Методические разработки предназначены для студентов 2 курса агрономического факультета
|
Скачать 0.67 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный аграрный университет Агрономический факультет Кафедра общей химии ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Потенциометрия Практическое руководство Казань-2010 УДК 547 ББК 24 Г 77 Составители: доц. Сагитова Р.Н. доц. Кравцова Р.И. ст. преп. Давлетшина Л.Н. Рецензенты: Билалова А.С., доцент кафедры агрохимии и почвоведения КазГАУ Гильманшина С.И., д.п.н., к.х.н., кафедра химии ТГПУ Методические разработки утверждены и рекомендованы к печати на заседании кафедры общей химии от 21.11.09, протокол № 3 и учебно-методической комиссии агрофака от 23.11.09, протокол № 3 Методические разработки предназначены для студентов 2 курса агрономического факультета УДК 547 ББК 24 Г 77 ©Казанский государственный аграрный университет, 2010 ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА Потенциометрия — метод определения концентраций веществ, основанный на измерении ЭДС обратимых гальванических элементов. В схему потенциометрических измерений входят:
Классификация методов потенциометрического анализа На практике используют два аналитических метода:
В первом варианте (прямая потенциометрия) измеряют равновесный потенциал индикаторного электрода в анализируемом растворе, а затем используют полученное значение потенциала индикаторного электрода для вычисления концентрации анализируемого иона в растворе. При потенциометрическом титровании происходит изменение активности химических веществ (в том числе и анализируемого иона), что приводит к изменению потенциала индикаторного электрода. Вблизи точки эквивалентности происходит резкое изменение (скачок) потенциала индикаторного электрода. Это наблюдается, конечно, лишь тогда, когда хотя бы один из компонентов реакции титрования является участником электродной реакции.  - 3 - Прямая потенциометрия  рН-метрия В настоящее время рН считается характеристикой активности ионов водорода  : Для определения рН потенциометрическим методом составляют ячейку из стеклянного индикаторного электрода и хлоридсеребряного электрода сравнения, которые погружают в один и тот же испытуемый раствор. При работе со стеклянным электродом используют метод градуировки электрода. Примечание. Первичным электродом для измерения рН является водородный электрод (используется в специализированных лабораториях). Иногда для измерения рН растворов используют сурьмяный электрод или хингидронный электрод. Ионометрия В методе ионометрии в качестве индикаторного используют ионоселективные электроды с подходящей электродной функцией, в качестве электрода сравнения – хлоридсеребряный электрод (значительно реже – каломельный электрод). Широкое применение получили ионоселективные электроды: фторид-селективный (F- - селективный), нитрат-селективный (NO3- - селективный), калий-селективный (К+ - селективный), газочувствительные электроды (определение аммиака NH3, сероводорода H2S …), ферментные электроды (определение мочевины, глюкозы …). Основными характеристиками ионоселективных электродов являются
Электрод имеет нернстовскую электродную функцию в интервале активности (концентрации), где зависимость потенциала рА (-lgaA) линейна и имеет угловой коэффициент (крутизна) s = 0.059/zA мВ/рА (250С). Протяженность этого интервала зависит от природы мембраны.
Селективность электрода определяется коэффициентом селективности. Коэффициент селективности (ki) характеризует способность ионоселективного электрода отличать определяемый ион (А) от посторонних ионов (i).
Время отклика – время установления стационарного потенциала. - 4 - Если ионоселективный электрод в паре с соответствующим электродом сравнения помещен в раствор, содержащий анализируемый ион, то потенциал индикаторного электрода можно описать: s – угловой коэффициент (крутизна) электродной функции,  aA – активная концентрация иона А. Е – ЭДС гальванической цепи (измеряют при помощи специального прибора – иономера) Еинд – потенциал индикаторного электрода Еср – потенциал электрода сравнения (потенциал электрода сравнения должен быть известен, у насыщенного хлоридсеребряного электрода потенциал Еинд = +0,201 В) Ед – диффузионный потенциал На практике для установления связи между потенциалом индикаторного электрода (ЭДС гальванической цепи) и концентрацией (активностью) ионов в растворе используют два приема:
Метод градуировочного графика. При расчетах Еинд используется активность ионов, но в результатах анализа необходимо указывать концентрацию вещества, поэтому в анализируемый раствор обычно вводят избыток индифферентного электролита (метод постоянной ионной силы). Использование индифферентного (фонового) электролита обеспечивает постоянство ионной силы, как в стандартных, так и в исследуемых растворах. В этих условиях можно использовать графическую зависимость Е - lgcм (или E – pc, где рс = -lgcм) (t0 = 250C) или  Еинд – потенциал индикатоного электрода, В (или мВ) Е – ЭДС гальванической цепи, В (или мВ) cM – концентрация анализирумого иона А, моль/л s – угловой коэффициент (крутизна) электродной функции,  a – константа zA – заряд анализируемого иона В методе градуировочного графика строят прямую в координатах Е – lgсМ. Для построения градуировочного графика измеряют ЭДС гальванической цепи в стандартных растворах с постоянной ионной силой и с известной концентрацией анализируемого иона. Концентрации стандартных растворов подбирают таким образом, чтобы график имел линейную зависимость. Затем определяют ЭДС цепи в анализируемом растворе. Метод добавок. Оптимальным в случае анализа растворов сложного состава является метод добавок, основанный на измерении потенциала электрода в анализируемом растворе (Е1) и после введения стандартного раствора (Е2). - 5 - Метод добавок автоматически учитывает влияние третьих компонентов и позволяет находить концентрацию очень разбавленных растворов. Косвенная потенциометрия (потенциометрическое титрование) Потенциометрическое титрование Потенциометрическое титрование основано на регистрации изменения потенциала индикаторного электрода в процессе химической реакции между определяемым компонентом и титрантом. Вблизи точки эквивалентности происходит резкое изменение (скачок) потенциала. Это наблюдается, конечно, лишь тогда, когда хотя бы один из реагентов (или один из продуктов реакции) является участником электродного процесса. Конечную точку титрования находят по скачку потенциала, отвечающему моменту завершения реакции. Для потенциометрического титрования собирают цепь из индикаторного электрода в анализируемом растворе и электрода сравнения. По результатам титрования обычно строят кривые титрования, с помощью которых определяют точку эквивалентности. Определение точки эквивалентности:
 - 6 - Используются четыре типа химических реакций (четыре метода титрования)
Кислотно-основное титрование. Индикаторный электрод – стеклянный электрод (иногда сурьмяный, хингидронный, водородный). Электрод сравнения – хлоридсеребряный (иногда – каломельный). Потенциометрическая индикация конечной точки титрования позволяет дифференцированно титровать смеси кислот и оснований, либо многоосновных кислот (оснований) с погрешностью до 0.1%, если К1:К2 ≥ 104, при этом константа диссоциации слабой кислоты (основания) не должна быть меньше n∙10-8. Окислительно-восстановительное титрование. В окислительно-восстановительном титровании в качестве индикаторного электрода используют электрод из инертного металла (платина, золото). Для получения отчетливого скачка на кривой титрования необходимо, чтобы разность стандартных (реальных) потенциалов окислительно-восстановительных пар титруемого компонента и титранта была достаточно велика: ∆Е > 0.36 В при титровании с погрешностью 0.1%, если n1=n2=1. Желательно, чтобы хотя бы одна из полуреакций была обратимой. При титровании не рекомендуется измерять потенциал до прибавления титранта и вблизи точки эквивалентности, так как в этот момент из-за отсутствия одной из форм (окисленной или восстановленной) полуреакции образуется смешанная окислительно-восстановительная пара, где роль отсутствующей окисленной формы выполняет растворенный кислород, а роль отсутствующей восстановленной формы – вода. Приобретаемый смешанный потенциал неустойчив, поэтому его трудно измерить. Для осуществления дифференцированного определения компонентов смеси необходимо соблюдение двух условий.
 - 7 - Титрование по методу осаждения. Для проведения титрования по методу осаждения используют электроды I-го, II-го рода, либо ионоселективные электроды, обратимые к определяемому иону или титранту. Дифференцированное определение смеси нескольких ионов возможно, если значения произведений растворимости (Кs) различаются последовательно образующихся при титровании осадков отличаются не менее чем в 1000 раз (погрешность титрования 0.1%) при равенстве начальных концентраций титруемых компонентов. Преимущества метода потенциометрического титрования.
Недостатки потенциометрического титрования:
рН-метрия Лабораторная работа №1 Определение рН растворов с помощью стеклянного электрода Литература:
Цель работы: определение рН раствора потенциометрическим методом с использованием стеклянного электрода. Освоение приемов работы на рН-метре. Реактивы и оборудование
- 8 - Сущность работы Для потенциометрического определение рН возможно использование водородного, стеклянного и хингидронного электрода. Эксплуатация стеклянного электрода имеет ряд особенностей:
Выполнение работы
|
Похожие:
 |
Ковшило Д. Ф., Берзегова Л. Ю. Методические разработки по английскому... Методические разработки предназначены для студентов 1 курса, продолжающих изучение английского языка на стоматологическом факультете.... |
 |
Методические указания для студентов 2 курса судомеханического факультета заочного отделения Методические указания предназначены для студентов 2 курса смф заочного отделения и составлены для организации работы студентов-заочников... |
|
Методические рекомендации по чтению на английском языке для студентов 2 курса факультета Ухина Н. Г. Методические рекомендации по чтению на английском языке для студентов 2 курса факультета спорта и адаптивной физической... |
|
Методические указания предназначены для руководителей практики и... Составители: Заведующая кафедрой терапевтической стоматологии к м н., доцент Кочкина Н. Н., к м н., доцент Демина Р. Р |
|
Методические разработки практических занятий для студентов по анестезиологии... Гбоу впо нижгма минздравсоцразвития России кафедра госпитальной хирургии им. Б. А. Королёва |
|
Методические рекомендации по производственной практике «помощник... Программа производственной практики студентов III курса стоматологического факультета |
|
Методические рекомендации по изучению дисциплины для студентов 1... Методические рекомендации предназначены для студентов, изучающих курс «Русский язык и культура речи». Методические рекомендации включают... |
|
Методические указания: профессиональный английский язык для студентов... Методические указания предназначены для студентов 5 и 6 курсов обучающихся по специальности "Экономика и управление на предприятии... |
|
Н. А. Ульянова Строительные машины Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу строительные машины для студентов 4-го курса факультета... |
|
Методические рекомендации по организации изучения самостоятельной... Программа, методические указания по изучению курса и задания к курсовой и контрольным работам для студентов профиля Летная эксплуатация... |
|
Методические указания предназначены для руководителей практики и... Составители: Заведующая кафедрой терапевтической стоматологии к м н., доцент Кочкина Н. Н., к м н., доцент Демина Р. Р., ассистент... |
|
Методические указания для студентов 1 курса заочного отделения по... Методические указания для студентов 1 курса заочного отделения юридического факультета (1 семестр). – Казань: Издательство Института... |
|
Методические рекомендации по организации изучения самостоятельной... Программа, методические указания по изучению курса и задания к курсовой и контрольным работам для студентов специализации Организация... |
|
Практика студентов энергетического факультета Методические указания предназначены для организации и проведения всех видов практики студентов энергетического факультета и составлены... |
|
Т. А. Владимирова Е. В. Воронина Методические указания предназначены для студентов факультета Экономики специальности «Финансы и кредит», в рамках курса «Финансы... |
|
Методические разработки к практическим занятиям по дерматовенерологии,... ... |