Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Потенциометрическое кислотно–основное титрованиеСтр 1 из 2Следующая ⇒
Потенциометрия
Потенциометрический метод анализа основан на измерении равновесного электродного потенциала и нахождении эависимости между его величиной и концентрацией, точнее, активностью потенциалопределяющего компонента в растворе. Возникновение электродного потенциала связано с электрохимическим процессом, происходящим на границе раздела электрод – раствор. Индикаторный (рабочий) электрод – электрод, потенциал которого зависит от концентрации (активности) определяемого соединения в растворе в соответствии с уравнением Нернста. В качестве индикаторного электрода используют стеклянные, металлические, мембранные электроды. Практически невозможно измерять потенциалы отдельного электрода. Поэтому необходимо составить гальванический элемент (электрохимическую ячейку) из двух полуэлементов с электродами, между которыми возникает разность потенциалов, при этом потенциал одного электрода постоянен и заранее известен. Такие электроды, относительно которых определяют потенциал индикаторного электрода, носят название электродов сравнения. По международному соглашению в качестве стандартного электрода сравнения принят стандартный водородный электрод. Но так как водородный электрод малопригоден в обычных условиях работы (трудоемкость его приготовления), то на практике используют другие электроды сравнения, например, насыщенный каломельный электрод или хлоридсеребряный электрод. Наиболее распространен хлоридсеребряный электрод сравнения, который представляет собой серебряную проволоку с нанесенным хлоридом серебра. Электрод погружают в раствор хлорида калия, который находится в сосуде, связанном солевым мостиком с анализируемым раствором. При работе с хлоридсеребряным электродом необходимо следить за тем, чтобы внутренний сосуд был заполнен насыщенным раствором хлорида калия. Потенциометрические измерения проводят с помощью потенциометров. Большинство применяемых потенциометров рассчитано на измерение рН, поэтому их называют рН–метрами. По назначению потенциометрический метод анализа может быть классифицирован как прямая потенциометрия и как потенциометрическое титрование. Прямая потенциометрия – метод, основанный на измерении точной величины электродного потенциала и нахождению по уравнению Нернста активности потенциалопределяющего иона в растворе. Наиболее важная область применения прямой потенциометрии – ионометрия.
Широкое применение в практике аналитической химии нашел другой раздел потенциометрии, известный под названием потенциометрическое титрование. Потенциометрическое титрование – способ определения концентрации определяемого компонента в растворе путем наблюдения за изменением потенциала индикаторного электрода, находящегося в равновесии с определяемым ионом. Анализируемый раствор титруют, измеряя в процессе титрования потенциал электрода, который изменяется с изменением доли прореагировавших веществ, причем наиболее заметно в точке эквивалентности. При потенциометрическом титровании могут быть использованы все типы химических реакций: кислотно–основные, окислительно–восстановительные, осаждения и комплексообразования, которые должны удовлетворять следующим требованиям: – титруемое вещество и титрант должны реагировать между собой в стехиометрическом соотношении; – должен применяться доступный индикаторный электрод; – реакция должна протекать количественно (константа равновесия должна быть большой); – равновесие между реагирующими компонентами и индикаторным электродом должно устанавливаться быстро.
В потенциометрическом титровании в качестве индикатора используют электроды потенциометра, опущенные в титруемый раствор. При этом применяют электроды, чувствительные к титруемым ионам. В процессе титрования изменяется концентрация ионов, что регистрируется на шкале измерительного прибора потенциометра. Записав показания потенциометра в единицах рН или мВ, строят график их зависимости от объема титранта (кривую титрования), определяют точку эквивалентности и объем титранта, израсходованный на титрование. Точку эквивалентности определяют: а) строя зависимость изменения потенциала от объема прибавленного титранта (интегральную кривую титрования) и находя среднюю точку участка, соответствующую вертикальному подъему кривой (рисунок, кривая а);
б) рассчитывая изменение потенциала на единицу изменения объема (∆E/∆V), т.е. строя кривую титрования в дифференциальной форме в координатах ∆E/∆V – V. Максимум на такой кривой соответствует точке эквивалентности (рисунок, кривая б); в) определяя точку, когда вторая производная потенциала по объему (∆2E/∆V2) будет равна нулю (рисунок, кривая в) – это более точный способ определения точки эквивалентности.
Ход работы
Потенциометрическое титрование Fe2+ 1. Получите у лаборанта мерную колбу с раствором соли железа(II), доведите до метки дистиллированной водой и хорошо перемешайте. 2. Заполните бюретку стандартным раствором K2Cr2O7. 3. В стакан для титрования пипеткой отмерьте раствор соли Fe2+, погрузите в него платиновый и хлоридсеребряный электроды и ротор магнитной мешалки. 3. Первое титрование ориентировочное. К раствору Fe2+ добавляйте по 1 мл раствора K2Cr2O7 и измеряйте ЭДС после каждого добавления титранта. Результаты занесите в табл. 1. Таблица 1 Результаты ориентировочного титрования раствора Fe2+ дихроматом калия V(Fe2+) = C(1/6K2Cr2O7) =
Постройте кривую титрования и по результатам ориентировочного титрования определите примерное положение скачка титрования и точки эквивалентности. 4. При втором титровании добавьте к аликвоте анализируемого раствора объем титранта, соответствующий началу скачка, а затем проводите титрование, приливая по 0,1 мл титранта и измеряя ЭДС после установления постоянного значения показаний прибора. Результаты измерений занесите в табл. 2. Таблица 2 Результаты точного титрования раствора Fe2+ раствором K2Cr2O7 V(Fe2+) = C(1/6K2Cr2O7) =
5. Постройте дифференциальную кривую титрования, определите V(K2Cr2O7)т.э. и рассчитайте массу Fe3+ в анализируемом растворе.
Вопросы для допуска к выполнению лабораторных работ по потенциометрии
1. Как классифицируются электрохимические методы анализа?
2. На чем основаны потенциометрические методы анализа?
3. Какие функции выполняют индикаторные электроды и какие – электроды сравнения? 4. Устройство стеклянного электрода. 5. Устройство хлорид-серебряного электрода
6. Какие индикаторные электроды могут быть использованы для определения рН?
7. В каких координатах следует строить градуировочный график в методе прямой потенциометрии, чтобы он был линейным?
8. В каких координатах строят кривые потенциометрического титрования? Чем обусловливается выбор координат?
9. Назовите соответствующие пары электродов и приведите примеры потенциометрического титрования с использованием: а) реакций кислотно-основного взаимодействия; б) реакций осаждения; в) реакций окисления-восстановления.
10. Почему невозможно точное определение содержания HCl и CH3COOH в водном растворе при их совместном присутствии методом кислотно-основного титрования? Каким приемом устраняется это препятствие?
11. По каким формулам рассчитывают массы хлороводородной и уксусной кислот при их определении методом потенциометрического кислотно-основного титрования?
12. Почему при титровании ортофосфорной кислоты щелочью на кривой титрования наблюдается только два скачка титрования?
13. Почему при титровании смеси Cl– и I– –ионов раствором нитрата серебра вначале осаждаются I– –ионы, а затем Cl– –ионы?
Потенциометрия
Потенциометрический метод анализа основан на измерении равновесного электродного потенциала и нахождении эависимости между его величиной и концентрацией, точнее, активностью потенциалопределяющего компонента в растворе. Возникновение электродного потенциала связано с электрохимическим процессом, происходящим на границе раздела электрод – раствор. Индикаторный (рабочий) электрод – электрод, потенциал которого зависит от концентрации (активности) определяемого соединения в растворе в соответствии с уравнением Нернста. В качестве индикаторного электрода используют стеклянные, металлические, мембранные электроды. Практически невозможно измерять потенциалы отдельного электрода. Поэтому необходимо составить гальванический элемент (электрохимическую ячейку) из двух полуэлементов с электродами, между которыми возникает разность потенциалов, при этом потенциал одного электрода постоянен и заранее известен. Такие электроды, относительно которых определяют потенциал индикаторного электрода, носят название электродов сравнения. По международному соглашению в качестве стандартного электрода сравнения принят стандартный водородный электрод. Но так как водородный электрод малопригоден в обычных условиях работы (трудоемкость его приготовления), то на практике используют другие электроды сравнения, например, насыщенный каломельный электрод или хлоридсеребряный электрод. Наиболее распространен хлоридсеребряный электрод сравнения, который представляет собой серебряную проволоку с нанесенным хлоридом серебра. Электрод погружают в раствор хлорида калия, который находится в сосуде, связанном солевым мостиком с анализируемым раствором. При работе с хлоридсеребряным электродом необходимо следить за тем, чтобы внутренний сосуд был заполнен насыщенным раствором хлорида калия. Потенциометрические измерения проводят с помощью потенциометров. Большинство применяемых потенциометров рассчитано на измерение рН, поэтому их называют рН–метрами. По назначению потенциометрический метод анализа может быть классифицирован как прямая потенциометрия и как потенциометрическое титрование.
Прямая потенциометрия – метод, основанный на измерении точной величины электродного потенциала и нахождению по уравнению Нернста активности потенциалопределяющего иона в растворе. Наиболее важная область применения прямой потенциометрии – ионометрия. Широкое применение в практике аналитической химии нашел другой раздел потенциометрии, известный под названием потенциометрическое титрование. Потенциометрическое титрование – способ определения концентрации определяемого компонента в растворе путем наблюдения за изменением потенциала индикаторного электрода, находящегося в равновесии с определяемым ионом. Анализируемый раствор титруют, измеряя в процессе титрования потенциал электрода, который изменяется с изменением доли прореагировавших веществ, причем наиболее заметно в точке эквивалентности. При потенциометрическом титровании могут быть использованы все типы химических реакций: кислотно–основные, окислительно–восстановительные, осаждения и комплексообразования, которые должны удовлетворять следующим требованиям: – титруемое вещество и титрант должны реагировать между собой в стехиометрическом соотношении; – должен применяться доступный индикаторный электрод; – реакция должна протекать количественно (константа равновесия должна быть большой); – равновесие между реагирующими компонентами и индикаторным электродом должно устанавливаться быстро.
В потенциометрическом титровании в качестве индикатора используют электроды потенциометра, опущенные в титруемый раствор. При этом применяют электроды, чувствительные к титруемым ионам. В процессе титрования изменяется концентрация ионов, что регистрируется на шкале измерительного прибора потенциометра. Записав показания потенциометра в единицах рН или мВ, строят график их зависимости от объема титранта (кривую титрования), определяют точку эквивалентности и объем титранта, израсходованный на титрование. Точку эквивалентности определяют: а) строя зависимость изменения потенциала от объема прибавленного титранта (интегральную кривую титрования) и находя среднюю точку участка, соответствующую вертикальному подъему кривой (рисунок, кривая а); б) рассчитывая изменение потенциала на единицу изменения объема (∆E/∆V), т.е. строя кривую титрования в дифференциальной форме в координатах ∆E/∆V – V. Максимум на такой кривой соответствует точке эквивалентности (рисунок, кривая б); в) определяя точку, когда вторая производная потенциала по объему (∆2E/∆V2) будет равна нулю (рисунок, кривая в) – это более точный способ определения точки эквивалентности.
Потенциометрическое кислотно–основное титрование Кривые потенциометрического кислотно–основного титрования показывают изменение рН раствора в ходе титрования. Форма кривой титрования, положение точки эквивалентности, величина скачка потенциала (рН) на кривой титрования зависят от силы кислоты и основания и состава раствора.
Потенциометрическое титрование удобно для определения очень слабых кислот и оснований, когда применение цветных индикаторов, меняющих окраску в интервале двух единиц рН, приводят к значительным ошибкам, а также для определения смесей слабых кислот (оснований) или многоосновных кислот, если соответствующие константы диссоциации компонентов отличаются друг от друга по меньшей мере на четыре порядка. Точное определение сильной кислоты в смеси сильной и слабой кислот возможно, если Ка слабой кислоты меньше или равна 10–5. В качестве индикаторного электрода применяют любой электрод, потенциал которого является функцией концентрации ионов водорода: водородный, хингидронный, сурьмяной, стеклянный. Чаще всего в кислотно–основном титровании в качестве индикаторного электрода используют стеклянный электрод, представляющий собой тонкостенный шарик из специального стекла. Шарик припаян к стеклянной трубке (корпусу электрода). Внутри шарика находится 0,1 моль/л раствор HCl и серебряная проволочка, покрытая хлоридом серебра (хлоридсеребряный электрод), посредством которой электрод присоединяется к измерительному прибору. Стеклянный электрод в паре с электродом сравнения (хлоридсеребряным электродом), погруженные в анализируемый раствор, образуют электрохимическую ячейку. Величина ЭДС в такой ячейке зависит от активности ионов водорода в растворе: E = K – 0,059·lg a (H3O+) = K + 0,059·pH, где К – постоянная, связанная с неоднородностью стеклянной мембраны. Стеклянные электроды хранят в воде или в растворе KCl. Высыхание нарушает стабильную работу электрода и требует предварительного длительного замачивания.
|
|||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 3726; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.223.159.235 (0.033 с.) |