Учебное пособие: Методи аналізу рідких, твердих і газоподібних речовин

Урок № 99-100 тема: Електрохімічні методи. Класифікація електрохімічних методів і галузі їх використання. Методи електролізу. Ступінь електрогравіметричного аналізу. Установка для електрогравіметричного аналізу. Кулонометрія. Основи методу – закони Фарадея. Кулонометрія при постійному потенціалі. Кулонометрія при постійній силі струму. Умови введення електролізу. Схеми установки для кулонометричного аналізу. Схеми установки для кулонометричного аналізу. Приклади кількісних визначень

Електроваговий метод аналізу

Метод оснований на електролізі розчинів. Для електролізу використовують електроди (платинові), бо до них ставлять такі вимоги:

·  Електроди не повинні вступати в реакцію з аналізуючою речовиною;

·  Не повинні окислюватися киснем, повітрям.

Таким вимогам відповідають платинові електроди, осад що утворився, повинен щільно прилягати до електродів.

Визначення міді в розчині сульфату міді

Електроваговий метод визначення міді полягає на відділенні міді з кислого розчину на платиновому катоді за допомогою електролізу:

Сu+2е=Сu

Катодом служить платинова сітка анодом-платинова спіраль. Для цього їх поміщають на димний гас в гарячий розчин 1:1 нітратної кислоти і промивають дистильованою водою. Катод крім цього обробляють спиртом, ефіром висушують і витримують у ваговій кімнаті деякий час, після чого зважують на аналітичних вагах. Складають прилад: джерелом струму служить свинцевий акумулятор, який дає напругу приблизно 2В. Беруть чистий стакан на 150 мл в який поміщають розчин сульфату купруму, який містить 0,1-0,15 купруму. Приливають до нього 7-8 мл 2н розчину нітратної кислоти і 3 мл розбавленого розчину сульфатної кислоти (1:4). Потім опускають в стакан платиновий сітчатий електрод(катод) і закріплюють його так, щоб не торкався дна стакана і стінок. Другий – електродоплатинову спіраль(анод) – закріплюють так, щоб він був у центрі сітчатого електрода. Після цього потрібно розбавити аналізуючий розчин водою, щоб рівень рідини в стакані був приблизно на 1 см нижче верхнього краю сітки. Стакан нагрівають скляними пластинками. Для того, щоб розчин не розбризкувався. Потім сітчатий катод приєднують до негативного, а спіраль-анод до позитивного полюсу джерела струму. Розчин підігрівають слабким полум’ям пальника не вище 60̊ С, бо Сu почне розчинятися. Електроліз потрібно продовжити до тих пір, поки розчин знебарвиться , після того потрібно провірити повноту осадження міді якісною реакцією з К4(FeCN6).Переконавшись в повноті осадження міді приступають до промивання електродів, не виключати струм. В стаканах на 150 мл з дистильованою водою швидко переносять електроди. Склянку з водою піднімають на стільки, щоб електроди були повністю зануренні у воді. Через 1-2 хв промивання повторюють. Слідкуючи за тим, щоб електроди залишались на повітрі всього декілька секунд. Міняють воду 3-4 рази до припинення виділення на аноді бульбашок. Після цього включають струм. Катод промивають спиртом, ефіром і швидко висушують над стінкою, чи у муфельній печі з закритими дверима. Після першого зважування катод потрібно ще раз пропустити і зважити до постійної маси. По різниці мас катода до і після електролізу визначають кількість купруму.

Кулонометричний аналіз

Оснований на вимірюванні кількості електрики витраченої на електроліз. При прямому кулонометричному аналізі аналізуючи речовина реагує безпосередньо на електродах. При цьому використовують такі типи хімічних реакцій:

Ø  нейтралізації;

Ø  осадження;

Ø  окислення відновлення;

Ø  комплексоутворення.

Для виявлення кінцевої точки титрування використовують індикатори, або електрохімічні методи. Завдання полягає в точному визначенні кінця титрування, визначення наявності електрики, яка пішла на титрування і визначення вмісту аналізуючої речовини.

Для кулонометричного титрування складають установку в яку входять:

Ø  джерело струму;

Ø  реостат;

Ø  мікроамперметир;

Ø  перемикач;

Ø  опір потенціометра;

Ø  комірка;

Ø  генераторний електрод;

Ø  індикаторний електрод;

Ø  електрод порівняння;

Ø  допоміжний електрод;

Ø  амперметр.

В основі цього методу лежать закон Фарадея із якого визначають масу проредагованої речовини:

m=1/f*A/n*Q

m – кількість проредагованої речовини;

n – кількість відомих чи приєднаних електронів;

f – число Фарадея 96500 кл – електрики чи 26,8 А год;

Q – кількість електрики;

A – атомна маса розчину.

Кулонометричний аналіз використовують в тих випадках, коли в результаті електролізу утворюються як розчинні так і нерозчинні сполуки. Електроліз ведуть при малому струмі, кількість речовини, що визначається повинна бути малою, щоб аналіз не забрав багато часу і був точним.

Кулонометричне титрування

Воно використовується тоді, коли аналізуючи речовина не бере участь безпосередньо в аналітичній реакції. В аналізуючий розчин добавляють допоміжний реагент, який окислюється чи відновлюється на електродах, а потім реагує з аналізуючою речовиною. Відбувається титрування аналцзуючого розчину тим реактивом, який утворився в результаті електролізу. За кількістю витраченого реагента судять по кількості електрики, яка витрачена на електроліз, так проводиться титрування.

Урок № 101-102 тема: Кондуктометрія. Сутність методу. Електропровідність розчинів, її залежність від концентрації. Апаратура для вимірювання електропровідності розчинів. Кондуктометричне титрування

Вона основана на вимірюванні електропровідності розчинів. Розрізняють еквівалентну і питому електропровідність.

Питома електропровідність – це електропровідність розчину, який міститься між плоскими електродами, що знаходяться на віддалі на 1 см один від одного.

Еквівалентна електропровідність – це питома електропровідність 0,1 н розчину в електроліті.

Електропровідність розчину крім концентрації залежить ще від продуктивності йону електроліту. Чим швидше рухається йон, тим більший електричний струм проходить через розчин. Кондуктометричний аналіз проводять за допомогою кондуктометрів – приладів, які вимірюють опір розчину. По величині опору легко визначити електропровідність розчину, яка вимірюється:

L=1/R Ом

Кондуктометри (солеміри) побудовані по мостовій схемі да в комірку з розчином опускають електроди, які вмонтовані в плече моста. Міст складається із реохорда – натягнута дротина, по якій рухається бігунець постійного опору R, і вимірювального «нуль приладу» поміщеного в діагональ моста. До точок А і В підключають електричний струм і пересувають движок реохорда, знаходять точку в якій вимірювальний прилад покаже відсутність напруги (нуль). В цей момент опір комірки Rx так відноситься до постійного струму Rc, як опір плеча реохорда (дротина Lx) до опору плеча Lc:

Rc/Lc=Rx/Lx Rx=Rc*Lx/Lc

Знайшовши Rx по формулі L=1/R знаходимо L, а по калібрувальному графіку визначаємо концентрацію розчину.

Кондуктометричне титрування

Його застосовують головним образом при реакціях нейтралізації, осадження і комплексоутворення. За допомогою кондуктометричного титрування можна визначити речовини, які не можна виконати звичайними способами об’ємного аналізу: аналіз суміші сірчаної і соляної кислот, суміші хлоридів і бромідів.

Точний об’єм аналізую чого розчину поміщають в електролітичну комірку і вимірюють його електропровідність. Результати титрування вносять в таблицю і будують графік кондуктометричного титрування: по осі абсцис відкладають об’єм прибавленого робочого розчину, а по осі ординат – електропровідність. Побудована таким чином крива кондуктометричного титрування показує зміни електропровідності розчину в ході титрування. В точці еквівалентності характер кривої змінюється переломом чи вигином кривої. Вміст аналізуючої речовини визначають за формулою:

Nx=V*N/Vx

Vx – об’єм аналізую чого розчину, взятого для аналізу, мл;

Nx – концентрація аналізую чого розчину, г*екв/л;

V – об’єм робочого розчину витраченого на титрування до ТЕ, мл;

N – концентрація робочого розчину.

Урок № 103-104 тема: Потенцірметрія. Сутність методу і галузі його використання. Залежність потенціалу електроду від концентраціх іонів. Індикаторний електрод і електрод порівняння. Іонометрія, рН-метрія. Іоноселективні електроди

Цей метод оснований на вимірюванні електричного потенціалу, який виникає на електродах опущених в розчин з аналізуючою речовиною. Електричний потенціал виникає на електродах реакції окислення відновлення, його величина Е визначається рівнянням Нернста:

Е=Ео + 0,059/n lg [окисник]/[відновник]

Ео – стандартний потенціал;

n – число електронів.

Величина стандартного потенціалу окислення відновлення визначається по відношенню до Н електрода, вимірюється зі зміною потенціалу водневих іонів в розчині. В потенціометричному аналізі використовують скляні електроди, потенціал, яких залежить від потенціалу водневих іонів. Скляний електрод складається із скляної трубки із шариком на кінці. В трубці 0,1 н розчин хлориду калію і срібна дротина.

Для проведення потенціометричних визначень в аналізу чий розчин потрібно опустити два електроди робочий і електрод порівняння, потенціал якого постійний. В якості робочого електроду в потенціометрії використовують скляний електрод. Порівняльним електродом служить каломейний чи хлор срібний електрод. Каломейний електрод являє собою скляну посудину на дно якої налита ртуть, поверх ртуті знаходиться паста із каломею Hg2Cl2 і налитий насичений розчин хлориду калію. В ртуть опущена дротина для контакту з приладом. Хлоро срібний являє собою скляну трубку в якій запаяна срібна дротина, покрита шаром хлориду срібла і занурена в розчин хлориду калію. Контакт електрода з розчином відбувається через листок із азбестової нитки змоченої хлорижом калію.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12