br />

Meetod nõuab ületiitrimist.<br />

2) Metallokroomsed indikaatorid – annavad titrandiga värvilise kompleksühendi.<br />

Kõigepealt toimub sadestusreaktsioon. Tekkiv kompleks ei tohiks<br />

olla väga püsiv. N: Raudtiotsüanaat.<br />

3) Absorbsiooni indikaatorid – sõltub värvusest. Fluorestsiin, eosiin –<br />

omandavad vastavalt sademe laengule värvuse. Kui hõbenitraati sisaldavat<br />

titranti lisada liias, sademe laeng muutub positiivseks, hõbeda katioonide<br />

absorptsiooni tõttu sademel. N: Difenüülkarbasoon.<br />

Reaktsioon peab kulgema piisavalt kiiresti. Peame saama fikseerida stöhhiomeetrilist<br />

momenti. Võib kasutada valguse hajumise mõõtmist.<br />

Titrant – AgNO 3 .<br />

Objekt – halogeniidioonid (Cl - , Br - , I - ).<br />

Argentomeetria<br />

Indikaator – sadestusindikaator, kompleksimoodustaja.<br />

Cl - + Ag + → AgCl↓<br />

Positiivsus:<br />

Põhineb rasklahustuvate hõbeda ühendite tekkimisel töölahuses sisalduvate<br />

hõbedaioonide toimel.<br />

Negatiivsus:<br />

Ag soolad on suhteliselt kallid.<br />

Merkuromeetria<br />

Titrant – Hg soolad (HgNO 3 , Hg 2 Cl 2 – väikseima lahustuvuskorrutisega).<br />

Indikaator – Fe(SCN) 2 tekkiv kompleks on värviline, metallokroomsed meetodid.


Positiivsus:<br />

väikseim võimaliku konsentratsiooni määramine.<br />

Negatiivsus:<br />

Hg soolad on mürgised, põhjustavad tervisehäireid.<br />

Tiotsüanomeetria<br />

Titrant – AgNO 3 + NH 4 SCN → AgSCN↓ + NH 4 NO 3 .<br />

Positiivsed omadused:<br />

• võimaldab määrata väiksemaid ainekoguseid;<br />

• saame määrata põhiainete kontsentratsiooni;<br />

• kasutatakse ka Cl - , Br - , I - kontsentratsioonide määramiseks, kuid tagasitiitrimisel:<br />

Etapid:<br />

1) HgNO 3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO 3<br />

liias<br />

2) AgNO 3 + NH 4 SCN → AgSCN↓ + NH 4 NO 3<br />

Titrant – BaCl 2 , H 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Na 2 SO 4 .<br />

Sulfatomeetria.<br />

Indikaator – sõltub üldiselt määratavast ioonist. Orgaanilised ained (metallokroomsed<br />

indikaatorid), mis moodustavad kompleksühendeid. Tekib lilla Ba-kompleks,<br />

ligandi värvus lõheroosa. Kasutatakse põhiliselt absorbsiooniindikaatorit.<br />

Positiivsed omadused:<br />

• Röntgenkontrastained (sisaldavad Ba-soolasid);<br />

• Aparatuur on lihtne, odav.<br />

Negatiivsed omadused:<br />

• Indikaatori üleminek ei ole hästi fikseeritav;<br />

• Ei ole täpseimad.<br />

Määratav kontsentratsioonide vahemik on 0,1mM – 1M.<br />

Kompleksonomeetria<br />

Titrant – metallide soolad nt. MgSO 4 , metallide oksiidid, nt. ZnO, CaO või<br />

spetsiaalsed orgaanilised ligandid – kompleksoonid.<br />

Meetod võeti kasutusele 1944. aastal Schwrzenhoffi poolt, mil titrandina hakati<br />

kasutama kompleksoon 1 (K I):


Võimelised tekkima tsüklilised kompleksühendid e. kelaadid, mis on väga püsivad –<br />

see eeldus võimaldab määrata väga väikseid ainekoguseid. Kompleksoon reageerib<br />

reagendina suhtes 1:1.<br />

Kompleksoon II e. etüleendiamiintetraetaanhape:<br />

Kui asendada karboksüülrühma H + -ioon Na + -iooniga siis suureneb tunduvalt<br />

kompleksooni lahustuvus, mis loob eelduse väikemate konsentratsioonide<br />

avastamiseks.<br />

Kompleksoon II kasutatakse vähe, rohkem kasutatakse tema soolasid, et suurendada<br />

ligandi lahustuvust vees.<br />

Kompleksoon III e. triloon B:<br />

Komplekside püsivuskonstandid on suurusjärgus 10 -16 – 10 -23 .<br />

Kompleksi moodustamist mõjustab pH, mille stabilisatsiooniks kasutatakse<br />

puhverlahuseid.<br />

Indikaatorid — metallokroomseid indikaatoreid. Tüüpilised indikaatorid Ca ja Mg<br />

ioonide määramisel on mureksiid, eriokroommust.<br />

Stöhhiomeetria punkt on üsna kergesti fikseeritav kuna ligandi värvuse üleminek<br />

kompleksi värvusele toimub väga lihtsalt jälgitavalt. Titrandi liig moodustab ligandiga<br />

kompleksi, mille värvus on ligandist erinev.<br />

Üldiselt on meetod kasutatav metalliioonide (Ca, Co, Cr, Fe, Ag, Mg, Zn) määramisel<br />

ravimites, leelismetallide jaoks meetod ei sobi.<br />

Tiitrimine:<br />

1) kasutades trilooni tiitritakse kohe uuritava metalli hulk;<br />

Põhiaineteks: MgSO 4 , ZnO.<br />

2) kasutades kompleksooni:<br />

ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O


• titranti lisatakse ülehulgas, toimub tagasitiitrimine metalli soola lahusega<br />

või metalli oksiidist valmistatud soola lahusega.<br />

• otsetiitrimisel saab määrata kohe metalli konsentratsiooni kasutades<br />

trilooni (määratud konsentratsiooniga aine). Põhiaineks võetakse tavaliselt<br />

teadaoleva kontsentratsiooniga MgSO 4 lahus ja määratakse triloontitrandi<br />

kontsentratsioon. Tuleb hoolikas olla indikaatori valikuga.<br />

• asendustiitrimine on (kui ole otseselt võimalik tiitrimist teostada näiteks<br />

Na, K ioonid) kasutatav:<br />

2Na + + Cr 2 O - 7 → Na 2 Cr 2 O 7<br />

Kompleksoonid on olemas ka fiksanaalidena.<br />

Indikaatori puhul tuleb arvestda seda, et indikaatori püsivuskonstant peab olema<br />

väiksem kui metalli kompleksil. Kompleks peab olema värviline.<br />

Kasutusvaldkonnad farmaatsias:<br />

• Laktaat;<br />

• Kaltsiumglükonaat;<br />

• Tsingipreparaatidest Zn määramine (N: tsinksalv);<br />

• Mg sulfaatides, lahtistites;<br />

• Saab määrata ka oksalaate ja fosfaate asendusmeetodina.<br />

Rakenduspiirkond uuritavate ühendite suhtes on 0,1M – 0,0001M, väikseim<br />

konsentratsioon ei anna nii selgelt jälgitavat tiitrimishüpet. Liiga suurtel<br />

kontsentratsioonidel tekib sade. Kompleksooni kontsentratsioon valitakse nii, et sadet<br />

ei tekiks.<br />

Redokstiitrimine<br />

Põhineb redoksreaktsioonil, uuritav aine peab omama oksüdeerija või<br />

redutseerija omadusi. Tugevad oksüdeerijad tuleks enne vesilahusesse viimist panna<br />

reageerima sobiva reagendiga, et saaks tiitrida. Puhtal kujul tugevad oksüderijad<br />

lagundavad vett.<br />

Tingimused:<br />

1. Reaktsioon peab olema stöhhiomeetriline. Peab kulgema uuritava ainega<br />

(selektiivsuse nõue);<br />

2. Redokspotensiaal peab sobima vastava solvendiga;<br />

3. Redoksprotsess peab antud tingimustes kulgema lõpuni, et saaks määrata<br />

söhhiomeetria punkti;<br />

4. Reaktsioon peab kulgema piisavalt kiiresti, redoksreaktsioon on tavaliselt<br />

mitmeastmeline, nõuab katalüsaatorit;<br />

5. Peab olema võimalik fikseerida stöhhiomeetria punkt. Sobivad meetodid:<br />

-<br />

• MnO 4 on oksüdeerija – lilla värvusega. Kui reaktsioon kulgeb lõpuni, siis<br />

lilla värvus kaob ja tekib Mn 2+ . Indikaatorit pole vaja, uuritava lahuse värvus<br />

muutub ise.


• Indikaatori kasutamine. Indikaator peab ise olema oksüdeerivate või<br />

redutseerivate omadustega – redoksindikaator. Erilised või spetsiaalsed<br />

indikaatorid. Nt: jodomeetria puhul tärklise lahus on lilla.<br />

Titrandid:<br />

1) redutseerivate omadustega – S 2 O 3 2- , NO - ;<br />

2) oksüdeerivate omadustega – KMnO 4 , BrO 3 - , I 2 , Cr 2 O 7 2- .<br />

Reaktsioon peaks kulgema kostantsel pH juures, selle stabilisatsiooniks kasutatakse<br />

puhverlahust.<br />

Nõuded titrandile:<br />

Redokspotensiaalide vahe titrandi ja uuritava iooni vahel peaks olema 0,4 – 0,5V.<br />

Mida suurem on redokspotensiaalide erinevus, seda selgemalt on fikseeritav<br />

stöhhiomeetria punkt.<br />

1,0V > Ei ole hästi fikseeritavad.<br />

0,7V > Pe valima teise titrandi 1,5V.<br />

Põhiained — ained, mille suhtes määratakse titrandi konsentratsioon sõltuvad<br />

redoksmeetodist. Nende koostis peab olema fikseeritud, peaks olema stabiilne antud<br />

keskkonnas. KMNO 4 mitte kasutada põhiainena. Põhiaine valik oleneb titrandist –<br />

oblikhape või mõni muu orgaaniline hape. Võimalus on tiitrida ka ilma põhiainet<br />

kasutamata, valides titrandiks valmis fiksanaali.<br />

Permanganatomeetria<br />

Titrant – KMnO 4 , reaktsioon kulgeb happelises keskkonnas, kuna siis on MnO 4<br />

-<br />

oksüdeerija võimed suurimad.<br />

Põhiaine – oblikhape.<br />

MnO 4<br />

-<br />

+ 8H + + 5e - → Mn 2+ + 4H 2 O E= 1,54V<br />

Indikaator – pole vaja MnO 4 - - ioonid ongi indikaatoriks.<br />

Stöhhiomeetria punkt – fikseeritakse titrandi ülehulga toimel.<br />

Objektid:<br />

• Vesinikülihapend;<br />

• Naatriumnitrit (antioksüdant) – Na 2 NO 2 ;<br />

• Orgaaniliste hapete määramine (sidrunhape, õunhape, viinhape).<br />

Protsessi kiirendamiseks lisatakse Mn 2+ -ioone ja/või kuumutatakse.<br />

Jodomeetria


-<br />

Titrant – joodilahus (KI), kus oksüdeerijaks on I 3 (jood lahustub vees halvasti,<br />

titrandi suurte konsentratsioonide kasutamine on promblemaatiline, seetõttu<br />

kasutatakse KI). Titrandina võib kasutada ka naatriumtiosulfaati Na 2 S 2 O 3 .<br />

I 3 - + 2e - → 3I - .<br />

Kasutatavad on ka vastupidised reaktsioonid, kus eraldub I 2 . E = 0,54V. (jood on<br />

nõrgem oksüdeerija kui MnO 4 - ).<br />

Põhiaine – K 2 Cr 2 O 7 , millele lisatakse KI liig ning tekkiv I 2 tiitritakse<br />

naatriumtiosulfaadiga tagasi.<br />

Indikaator – I 2 -lahus on pruunikas. Üle minev värvusetuni.<br />

Stöhhiomeetria punkt – fikseeritakse tärklise lahusega, tärklise lahus sisaldab<br />

amülaasi, mis reageerib I 2 seejuures värvub lahus lillaks. Tärklis lisatakse vahetult<br />

enne stöhhiomeetria punkti saabumist.<br />

Objektid:<br />

1) desinfitseerivates vahendites joodi määramiseks;<br />

2) aldehüüdide konsentratsiooni määramiseks;<br />

3) palavikku alandavad (valuvaigistavad) vahendid;<br />

4) antibiootikumid;<br />

5) askorbiinhappe määramiseks;<br />

6) asendusreaktsioon: tugeva oksüdeerija asendamine.<br />

7) Spetsiifiline. Jodomeetrilist reagenti kasutatakse niiskuse määramisel: Carl-<br />

Fischeri reagent (I 2 + S 2 O) püridiinis lahjendatuna veevabas metanoolis<br />

(akvameetria). Saab määrata niiskust või vett.<br />

Titrant – tseerium 2+/3+ soolad.<br />

Tserimeetria<br />

Negatiivsus – need soolad on kallid, osatähtsus on langenud.<br />

Kromatomeetria<br />

Titrant – K 2 Cr 2 O 7 (oksüdeerija), E= 1,36V. Ta on oranzi värvusega – kasutatakse<br />

titrandi liia meetodit. Oranzi üleminek on halvasti fikseeritav.<br />

Indikaator – orgaanilised redoksindikaatorid (difenüülamiin, fenüülantranüülhape).<br />

Objektid:<br />

1) titrandi konsentratsiooni määramisel, nt. Jodomeetrias;<br />

2) paljude antioksüdantide määramisel (SO 3 2- );<br />

3) askorbiihappe määramisel;<br />

4) formaldehüüdi määramisel;<br />

5) Fe 2+ määramine.


Bromo –ja bromatomeetria<br />

Titrant – Br 2 , BrO 3 - (oksüdeerijad).<br />

Br 2 + 2e - → 2Br – E = 1,44V<br />

Põhiaine – puudub, titrandi konsentratsioon määratakse jodomeetriliselt. Lisatakse KI<br />

liias eraldub I 2 , see tiitritakse tagasi naatriumtiosulfaadiga.<br />

Indikaator – Br 2 on pruunikas. Üleminek jälgitav.<br />

Stöhhiomeetria punkt – Br 2 pruun värvus valastub, kasutatakse ka veel metüüloranzi<br />

ja metüülpunast – muutub värvituks.<br />

Objektid:<br />

1) arseeni preparaatide määramine;<br />

2) palavikuvastaste ühendite määramine;<br />

3) fenoolset tüüpi ühendite määramine (bromeerimine). Tekkiv HBr tiitritakse tagasi<br />

Br<br />

Br<br />

+ 3Br 2<br />

Br<br />

+ 3HBr<br />

OH<br />

OH<br />

4) väävlit sisaldavate aminohapete määramine.<br />

Nitritomeetria<br />

Titrant – KNO 3 , NaNO 2 – redutseerivate omadustega.<br />

Põhiaine – sulfaniilhape (titrandiga reageerides annab värvilise e. tiasoühendi).<br />

Indikaator – väljavõtteline indikaatormeetod – titrandi lahuse lisamise järel võetakse 1<br />

tilk lahust, mis pannakse tärklisega ja KI-ga immutatud paberile. Jood eraldub ja<br />

värvib paberi lillaks.<br />

Objektid:<br />

1. streptosiid;<br />

2. novokaiin;<br />

3. Sn, Fe 2+ -katioonid.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!