POT2MA~1.DOC

I  Wprowadzenie

POTENCJOMETRIA – należy do metod elektroanalitycznych, które obejmują szereg technik pomiarowych, opartych na badaniu reakcji elektrodowych i procesów zachodzących między elektrodami. Podstawę metod elektroanalitycznych stanowi pomiar wielkości elektrycznych (napięcie, natężenie prądu, opór elektryczny) związanych ze stężeniem bądź całkowitą ilością oznaczonej substancji.

METODY  POTENCJOMETRYCZNE – polegają na pomiarze siły elektromotorycznej (SEM) ogniwa złożonego z dwóch elektrod zanurzonych w badanym roztworze. Mierzona SEM zależy w określony sposób od stężenia składnika oznaczonego w roztworze. Podstawą pomiarów jest równanie Nernsta. Zwykle odpowiedzialną za zmiany SEM jest jedna z elektrod zwana wskaźnikową, której potencjał zależy od stężenia oznaczonego jonu. Rozróżniamy potencjometrię bezpośrednią oraz miareczkowanie potencjometryczne.

POTENCJOMETRIA  BEZPOŚREDNIA – oznaczenie stężenia interesującego nas składnika przez pomiar SEM ogniwa z odpowiednią elektrodą wskaźnikową np. pomiar pH za pomocą elektrod jonoselektywnych.

MIARECZKOWANIE  POTENCJOMETRYCZNE – w którym wielkością mierzoną są zmiany siły elektromotorycznej ogniwa w czasie miareczkowania alkacymetrycznego, redoks lub strąceniowego.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest oznaczenie Fe2+ zawartego w roztworze otrzymanym do analizy Oznaczanie zasadowości wody metodą miareczkowania potencjometrycznego polega na określeniu zasadowości związków reagujących zasadowo wobec fenoloftaleiny i oranżu metylowego Zawartości tych związków jest równoważna ilości miligramorównoważników (moli) kwasu mineralnego, zużytego do miareczkowania próby w obecności odpowiedniego wskaźnika lub dokładniej do określenia wartości pH.

Celem ćwiczenia jest oznaczenie stężenia jonów fluorkowych w roztworze za pomocą  jonoselektywnej elektrody fluorkowej .

3.Wykonanie ćwiczenia

a.)  Przygotowujemy analizowany roztwór do miareczkowania W tym celu umieszczamy badany roztwór w zlewce o pojemności 250 cm3  i uzupełnić do 100 cm3 roztworem HCl o stężeniu 2,0 mol/dm3

Przygotowany roztwór umieszczamy na mieszadle magnetycznym podgrzewamy do temperatury 45oC i zanurzamy w nim połączone z potencjometrem elektrody platynową i srebrową.

Podgrzany roztwór miareczkujemy potencjometrycznie roztworem K 2Cr 2O7  o stężeniu 0,01 mol/dm3 dodając porcjami po 0,5 cm3  Notujemy w tabelce sumaryczną liczbę centymetrów sześciennych roztworu miareczkującego i odpowiadającą jej wartość SEM ogniwa pomiarowego Podstawą do oznaczania jest reakcja redoks, przebiegająca w środowisku kwaśnym według schematu;

Cr2O72+ + 6Fe2+ + 14H+             2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

b) Do zlewki o pojemności 200 cm3 ustawionej na mieszadle magnetycznym , odmierzamy 100 cm3 badanej wody i miareczkujemy roztworem kwasu solnego aż do osiągnięcia pH od 8,5 do 8,0 oraz 4,8 do 4,2 dodawać małe porcje roztworu kwasu.

c) Przygotowujemy roztwory wzorcowe NaF o stężeniu 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 mol/dm3 Do kolbki miarowej na 50 cm3 odmierzamy 5 cm3 roztworu NaF i 25 cm3 buforu TISAB. Rozcieńczamy do kreski wodą destylowaną Następne roztwory otrzymujemy przez dziesięciokrotne rozcieńczania  dodając każdorazowo 25 cm3 buforu.

Mierzymy SEM ogniwa pomiarowego w przygotowanych roztworach w czasie mieszania

Przygotowujemy próbki otrzymane do analizy poprzez dodanie 25 cm3 roztworu TISAB oraz uzupełniamy wodą do 50 cm3.

Mierzymy SEM ogniwa pomiarowego w analizowanych próbkach.      

Wykonanie obliczeń

a)     Zawartość Fe2+ w analizowanym roztworze obliczamy na podstawie stechiometrii w równaniu reakcji:

Cr2O72- + 6Fe2+  + 14H+                  2Cr3+ 6Fe3+ 7H2O

2Cr6+ + 6e-               2Cr3+           6

Fe2+ - 1e          Fe3+             1

-2+12+x=6+18

x=14

1mol K2Cr2O7 reaguje z 6 molami Fe2+

1000cm3 K2Cr2O7 --- 0,01 mol K2Cr2O7

15,2 cm3 K2Cr2O7 --- x moli K2Cr2O7

x=1,52*10-4 mol K2Cr2O7

1mol K2Cr2O7 --- 6 moli Fe2+

1,52*10-4 mol K2Cr2O7 --- x moli Fe2+

x= 9,12*10-4 mola Fe2+

1 mol Fe2+ --- 55847 mg

9,12*10-4 mola Fe2+ --- x mg

x=50,93 mg Fe2+

C)

-log CF

-log 10-1 = 1                                          aF=10-1*0,74=7,4*10-2                            -log 7,4*10-2=1,13             

-log 10-2 = 2                                          aF=10-2*0,89=8,9*10-3                            -log 8,9*10-3=2,05

-log 10-3 = 3                                          aF=10-3*0,95=9,5*10-4                            -log 9,5*10-4=3,02

-log 10-4 = 4                                          aF=10-4*0,98=9,8*10-5                            -log 9,8*10-5=4,01

-log 10-5 = 5                                          aF=10-5*0,99=9,9*10-6                            -log 9,9*10-6=5,01

-log 10-6 = 6                                          aF=10-6*1,0=1*10-6                            -log 1*10-6 = 6,00

Z wykresu E=f(-log CF) odczytuję (-log CF), a następnie obliczam CF

-logCF = 1,4

CF = 10-1,4 = 0,03981 [mol/dm3]

Z wykresu odczytuję że zakres pomiarowy czyli zakres prostoliniowy zależności mieści się w przedziale od 1 do 4,5 (-log CF )

B)

Vm. = 22,9 [cm3]

V­p – nie można odczytać z wykresu gdyż wykonane miareczkowanie nie obejmuje zakresu pH =8,3

Zm.= Vm.*100/V=22,9*100/100=22,9[mval/dm3]

Zm.= 2,8*Vm.*100/100=64,12[stopni]

Ponieważ nie możemy odczytać z wykresu wartości V­­p nie możemy również obliczyć zasadowości Zp , ZOH_ , ZHCO_ , ZCO2

Ćwiczenie zostało źle wykonane z powodu dodania zbyt dużej ilości HCl na początku miareczkowania co spowodowało uzyskanie pierwszego wyniku wartości pH na pehametrze niższego niż 8,3.