Практикум по аналитическим методам


НазваниеПрактикум по аналитическим методам
страница7/13
Дата публикации29.06.2013
Размер2.43 Mb.
ТипЗадача
referatdb.ru > Право > Задача
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   13

^ 5.1.4. Индикаторные электроды метода окисления - восстановления

При окислительно-восстановительном титровании индикаторными электродами служат индифферентные металлы: платина, палладий, золото. Наиболее широкое использование в потенциометрии нашел платиновый электрод в виде проволоки, пластинки или сетки. В условиях окислительно-восстановительного процесса платиновый индикаторный электрод принимает потенциал, соответствующий окислительно-восстановительной системе. Рассмотрим титрование раствора железа (II) бихроматом калия по схеме



Концентрация ионов уменьшается, а концентрация ионов увеличивается; при этом потенциал платинового электрода соответствует окислительно-восстанопительиой системе железа . После эквивалентной точки ионы железа (II) отсутствуют в растворе, а введенный избыток бихромата калия создает окислительно-восстановительную систему хрома . Соответственно этому платиновый электрод после эквивалентной точки принимает потенциал окислительно-восстановительной системы хрома. Переход потенциала платинового индикаторного электрода от одной окислительно-восстановительной системы к другой сопровождается скачком потенциала в точке эквивалентности, что указывает на конец титрования.

^ 5.2. Аппаратурное оформление потенциометрии

В практике потенциометрического анализа используются компенсационный и некомпенсационный методы определения э.д.с. электронной пары, последняя представляет собой индикаторный электрод и электрод сравнения, погруженные в соответствующие растворы. В результате образуется гальванический элемент, в котором происходят химические и концентрационные изменения, вызывающие поляризацию электродов, что ведет к непрерывному уменьшению э.д.с.

Рассмотрим некомпенсационный метод, наиболее подходящий для практики санитарно-химического анализа.

^ Сущность метода. Э.д.с. гальванического элемента определяется непосредственно чувствительными измерительными приборами, последовательно с которыми включается большое и точно известное сопротивление. При включении измерительного прибора в сеть гальванического элемента необходимо, чтобы внешнее сопротивление сети было во много раз больше внутреннего. Тогда о напряжении между электродами элемента можно будет судить по силе тока. Подобная схема позволяет по изменению последней в цепи определять изменения э.д.с. испытуемого гальванического элемента. Шкала чувствительности прибора может быть отградуирована в милливольтах - милливольтметры; в амперах - гальванометры; в единицах измерения анализа, например в значениях рН, т.е. эти измерительные приборы выступают в роли индикаторов.

Достоинства метода следующие:

  • не играет роли абсолютная величина э.д.с. гальванического элемента;

  • изменение разности потенциалов индикаторного электрода и электрода сравнения в точке эквивалентности можно определить либо по резкому скачку стрелки индикаторного прибора, либо при последовательном движении стрелки прибора по различному размаху ее колебания при одинаковом добавлении рабочего раствора в процессе титрования;

  • метод прост по своему аппаратурному оформлению.

Недостатки метода:

  • отсутствие четкого указания на приближение т.э.;

  • выравнивание разности потенциалов между электродами во времени;

  • некоторое расхождение в значениях скачков потенциала при параллельных титрованиях.

Установка для некомпенсационного потенциометрического титрования состоит из следующих элементов:

  • электродной пары - платиновый индикаторный электрод и вольфрамовый электрод сравнения, опущенный в анализируемый раствор;

  • гальванометра, измеряющего э. д. с. электродной пары;

  • механической мешалки для перемешивания раствора;

  • аккумулятора на 1,3 или 2,2 В;

  • сопротивления порядка 5000-20000 Ом, устанавливаемого опытным путем; для этой цели рекомендуется использовать штепсельные или декадные магазины сопротивления.

Для некомпенсационного потенциометрического титрования отечественная промышленность изготавливает ламповые потенциометры, или ламповые рН-метры, и ламповые усилители.

Особый интерес для потенциометрии представляют рН-метры, ламповые схемы которых предназначены для усиления малых токов и позволяют измерять разности потенциалов в электрохимических ячейках с очень высоким сопротивлением.

^ 5.3. Методы лабораторных исследований

Выполнение работ

  1. Прибор для измерения рН-рН-метр типа рН-121.

Литература: техническое описание и инструкция по эксплуатации.

  1. Работа с рН-121.

  2. Задание 1.

Настройка рН-метра для измерения рН. Проверка и перестройка рН-метра производится по стандартным буферным растворам. Буферными называются растворы, обладающие определенным значением рН и способные поддерживать его почти постоянным при введении в раствор сильной кислоты или сильного основания. Стандартные буферные растворы приготавливают из фиксаналов, которые представляют собой запаянные в стеклянные ампулы смеси определенных солей или кислот. Для приготовления стандартного буферного раствора необходимо пробить стеклянными бойками отверстие в ампуле и растворить её содержимое в определенном объеме воды, обычно в одном литре.

Во избежание ошибок, перед помещением электродов в буферный раствор, необходимо тщательно отмыть их дистиллированной водой от предыдущего раствора и аккуратно снять оставшуюся каплю со стеклянного электрода фильтровальной бумагой.

Настройка электрода производится в порядке, указанном в заводской инструкции.

Задание 2. Определение крутизны водородной функции стеклянного электрода.

  1. Приготовить из фиксаналов серию буферных растворов с рН: 1,68; 3,56; 4,01; 6,85; 9,18.

  2. Для каждого буферного раствора измерить величину потенциала электродной системы.

  3. Построить график экспериментальной зависимости потенциала φ от рН и определить крутизну электродной функции в мВ/рН согласно уравнению:

φ потенциала φ (мВ) = φo (мВ) – S

Сравнить полученное значение рН с теоретически рассчитанной величиной.

Задание 3. Потенциометрическое титрование фосфорной кислоты. 10 мл 0,2М раствора фосфорной кислоты пипеткой налить в стакан на 250 мл, погрузить туда электродную пару, добавить дистиллированной воды так, чтобы электроды погрузились в раствор примерно на 1 см, и приступить к титрованию ( , 0,4М). После прибавления каждой порции щелочи хорошо перемешивать и записать счет по бюретке и значение рН.

В области небольших изменений рН прибавить по 0,5, вблизи же ожидаемых точек конца титрования по 0,05 мл. Продолжают титрование до тех пор, пока не будет достигнуто рН II.

По полученным данным построить график зависимости объема раствора едкого натра от рН и дифференциальную кривую в координатах По построенным кривым определить значение рН в эквивалентных точках.

Порядок работы на рН-121

рН-121 – милливольтметр лабораторным прибором, предназначенным для определения величины рН, рNa, рК, pI и окислительно-восстановительных потенциалов.

Измерение рН растворов

  1. При ручной термокомпенсации нажать кнопку «0, t» (кнопка должна быть отжата) и ручкой «температура раствора» установить стрелку показывающего прибора против отметки, соответствующей показанию термометра, опущенного в исследуемый раствор. Отсчет берется по верхней шкале, проградуированной от 0 до 100.

  2. Нажать кнопку диапазона «-1-14» и кнопку «рН». По нижней шкале показывающего прибора, проградуированного от –1 до 14, произвести примерное измерение величины рН раствора.

  3. Для определения точного значения рН раствора необходимо нажать кнопку выбора диапазона, соответствующего значению измеряемого рН. Измерение может производиться в следующих узких диапазонах: «-1-4»; «4-9»; «9-14». Отсчет показаний следует производить по верхней шкале показывающего прибора, руководствуясь оцифровкой, соответствующей выбранному диапазону. Например. Для измерения приблизительно «неточного» значения рН нажимаем кнопку широкого диапазона «-1-14» и кнопку «рН». По нижней шкале определяем, что рН раствора примерно равно 6,8. Таким образом, эта величина находится в диапазоне «4-9».Для определения точного значения рН нажимаем кнопку диапазон «4-9» и по верхней шкале находим значение рН, равное 6,78.

  4. При замене контролируемого раствора и по окончании измерения должна быть нажата кнопка «0, t».

  5. После каждого измерения электроды необходимо промывать дистиллированной водой, а после окончания работы – опустить в стакан с дистиллированной водой.

Измерение э.д.с. растворов

  1. Установить температуру исследуемого раствора.

  2. Нажать кнопку широкого диапазона измерений «-1-14» и кнопку «+mV» или «-mV». Произвести отсчет показаний по нижней шкале. Таким образом производится измерение приблизительного значения э.д.с. раствора.

  3. Нажать кнопку соответствующего «узкого» диапазона: «-1-4», «4-9», «9-14» и произвести отсчет показаний по верхней шкале показывающего прибора, руководствуясь оцифровкой, соответствующей выбранному диапазону. Полученные показания необходимо умножить на 100. Например. Для определения приблизительного значения э.д.с. раствора необходимо нажать кнопку «широкого» диапазона «-1-14» и кнопку «+mV». Если произойдет «зашкаливание», то нужно нажать кнопку «-mV». По нижней шкале определить величину э.д.с. Предположим, что она составляет 3,6, т.е. находится в диапазоне «-1-4». Нажимаем кнопку диапазона «-1-4» и производим отсчет показания по верхней шкале. Она составляет 3,58. Полученную величину умножаем на 100. Таким образом, если измерение производилось при нажатой кнопке «+mV», то э.д.с. составляет +358 мВ или +0,358 В. Если измерение производилось при нажатой кнопке «-mV», э.д.с. раствора равно –358 мВ или –0,358 В.

  4. После окончания работы необходимо выполнить пункты 4 и 5 предыдущего раздела.

Работа 5.3.1. Определение салициловой кислоты в сточных водах

методом потенциометрического титрования

Сущность метода. Метод основан на потенциометрическом титровании салициловой кислоты (СК) раствором щелочи. Точность метода 2,5%.

Аппаратура, реактивы и материалы.

  1. Потенциометр.

  2. Магнитная мешалка.

  3. Едкое кали, х. ч., 0,1Н раствор.

Ход анализа. Аликвотную часть сточной жидкости (1-10 мл в зависимости от содержания салициловой кислоты) помещают в стакан для титрования, добавляют воду до 50 мл и титруют потенциометрически до резкого скачка потенциала.

Расчет. Содержание салициловой кислоты Х, мг/л, находят по формуле



где - объем 0,IН раствора , пошедшего на титрование, мл; - коэффициент для приведения концентрации точно к 0,IН; 0,0138 - количество СК, соответствующее 1 мл точно 0,IН раствора, , мг; - объем сточной воды, мл.

Работа 5.3.2. Определение фторид-иона в питьевой воде с помощью

фторид-селективного электрода

Сущность метода. Содержание фторид-ионов в питьевой воде можно контролировать методом ионометрии с помощью фторид-селективного электрода. Определению фторид-ионов не мешает 1000-кратный избыток , , и других анионов. Мешают только - и -ионы. Определение концентрации фторид-ионов проводят по градуировочному графику, построенному по стандартным растворам . Для поддержания постоянной ионной силы используют раствор .

Аппаратура, реактивы и материалы.

  1. Потенциометр.

  2. Стандартный раствор фторида натрия, 0,1М.

  3. Раствор нитрата калия, 0,1М.

Ход анализа. Для построения градуировочного графика готовят в пяти колбах емкостью 50 мл стандартные растворы с концентрациями -ионов: 110-1М (pF 1,0); 110-2М (pF 2,0); 110-3М (pF 3,0); 110-4М (pF 4,0) и 110-5М (pF 5,0). Для этого в первую колбу помещают исходный стандартный раствор фторида натрия (раствор 1). Во вторую колбу вводят пипеткой 5,0 мл раствора 1, прибавляют 4,5 мл 0,1М раствора нитрата калия, разбавляя до метки водой, получают раствор 2. В третью колбу вводят пипеткой 5,0 мл раствора 2, прибавляют 4,5 мл 0,1М раствора нитрата калия и разбавляют до метки водой (раствор 3). В четвертую колбу вводят пипеткой 5,0 мл раствора 3, прибавляют 4,5 мл 0,1М раствора нитрата калия и разбавляют до метки водой (раствор 4). В пятую колбу вводят пипеткой 5,0 мл раствора 4, прибавляют 4,5 мл 0,1М раствора нитрата калия и разбавляют до метки водой.

Полученные растворы наливают в пять чистых стаканчиков и, погрузив в раствор фторид-селективный индикаторный электрод и хлорид-серебряный электрод сравнения, измеряют потенциал индикаторного электрода. Измерения проводят, переходя от раствора с меньшей концентрацией к раствору с более высокой концентрацией (в этом случае электрод можно не мыть, а лишь вытирать фильтровальной бумажкой). Измерив, потенциал электрода для всех пяти растворов, строят график в координатах Е - pF. Затем измеряют потенциал электрода в анализируемой пробе воды и по графику находят значение pF.

Работа 5.3.3. Определение нитрат-иона в почвах с помощью нитрат-селективного электрода

Сущность метода. Содержание нитрат-ионов в почвах очень удобно контролировать с помощью нитрат-селективного электрода. Серийный нитрат-селективный электрод ЭМ-NO3-01 выполняет электродную функцию в интервале pN03 от 0,4 до 4,0 при рН 2,0-9,0. Определению нитрат-иона не мешает 100-кратный молярный избыток хлорида, 500-кратный избыток гидрокарбонат- и ацетат-ионов и 100-кратный избыток фторид- и сульфат-ионов.

Аппаратура, реактивы и материалы.

  1. Потенциометр.

  2. Стандартный раствор нитрата калия, 0,1М.

  3. Раствор сульфата калия, 1М.

Ход анализа. Для извлечения нитрат-ионов из почвы 20 г пробы взвешивают с погрешностью не более 0,1 г, переносят в коническую колбу, приливают 50 мл 1М раствора сульфата калия и перемешивают на механическом встряхивателе 3 мин. Полученную суспензию используют для определения нитрат-ионов.

Для построения градуировочного графика готовят растворы с pNO3 2,0; 3,0 и 4,0. Для этого исходный стандартный 0,1М раствор нитрата калия (pN03 1,0) разбавляют в 10 раз 1М раствором сульфата калия. Полученный раствор с pN03 2,0 разбавляют в 10 раз 1М раствором сульфата калия и, наконец, полученный раствор с pN03 3,0 разбавляют в 10 раз 1М раствором сульфата калия.

Приготовленные растворы наливают в три чистых сухих стаканчика и измеряют потенциал нитрат-селективного электрода относительно хлоридсеребряного электрода сравнения, перенося электроды из раствора с меньшей концентрацией в раствор с более высокой концентрацией. Строят градуировочный график в координатах Е (мВ) - pN03. Измеряют потенциал нитрат-селективного электрода в приготовленной вытяжке из почвы и по градуировочному графику находят величину pN03.

Работа 5.3.4. Определение концентрации бромид-ионов с использованием бромид-селективного электрода

Сущность метода. Зависимость потенциала мембранного бромид-селективного электрода от концентрации бромид-ионов в растворе описывается уравнением:



Однако определение концентрации бромид-ионов непосредственно по величине затруднено тем, что значение зависит от ионной силы раствора и ряда других факторов и не всегда известно, а крутизна электродной функции не соответствует строго теоретическому значению Кроме того, значения и особенно со временем могут меняться. Поэтому для определения концентрации бромид-ионов с помощью бромид-селективного электрода последний вначале градуируют по стандартным растворам бромида калия при выбранной постоянной ионной силе раствора, строя градуировочный график в координатах . Такой график должен представлять собой прямую с наклоном ≈ -56 мВ на десятикратное увеличение концентрации. Затем по графику определяют концентрацию бромид-ионов в анализируемом растворе (при той же ионной силе раствора).
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   13

Похожие рефераты:

Методика экономических исследований
Колеснев В. И. Практикум по экономико-математическим методам и моделям : учеб пособие/ В. И. Колеснев; уо "Белорусская государственная...
Практикум " Показательные и логарифмические уравнения ". 11 класс Цели
Цели: систематизировать знания обучающихся по методам решения показательных и логарифмических уравнений; обобщить изученный материал;...
Практикум по спортивной психологии Санкт-Петербург
...
Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии серия «Практикум по психологии»
Учеб пособие/В. Д. Балин, В. К. Гайда, В. К. Горбачевский и др., Под общей ред. А. А. Крылова, с а. Маничева. – Спб: Питер, 2000....
Практикум по гештальттерапии петербург
Фредерик С. Перлз, Пауль Гудмен, Ральф Хефферлин практикум по гештальттерапии: пер с англ
Практикум по биомеханике
Практикум по биомеханике / Н. Б. Сотский, В. Ю. Екимов, В. К. Пономаренко; Бел гос ун-т физ культуры. — Мн.: Бгуфк, 2012. — с
Лекций: 34 Практических: 34 Лабораторных : 0 przi. 8 Практикум по...
Практикум по информатике. А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер. М, «Ауадемия», 2001
Задача повышения профессионализма управленческих кадров, формирование...
Важная роль в данном процессе принадлежит методам активного обучения (мао), среди которых центральное место занимает деловая игра...
Задача повышения профессионализма управленческих кадров, формирование...
Важная роль в данном процессе принадлежит методам активного обучения (мао), среди которых центральное место занимает деловая игра...
Практикум для студентов специальностей 1-36 01 01 «Технология машиностроения»
Практикум содержит планы занятий, практические задания, контрольные вопросы по темам курса, тестовые задания, темы рефератов

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза