4. týden
ODMĚRNÉ NÁDOBY
Úvod
Obr. 1 Ukázka odměrných nádob
K odměřování objemů kapalin a přípravě roztoků slouží odměrné nádoby, mezi které patří:
 Kádinky, odměrné válce, odměrné baňky, pyknometry – odměrné nádoby „na dolití“ (značka IN) - to znamená,
že při jejich naplnění obsahují právě požadovaný objem. Kádinky a odměrné válce mají na stěně stupnici
v objemových jednotkách, zpravidla v cm3
. Umožňují jen přibližné určení objemu. Odměrné baňky, stejně jako
pyknometry jsou určeny k přesnému určení objemu.
Odměrné baňky se vyrábějí s objemy od 5 cm3
do 2000 cm3
a slouží pro přípravu odměrných roztoků o přesné
molární koncentraci. Hrdlo odměrných baněk je poměrně úzké, po celém obvodu opatřené ryskou. Baňky je třeba
plnit tak, aby se spodní okraj menisku kapaliny dotýkal rysky a při plnění mít oko v úrovni rysky (obr. 2).
Pyknometry se používají při určování hustoty (obr. 1).
 Dělené i nedělené pipety, byrety – odměrné nádoby „na vylití“ (značka EX). Při dodržení pravidel pro jejich
používání, objem kapaliny, která vyteče z nedělené pipety/byrety, přesně odpovídá udávané hodnotě objemu
pipety/byrety.
.
Obr. 2 Ukázka odečtu hladiny kapaliny v odměrné baňce
ano
ne
ne
 Byrety jsou skleněné trubice opatřené dělicími značkami a skleněným nebo
teflonovým kohoutem, sloužící k regulovanému odběru kapaliny při titracích.
Po naplnění byrety je třeba před započetím titrace odstranit případnou
vzduchovou bublinu při ústí byrety. Některé byrety mají pro lepší odečítání
objemu zadní stěnu z bílého skla s modrým (tzv. Schellbachovým) pruhem
ve středu.
 Pipety rozlišujeme dělené a nedělené.
Při plnění pipet je třeba vždy dbát toho, aby ústí pipety bylo stále ponořeno
pod hladinou kapaliny. Při jeho vynoření nad hladinu dochází k nasátí
vzduchu do pipety, což může zapříčinit i vniknutí kapaliny do pipetovacího
balonku (obr. 6).
Kapaliny do pipety nasáváme pomocí pipetovacího balonku, nikdy ne ústy.
Po nasátí kapaliny nad rysku označující požadovaný objem, odstraníme
balonek a uzavřeme horní konec pipety ukazovákem (ne palcem) a opatrným
uvolňováním prstu po kapkách vypouštíme kapalinu, až meniskus kapaliny
dosáhne rysky.
Při odečítání je nutno mít oko ve stejné úrovni s ryskou, jinak se dopouštíme při odečtu chyby zvané paralaxa. Při
odměřování kapalin, které smáčejí sklo pipety (voda) odečítáme údaj o objemu vždy na úrovni spodního okraje
menisku. V případě kapalin, které sklo naopak nesmáčejí (chlorid uhličitý) má meniskus obrácený tvar, a proto se
odečítá údaj o objemu shora menisku, který kapalina v pipetě vytvoří.
Pipetu nikdy nevyfukujte - vždy necháme kapalinu z pipety pod mírným náklonem (asi 45 °) samovolně vytéci a
její špičku otřeme o dno nebo o stěnu nádobky, do které kapalinu odměřujeme. Roztok zbylý ve špičce pipety se
nesmí nikdy vyfukovat do odpipetovaného podílu!
Veškeré odměrné nádobí je kalibrováno na teplotu 20 °C, která je stejně jako objem vždy na nádobě vyznačena.
Chceme-li získat přesný objem, musíme kapalinu, kterou plníme odměrnou nádobu, nejdříve vytemperovat na 20 °C.
Odměrné nádoby by se neměly sušit v sušárně při vysokých teplotách (nad 100 °C), neboť by mohlo dojít k nevratné
změně kalibrace.
Obr. 4 Dělená pipeta
Obr. 5 Dělená pipeta s pipetovacím balonkem
Pipetovací balonek ovládáme následujícím způsobem:
 Stlačíme bod A i celý balonek. Takto vytvoříme v balonku podtlak.
 Nasadíme balonek asi 0,5 až 1cm hluboko na horní konec pipety (obr. 5).
 Špičku pipety ponoříme do odměřované kapaliny.
 Stlačením bodu S aktivujeme sání a kapalinu nasajeme až nad rysku označující
objem pipety.
 Opatrným stlačením bodu E spustíme vypouštění, které ukončíme po ustavení
menisku kapaliny na rysce. Vypouštění kapaliny po rysku je přesnější provádět
pomocí ukazováčku, kterým nahradíme balonek.
 Odměřenou kapalinu volně vypustíme do nádobky. Otřeme špičku pipety o
stěnu nádobky.
Obr. 6 Pipetovací balonek
HMOTNOST LÁTEK
V á ž e n í n a a n a l y t i c k ý c h v a h á c h
Analytické váhy slouží ke stanovení hmotnosti s přesností na 1·10–4
g a jejich váživost v současné době kolísá
mezi 60 až 310 g. Používají se hlavně pro analytické účely, např. pro gravimetrická stanovení, navážky chemikálií pro
přípravu roztoků o přesné koncentraci. Váhy tohoto typu jsou vybaveny protiprůvanovým krytem s posuvnými dvířky.
K navažování chemikálií se používají skleněné nebo porcelánové lodičky, váženky nebo malé kádinky. Hmotnost
navažované látky obvykle orientačně sledujeme na předvážkách a teprve pro konečné přesné zvážení použijeme
analytické váhy.
Obr. 7 Ukázka vážení na analytických vahách
PŘÍPRAVA ODMĚRNÉHO ROZTOKU KYSELINY ŠTAVELOVÉ
Ú v o d
V odměrné analýze je často zapotřebí připravit roztoky o přesné látkové koncentraci, kterým říkáme odměrné
roztoky. Odměrné roztoky připravujeme v odměrných baňkách, které zaručují definovaný objem roztoku. Z navážky
látky a objemu roztoku lze poté vypočítat přesnou koncentraci roztoku.
Složení dvousložkových soustav se zpravidla vyjadřuje pomocí relativního obsahu uvažované složky v soustavě. Lze
to učinit mnoha způsoby, z nichž se pro vyjádření koncentrace roztoku nejčastěji využívají molarita, molalita a
hmotnostní zlomek, který je z praktických důvodů často udáván v hmotnostních procentech.
Molarita roztoku 𝑐 𝑀 =
𝑛 𝐴
𝑉
=
𝑚 𝐴
𝑀 𝐴 𝑉
(mol dm–3
) (1)
kde nA látkové množství sloučeniny A o hmotnosti mA
MA molární hmotnost A
V objem roztoku
Koncentrace vyjádřená pomocí objemu se ovšem mění s teplotou v důsledku objemové roztažnosti roztoku. Tomu
se lze vyhnout, vztáhneme-li obsah rozpuštěné látky na hmotnost rozpouštědla, jako je tomu při vyjádření koncentrace
v molalitě, nebo na hmotnost roztoku, udáváme-li koncentraci v hmotnostních procentech.
Molalita roztoku 𝑐 𝑚 =
𝑛 𝐴
𝑚 𝑅
=
𝑚 𝐴
𝑀 𝐴 𝑚 𝑅
(mol kg–1
) (2)
kde mR hmotnost rozpouštědla v kg.
Koncentrace roztoku v hmotnostních % 𝑤 =
𝑚 𝐴
𝑚 𝐴 + 𝑚 𝑅
· 100 (% hm.) (3)
Ú k o l y :
1. Připravte 100 cm3
odměrného roztoku dihydrátu kyseliny šťavelové (COOH)2·2H2O.
2. Z přesné navážky dihydrátu kyseliny šťavelové vypočítejte molární koncentraci připraveného roztoku.
P r a c o v n í p o s t u p
 Na analytických vahách zvažte s přesností 1·10–4
g prázdnou navažovací lodičku (váženku) a váhy vynulujte
tlačítkem TARA nebo ZERO.
 Prázdnou lodičku přesuňte na předvážky, vytárujte je. Na lodičku naneste přibližně 1,24 až 1,28 g (COOH)·.
Přesnou navážku zjistíte po přenesení lodičky s navážkou zpět na vynulované analytické váhy.
 Do hrdla odměrné baňky (100ml) vsuneme nálevku s dlouhou stopkou tak, aby konec stopky nálevky byl pokud
možno pod kruhovou značkou, která udává objem 100 cm3
.
 Kyselinu šťavelovou, naváženou na lodičce, postupně pomalu spláchneme vodou ze střičky do odměrné baňky.
Zbytky kyseliny, které ulpí na nálevce, i na lodičce spláchneme rovněž do baňky. Opláchneme i vnější strany stopky
při vytahování nálevky z hrdla odměrné baňky. Nakonec krouživým proudem vody ze střičky opláchneme vnitřní
stěnu hrdla baňky.
 Odměrnou baňku doplníme destilovanou vodou asi do ½ objemu baňky a krouživým pohybem rozpustíme krystalky
kyseliny.
 Po úplném rozpuštění doplníme obsah baňky vodou po značku pomocí plastové pipetky nebo kapátka. Spodní okraj
menisku roztoku musí ležet na značce.
 Odměrnou baňku uzátkujeme a řádně roztok promícháme několikerým převrácením uzavřené baňky střídavě hrdlem
dolů a nahoru, přičemž ukazováčkem přidržujeme zátku, aby se při obracení baňky neuvolnila.
 S použitím přesné hodnoty navážky vypočítáme molární koncentraci připraveného roztoku kyseliny šťavelové v mol
dm–3
.
 Takto připravený odměrný roztok použijeme jako standardní roztok ke stanovení faktoru roztoku hydroxidu sodného.
Poznámka
Před doplněním odměrné baňky po rysku, by měla být provedena temperace roztoku na 20 °C. Tento krok
z technických důvodů nebudeme provádět.
Obr. 7 Ukázka techniky splachování vzorku do odměrné baňky
STANOVENÍ FAKTORU 0,1 MOLÁRNÍHO ROZTOKU NaOH
Ú v o d
Faktor roztoku je bezrozměrné číslo blízké 1, které upřesňuje přibližnou (deklarovanou) koncentraci roztoku. Tedy
faktor roztoku udává, kolikrát je skutečná koncentrace daného roztoku vyšší či nižší než koncentrace přibližná. Roztok
s faktorem větším než jedna má ve skutečnosti koncentraci vyšší než deklarovanou a naopak.
Pokud je tedy na etiketě označující 0,1M-NaOH uvedena hodnota f = 1,1234, je skutečná koncentrace tohoto roztoku
0,1 mol dm–3
× 1,1234 = 0,1123 mol dm–3
.
Stanovení faktoru roztoku NaOH se provádí alkalimetrickou titrací, kdy se odměrným roztokem NaOH o přibližně
stanovené koncentraci titruje vhodně zvolená kyselina o přesně známé koncentraci.
Na tuto kyselinu jsou proto kladeny zvláštní požadavky – musí to být přesně definovaná látka, čistoty nejméně p.a.,
musí se dobře navažovat a její roztoky musí být stálé. Látky těchto vlastností a definované pro toto použití se obecně
nazývají volumetrické standardy. Pro stanovení faktoru odměrných roztoků hydroxidů se jako standard obvykle
využívá krystalický dihydrát kyseliny šťavelové.
Zpřesnění koncentrace odměrného roztoku pomocí jeho faktoru se používá tehdy, není-li z praktických důvodů
možné tento roztok připravit pouhým navážením titračního činidla a rozpuštěním ve vodě. Příkladem může být roztok
hydroxidu sodného. NaOH není zpravidla běžně k dispozici v dostatečně čistém stavu, poněvadž při skladování a
navažování v důsledku své hygroskopičnosti vlhne. Kromě toho, absorbuje ze vzduchu CO2, a je proto znečištěn
uhličitanem. Pro alkalimetrické titrace proto připravujeme roztok hydroxidu sodného jen o přibližné koncentraci a jeho
přesnou koncentraci vyjadřujeme pomocí tzv. faktoru.
Alkalimetrická titrace je jedna z metod kvantitativní chemické analýzy, při níž k roztoku stanovované látky (analytu)
je z byrety po kapkách přidáván odměrný roztok titračního činidla. Titruje se tak dlouho, dokud chemická reakce mezi
analytem a titračním činidlem kvantitativně neproběhne, tedy dokud není dosaženo tzv. ekvivalenčního bodu. Okamžik
jeho dosažení lze určit buď vizuálně pomocí indikátoru, který v ekvivalenčním bodě výrazně změní zbarvení, anebo
instrumentálně, např. pomocí konduktometrie nebo potenciometrie. Ze spotřeby odměrného roztoku o přesně známé
koncentraci a znalosti stechiometrie probíhající reakce lze potom vypočítat množství stanovované látky.
Jedním z často používaných indikátorů při neutralizačních titracích je trifenylmethanové barvivo fenolftalein, u
něhož se projevuje barevný přechod z bezbarvého do červenofialového zbarvení v oblasti pH 8,0 – 9,8.
Ú k o l y :
1. Proveďte alkalimetrickou titraci roztoku dihydrátu kyseliny šťavelové roztokem NaOH.
(COOH)2·2H2O + 2 NaOH  Na2(COO)2 + 4 H2O
2. Ze spotřeb roztoku NaOH v bodě ekvivalence zjistěte faktor přibližně 0,1 molárního roztoku NaOH.
P r a c o v n í p o s t u p
 Zkontrolujeme těsnost kohoutu byrety.
 Byretu propláchneme roztokem NaOH, jehož faktor stanovujeme tak, že ji naplníme nad značku 0 cm3
a poté celý
její obsah vypustíme do odpadní kádinky. K nalévání roztoku do byrety použijeme malou nálevku.
 Byretu naplníme novým čistým roztokem NaOH asi 2 cm nad nulovou rysku a nálevku sejmeme. Pomalým
odpouštěním kohoutem upravíme hladinu přesně na 0 cm3
.
 Zkontrolujeme, zda pod kohoutem v ústí byrety nezůstaly vzduchové bubliny.
 Do titrační baňky napipetujeme 10,0 cm3
připraveného standardního roztoku (COOH)· (pipetu tímto roztokem
nejprve propláchneme).
 Přidáme 2 - 3 kapky 1% ethanolového roztoku fenolftaleinu a za stálého promíchávání roztokem v titrační baňce
titrujeme hydroxidem z byrety do růžovo-fialového zbarvení. Objem spotřebovaného roztoku NaOH odečteme s
přesností na 0,05 cm3
.
 Titraci provedeme celkem 3× (spotřeby V1, V2 a V3).
 Z těchto tří titrací vypočteme průměrnou hodnotu spotřeby hydroxidu VNaOH , kterou použijeme pro výpočet faktoru
roztoku hydroxidu sodného o přibližné koncentraci 0,1 mol dm–3
.
 Výsledky zaznamenáme do tabulky.
Tabulka č. 1 Výsledky alkalimetrické titrace
Navážka
(COOH)2·2H2O
m / g
Přesná koncentrace
(COOH)2·2H2O
cšť / mol dm–3
Spotřeby 0,1M-NaOH
Faktor
0,1M-NaOH
V1 / cm3
V2 / cm3
V3 / cm3
VNaOH / cm3
P o z n á m k a
Při pečlivé práci jsou spotřeby 0,1 molárního roztoku NaOH při jednotlivých titracích prakticky shodné a rozdíly
mezi nimi nepřevyšují 0,1 cm3
. Pokud by se spotřeby hydroxidu lišily více, proveďte další titraci téhož roztoku a pro
výpočet VNaOH použijte tři nejméně odlišné spotřeby.
OVĚŘENÍ ČISTOTY 2,4-DINITRODIFENYLAMINU (2,4-DINITRO-N-FENYLANILINU)
POMOCÍ TENKOVRSTVÉ CHROMATOGRAFIE
Ú v o d
Chromatografie náleží mezi separační (dělicí) metody a je využívána pro kvalitativní analýzu směsí, kontrolu
čistoty látek i pro preparativní dělení a izolaci v malém měřítku. K dělení látek dochází na fázovém rozhraní mezi
nepohyblivou (stacionární) a pohyblivou (mobilní) fází. Z hlediska probíhajících procesů lze chromatografické metody
rozdělit na:
 adsorpční chromatografii, kde k dělení analyzované směsi látek dochází v důsledku jejich rozdílné adsorpce
na stacionární fázi
 rozdělovací chromatografii, při níž se složky směsi dělí podle svých rozdělovacích koeficientů mezi kapalnou
mobilní fázi a stacionární kapalnou fázi zakotvenou na pevném nosiči, přičemž obě fáze nejsou vzájemně
mísitelné.
Chromatografie na tenké vrstvě využívá k dělení kombinace obou procesů a pro rychlost provedení se často
využívá ke kvalitativnímu posouzení složení různých směsí. Komerčně dostupné chromatografické destičky
s adsorbenty jako jsou oxid hlinitý (Alufol) nebo oxid křemičitý (Silufol), které jsou naneseny na Al-fólii, dovolují
snadnou úpravu na požadovaný rozměr a v kombinaci s různými vyvíjecími roztoky umožňují chromatografické dělení
mnoha různých skupin sloučenin.
Skvrny jednotlivých látek na chromatogramu charakterizujeme tzv. retenčním faktorem, který vypočítáme
podílem vzdálenosti středu skvrny od startu (a) a vzdálenosti čela mobilní fáze od startu (b).
b
a
RF 
Jeho hodnota se proto může pohybovat v rozmezí 0 až 1, ale není pro danou látku zcela konstantní, poněvadž závisí
na druhu adsorbentu, složení mobilní fáze, teplotě, atd.
Obr. 9 Popis silufolové destičky před vyvíjením a ukázka výsledku TLC.
(1, 2 označují místa nanesení vzorků).
Ú k o l y :
1. Pomocí tenkovrstvé chromatografie zjistěte, zda neznámý vzorek obsahuje 2,4-dinitrodifenylamin, a zhodnoťte jeho
čistotu.
2. Určete retenční faktor všech skvrn, které se objeví na chromatogramu. Podle retenčního faktoru určete, která ze skvrn
v neznámém vzorku patří 2,4-dinitrodifenylaminu.
Vzorek může obsahovat tyto dvě příměsi:
azobenzen C12H10N2
9,10-fenanthrenchinon C14H8O2
P r a c o v n í p o s t u p
 Příprava vyvíjecí komůrky
Nádobu určenou pro vyvíjení chromatogramu po stěnách vyložte filtračním papírem tak, aby zbylo okénko na
pozorování chromatogramu. Na dno nádobky nalijte do výše 0,5 až 1 cm mobilní fázi (směs ethylacetát - hexan
v objemovém poměru 1:4). Nádobu těsně uzavřete a vyčkejte, až dojde k nasycení celého prostoru komůrky parami
mobilní fáze.
 Příprava silufolové destičky
Na silufolové destičce o rozměrech 3 × 6 cm si obyčejnou tužkou nad spodním okrajem slabě vyznačte místo startu ve
vzdálenosti 1 cm od dolního a bočních okrajů destičky. Přibližně 0,5 cm pod horním okrajem destičky souvislou čarou
naznačte krajní polohu čela mobilní fáze (obr. 9). Místo startu nesmí být ponořeno v mobilní fázi.
 Příprava neznámého vzorku a standardu 2,4-dinitrodifenylaminu
K neznámému vzorku v plastové mikrozkumavce přidejte Pasteurovou pipetou několik kapek acetonu tak, aby vznikl
roztok. Pozor! Pipetou se nesmíte dotýkat vznikajícího roztoku. Mikrozkumavku uzavřete a protřepejte. Do jamky
kapkovací destičky špachtlí naneste 3-5 krystalků standardu (2,4-dinitrodifenylamin) a Pasteurovou pipetou přidávejte
aceton až do vzniku roztoku. Opět dávejte pozor, abyste nekontaminovali pipetu vznikajícím roztokem. Pracujte rychle,
neboť aceton je těkavý. Je-li třeba, aceton průběžně přidávejte.
 Provedení chromatografického dělení
Tenkou skleněnou kapilárou o průměru 0,5 mm naneste postupně na vyznačený start oba roztoky tak, abyste koncem
kapiláry neporušili vrstvu adsorbentu. Mezi skvrnami roztoků musí být minimálně 1cm odstup. Nanesené skvrny mají
mít co nejmenší průměr (nejvýše 2 až 3 mm). Vždy po nanesení vzorku na start nechte rozpouštědlo odpařit a je-li třeba,
nanesení vzorku zopakujte. Takto připravený chromatogram pomocí pinzety spusťte do mobilní fáze ve vyvíjecí
komůrce, uzavřete ji a pozorujte vyvíjení (obr. 10). Jakmile mobilní fáze dosáhne vyznačené polohy čela, ihned vyjměte
destičku z komůrky, vyznačte měkkou tužkou polohy skvrn a destičku nechte v digestoři řádně vyschnout.
 Výpočet retenčního faktoru pro 2,4-dinitrodifenylamin a případné nečistoty
Po vyschnutí chromatogramu změřte s přesností na 1 mm vzdálenosti a a b pro všechny pozorované skvrny a vypočtěte
z nich příslušné hodnoty RF.
Identifikujte neznámý vzorek a zhodnoťte jeho čistotu. Chromatogram přiložte k záznamu v laboratorním deníku.
Acetonový roztok vylijte do odpadní lahve, prázdnou použitou mikrozkumavku zlikvidujte do chemického odpadu.
TEORETICKÁ PŘÍPRAVA
SKRIPTA: Příhoda, Černík, Janků, Literák, LABORATORNÍ TECHNIKA, Brno 2012.
 Kapitola 7 Identifikace látek – chromatografické metody, TLC.
Obr. 10 Technika vkládání silufolové destičky do vyvíjecí komory.
Obr. 11 Pomůcky potřebné k provedení tenkovrstvé chromatografie (TLC)
Stojan na
mikrozkumavky
Plastová mikrozkumavka
Kapkovací destička
Kovová špachtle
Pasteurova pipeta s pipetovacím balonkem
Pinzeta
Křemenný střep
na řezání kapilár
Vyvíjecí
komora
Destička se
stacionární
fází