Presentation on chemistry by theme Titrimetry

Analytical Chemistry Titrimetry  Aim:  To  understand  how  to  use    titrimetry  to  determine  the  concentration  of  different  solutions  with unknown concentration Lector: Nazira Mukhanbetova master of chemistry

Contents: 1) To  define  the  method  of  titrimetry  and  the  process of titration 2) Titration apparatus 3) Solutions for titration 4) How do we know when a titration reaction  is complete? 5)  Types of titration 6) Application of titrimetry in food engineering

VOCABULARY •Titrimetry – Титриметрия (метод) •Standard Solution (titrant) – Титрант •Analyte – Аналит •Titration – Титрование (процесс) •Equivalence  Point  –  Эквивалентная  точка  титрования •End  Point – Конечная точка титрования  •Burette – Бюретка

Warm-up

Titrimetry  is  an  analytical  method  of  determining the concentration of a solution. Titration  is  a  process  where  slow  addition  of  one  solution  of  a  known  concentration  to  a  precisely  measured  volume  of  another  solution  of  unknown  concentration  (called  an  analyte)  and  observing  through  some  is  means  when  reached.  the  end  of  (called  a  titrant)  reaction

Advantages of titration: •Classical, well­known analytical technique •Fast •Very accurate and precise technique •High degree of automation •Good  price/performance  ratio  compared  to  more  sophisticated techniques •It can be used by low­skilled and trained operators •No need for highly specialized chemical knowledge Major requirements for a titration reaction: •Large Keq             reaction goes to completion •Fast            speed; productivity

Titration apparatus

During  a  titration  you  have  two  solutions:  the analyte  and the titrant.  •The  analyte  is  the  "unknown"  solution  for  which  you  would  like  to  know  either  the  concentration  or  the  equilibrium constant.  •The  titrant  (standard  solution)  the  "known"  solution which has a precise and accurate concentration.  is  to  During titration the titrant  is  added  to  the  analyte  in  order  the  and  equivalence  the  determine  concentration  the  analyte. achieve  point  of

Calculating concentrations moles-equivalents solute (mol-eq) Normality  = volume of solution Titre  = (dm3) grams of solute (mol) volume of solution (cm3) The equation for concentration can be put into a  formula: N = m Eq* V m V T =

Making Standard Solutions

How do we know when a titration reaction  is complete?  The  equivalence  point:  the  point  when  reacting.  At  the  equivalence point law equivalence is performed:  reactants  are  done  V titrant V analyte  N N analyte titrant  N analyte V  titrant V  N titrant analyte The  end  point:  the  moment  when  the  titration  is  stopped.  It  is  indicated  by  some  form  of  indicator  which  varies  depending  on  what type of titration being done.

Calculating Concentration of  V titrant V analyte  N N analyte titrant Analyte  N analyte  N titrant V  titrant V analyte N analyte T analyte  solute )  ( Eq 1000 m solute total  VT m solute m total W ,%   %100

Indication ways of point of equivalence •  Visual  indication:  subjectively  observed  change  in  the  appearance  of  titration  solution,  such  as  change  of  colour,  formation  of  precipitate,  and  fluorescence.  The  most  often  employed  is  colour  change  of  a  suitable  organic  dye,  an  indicator,  added  to  titration  solution.  The  change  of  colour  occurs just at the moment of when the point of equivalence is  achieved. •  Instrumental  indication:  some  physical  quantities  of  titration  solution  are  measured  by  instruments  (for  example  conductivity  of  the  solution,  pH  etc.)  in  dependence  on  the  volume of added titration reagent – again, we get the titration  curve. Quantity is chosen so that the essential change in the  titration curve (e.g. a turning point, break) occurs in the point  is  titration  of  equivalence.  Consumption  of  determined from a certain point of this change. reagent

Indicators  are  substances  that  react  either  with  the  determined  substance  or  with  surplus  titration  reagent. The forms of indicator before and after the  reaction have different colours. One form transforms  to  the  other  form  in  the  point  of  equivalence.  Indicators  are  usually  substances  of  the  same  character  as  titration  reagent  or  titrated  substance.  There  are  many  various  indicators  according  to  character of titration. Acid­base indicators  Metallochromic indicators of complexometric  titrations   Indicators of precipitation titrations  Indicators of redox reactions

Acid­base  indicators  are  compounds,  HIn,  whose  color  depend on the pH of its  environment. Indicators  of  complexometric  titrations  –  metallochromic,  are substances forming complexes with the determined metal ion.  Complex  with  metal  has  different  colour  than  the  form  of  free  indicator.  Before  point  of  equivalence  only  the  complex  form  with  metal  is  present.  Immediately  before  point  of  equivalence,  when  there  is  already  lack  of  free  ions  of  determined  metal  in  solution,  complexometric  titration  reagent  begins  to  react  with  metal  ion  bound  in  the  complex  with  indicator  and  thereby  indicator  is  displaced in free form. Indicators of precipitation titrations form colour precipitation,  eventually soluble colour complexes with surplus of titration reagent  immediately  behind  point  of  equivalence.  These  indicators  can  cause  the  change  of  precipitation  colour  in  consequence  of  adsorption  or  desorption  on  particles  of  precipitate  or  solution  in  point of equivalence. Indicators  of  redox  reactions  are  substances  that  have  different colour in reduced form than in oxidized form.

What change will you observe in the solution  when the endpoint is reached? At endpoint:  • moles of standard solution  =  moles of analyte Start Endpo int Past Endpoint

Keep in mind Equivalence point & End  point are not necessarily  equal  An endpoint is indicated by some form  of indicator at the end of a titration.  An equivalence point is when the moles  of  a  standard  solution  (titrant)  equal  the  solution  of  unknown  moles  of  concentration (analyte). a

How does titration work?

Titration can be performed as: Direct  titration,  where  titration  reagent  is  added  directly  to  solution  of  determined  substance  until  the  point  when  substance  amounts  of  both  reagents  are  equivalent. Indirect  titration,  where  surplus  of  titration  reagent  the  solution  of  determined  substance  first,  and  subsequently  the  formed  product  is titrated.  is  added  to  is  added  Back titration, where an exact volume of titration  reagent  the  solution  of  determined  substance,  quantitative  reaction  runs  over  and  then  the  remaining  surplus  of  titration  reagent  is  titrated by another titration reagent. in  excess  to

TYPES OF TITRATIONS Acid­base  titrations,  in  which  an  acidic  or  basic  titrant  reacts  with  an  analyte that is a base or an acid. Complexometric titrations involving  a metal­ligand complexation reaction. Precipitation titrations, in which the  form  a  titrant  react  to  analyte  and  precipitate. Redox titrations, where the titrant is  an oxidizing or reducing agent.

fruits and juices water APPLICATIONS  OF TITRIMETRY IN FOOD  ENGINEERING drinks meat products

SUMMARY •“Titrimetry”  –  determination  of  analyte  by  reaction  with  measured amount of standard reagent. •“Standard  Solution”  (titrant)  –  reagent  of  known  concentration •“Analyte” – reagent of unknown concentration. •“Titration” – process where slow addition of titrant to analyte  solution from a volumetric vessel (buret). •“Equivalence  Point”  –  reached  when  amount  of  added  titrant  is  chemically  equivalent  to  amount  of  analyte  present  in  the sample. •“End    Point”  –  the  occurrence  of  an  observable  physical  change indicating that the equivalence point is reached.  •“Burette” – a graduated glass tube with a tap at one end, for  delivering known volumes of a liquid, especially in titrations.

QUIZ ME 1. Experimental method of determining  the concentration of an analyte is called: Titre Titrimetry  Titration NEXT QUESTION NEXT QUESTION

QUIZ ME 2. What is it Titration? The  process  of  diluting  solution  to  the  required  concentration The  process  of  slow  addition  of  a  titrant  to  a  precisely measured volume of analyte The method of calculating solution concentration NEXT QUESTION NEXT QUESTION

QUIZ ME 3. For titration of 10 ml of NaOH solution 8 ml of hydrochloric acid (HCl) was used, of concentration exactly c = 0.1 mol/l. What will be the normality of titrated NaOH solution? ? 0.8 mol/l 0.01 mol/l 0.08 mol/l NEXT 3. For titration of 10 ml of NaOH solution 8 ml of hydrochloric acid (HCl) was used, of concentration exactly c = 0.1 mol/l. What will be the normality of titrated NaOH solution? ?NEXT

balance ASSOCIATION CHART  Sample bottle pallets pipets funnel TITRATION flasks Graduated flask cylinder burette

SUMMARY •“Titrimetry”  –  determination  of  analyte  by  reaction  with  measured amount of standard reagent. •“Standard  Solution”  (titrant)  –  reagent  of  known  concentration •“Analyte” – reagent of unknown concentration. •“Titration” – slow addition of titrant to analyte solution from a  volumetric vessel (buret). •“Equivalence  Point”  –  reached  when  amount  of  added  titrant  is  chemically  equivalent  to  amount  of  analyte  present  in  the sample. •“End    Point”  –  the  occurrence  of  an  observable  physical  change indicating that the equivalence point is reached.  •“Burette” – a graduated glass tube with a tap at one end, for  delivering known volumes of a liquid, especially in titrations.

REFERENCES http://www.metrohmusa.com/Products/Titration/Food­Titration.html http://ca.mt.com/ca/en/home/applications/Application_Browse_Laboratory_Analytics/Applicati on_fam_browse_main.tabs.applications.html http://www.ehow.com/list_5772040_titration­used­industry_.html http://www.pprc.org/research/rapidresDocs/RR_Salt_Content.pdf http://www.labmanager.com/white­papers­and­application­notes/2011/05/metrohm­usa­inc­ analysis­of­sodium­in­foodstuffs­by­thermometric­titration?fw1pk=2#.VBv51pTOJ7w http://www.aquaculture.ugent.be/Education/coursematerial/online %20courses/ATA/analysis/mine_ana.htm http://www.machinerylubrication.com/Read/984/analyzing­water­oil http://www.ehow.com/about_5406434_purpose­titration.html http://web.vscht.cz/~kohoutkj/ENG/LAPP_Detn_mineral_elements_v5.pdf http://www.ehow.com/list_5772040_titration­used­industry_.html