Навеску смеси аланина массой 0 4518 г (М = 89,09 г/моль) и фенилаланина (М = 165,2 г/моль) растворили

По результатам эксперимента построим кривую титрования (рис. 2).
Рисунок 2. Кривая потенциометрического титрования смеси аминокислот
На интегральной кривой титрования нельзя однозначно определить положение точки эквивалентности, поэтому построим дифференциальную кривую титрования в координатах ∆Е/∆V(HClO4) = f(V(HClO4)) (рис. 3).
Для построения дифференциальной кривой титрования вычислим необходимые величины и запишем их в таблицу.
V(HClO4), мл 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 4,20
∆V(HClO4), мл - 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20
Е, мВ 432 444 466 580 624 640 650
∆Е, мВ - 12 22 114 44 27 10
∆Е/∆V(HClO4) - 60 110 570 220 135 50
Рисунок 3. Дифференциальная кривая титрования
В ледяной уксусной кислоте диссоциация аминокислот по карбоксильной группе полностью подавление. Реакция с хлорной кислотой идёт по аминогруппе:
NH2-C(CH3)-COOH + HClO4 = NH3+-C(CH3)-COOH + ClO4-;
С6Н5-СН2-СН(NH2)-СООН + HClO4 = С6Н5-СН2-СН(NH3+)-СООН + ClO4-.
рКв(аланина) = 9,6; рКв(фенилаланина) = 9,24.
Константы диссоциации аминокислот по аминогруппе близки по значению, кислоты нельзя раститровать по отдельности . На кривой титрования получаем только один скачок титрования и одно значение Vт.экв.
По дифференциальной кривой определяем, что Vт.экв = 3,5 мл.
Из закона эквивалентности следует, что
пэкв(аланин) + пэкв(фенилаланин) = пэкв(HClO4).
пэкв(аланин) = т1/Маланин,
где т1 – масса аланина в аликвоте раствора, взятой для титрования, г;
Маланин – молярная масса эквивалента аланина, равна молярной массе, так как в реакции молекула аланина присоединяет один ион Н+: Маланин = 89,09 г/моль;
т1 = тал∙Vал/Vр-ра,
где тал – масса аланина в пробе, г;
Vал – объём раствора, взятый для титрования, 5,00 мл;
Vр-ра – объём раствора, приготовленного при растворении навески, 50,00 мл.
пэкв(аланин) = тал∙Vал/Vр-ра∙Маланин.
Аналогично, число молей эквивалентов фенилаланина равно
пэкв(фенилаланин) = тф∙Vал/Vр-ра∙Мфенилаланин,
где где тф – масса фенилаланина в пробе, г;
Vал – объём раствора, взятый для титрования, 5,00 мл;
Vр-ра – объём раствора, приготовленного при растворении навески, 50,00 мл;
Мфенилаланин – молярная масса эквивалента фенилаланина, равна молярной массе, так как в реакции молекула фенилаланина присоединяет один ион Н+: Маланин = 165,2 г/моль.
пэкв(HClO4) = Сэкв(HClO4)∙К∙Vт.экв∙10-3,
где Сэкв(HClO4) – молярная концентрация эквивалента хлорной кислоты, равна молярной концентрации этого раствора, так как кислота одноосновная и в реакции участвует один ион Н+, равна 0,0950 моль/л;
К – поправочный коэффициент, равен 0,855;
Vт.экв – объём кислоты в точке эквивалентности, 3,5 мл.
тал∙Vал/Vр-ра∙Маланин + тф∙Vал/Vр-ра∙Мфенилаланин = Сэкв(HClO4)∙К∙Vт.экв∙10-3.
Масса навески равна
тН = тал + тф,
тф = тН – тал,
где тН – масса навески, 0,4518 г.
тал∙Vал/Vр-ра∙Маланин + (тН – тал)∙Vал/Vр-ра∙Мфенилаланин = Сэкв(HClO4)∙К∙Vт.экв∙10-3.
Выразим из полученного уравнения массу аланина:
maл=C(HClO4)∙K∙Vт.экв∙Vp-pa∙10-3Vал-mHMф∙Mал∙Mф(Mф-Mал);
maл=0,0950∙0,855∙3,5∙50,00∙10-35,00-0,4518165,2∙165,2∙89,09165,2-89,09=0,0209 (г).
тф = 0,4518 – 0,0209 = 0,4309 (г).
Массовая доля аланина равна
ω(ал) = тал∙100/тН;
ω(ал) = 0,0209∙100/0,4518 = 4,63 (%).
Массовая доля фенилаланина равна
ω(ф) = тф∙100/тН;
ω(ф) = 0,4309∙100/0,4518 = 95,37 (%).
Ответ: ω(ал) = 4,63 %; ω(ф) = 95,37 %.