ĆWICZENIE 1 OZNACZANIE SODU I WAPNIA. FOTOMETRIA PŁOMIENIOWA

Transkrypt

1 ĆWICZENIE 1 WSTĘP: OZNACZANIE SODU I WAPNIA. FOTOMETRIA PŁOMIENIOWA W celu oznaczenia sodu metodą spektrofotometrii płomieniowej wykorzystuje się rezonansowe linie dubletu: 589,59 nm odpowiadającą przejściu 3 2 S 1/2-3 2 P 1/2 oraz 589,00 nm odpowiadającą przejściu 3 2 S 1/2-3 2 P 3/2. Pomiarów emisji dokonujemy stosując filtr interferencyjny Na 589. Przy oznaczeniu wapnia wykorzystać można zarówno linię atomową 422,7 nm, odpowiadającą przejściu 1S 0-1P 0, jak również pasmo cząsteczkowe 622 nm lub rzadziej 554 nm. Należy przy tym pamiętać, że przy długości fali 423 nm trzeba stosować płomień acetylenowy lub inny o wysokiej temperaturze. Stosując gaz świetlny lub propan-butan w mieszaninie z powietrzem oznacza się wapń najczęściej na podstawie pasma cząsteczkowego 622 nm. Oznaczanie sodu i wapnia w wodzie przeprowadza się w oparciu o linie rezonansowe sodu oraz pasmo cząsteczkowe wapnia stosując odpowiednie filtry interferencyjne Na 589 i Ca 625. WYKONANIE OZNACZENIA: Z roztworów zawierających 0,1 mol/dm 3 sodu i 0,1 mol/dm 3 wapnia przygotować w kolbkach na 50 ml bezpośrednio przed przystąpieniem do pomiarów po około 20 ml wzorców o następujących stężeniach (metodą kolejnych rozcieńczeń) tabela poniżej. Roztwór w kolbce F zawierający nieznaną ilość jonów sodu i wapnia rozcieńczyć wodą do kreski. Zmierzyć emisję roztworów wzorcowych, otrzymanej próbki oraz wody wodociągowej stosując filtry interferencyjne Na 589 i Ca 625. OPRACOWANIE WYNIKÓW: Wyniki pomiarów zapisać w formie tabeli, po czym wykreślić wartości emisji zarówno dla sodu jak i wapnia jako funkcje stężenia (w mg/l) Otrzymane wykresy stanowić będą krzywe kalibracyjne. Stężenie sodu i wapnia w wodzie wodociągowej odczytać z krzywej kalibracyjnej. Podać masę sodu i wapnia w otrzymanej próbce. Na + Ca 2+ mol/l mg/l emisja mol/l mg/l emisja 5* * ,8 2* * ,4 1* * ,2 5* ,5 1* ,1 2*10-4 4,6 5* *10-4 2,3 2* *10-5 1,2 próbka próbka woda wodociągowa woda wodociągowa

2 WYMAGANIA KOLOKWIALNE: 1. Widmo emisyjne a budowa atomu; porównanie z widmem absorpcyjnym 2. Warunki wzbudzenia. 3. Aparatura i technika oznaczania w fotometrii płomieniowej. Uwaga! Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy wykazać się znajomością obsługi fotometru płomieniowego i zasad postępowania ze sprężonymi gazami. INSTRUKCJA OBSŁUGI FOTOMETRU PŁOMIENIOWEGO FLAPHO 4 I. Doprowadzenie gazów i włączenie przyrządu. 1. Doprowadzenie gazów. Uwaga! W pierwszej kolejności doprowadza się powietrze sprężone (szare oznaczenie - niebieski przewód giętki), a następnie doprowadza się propan-butan (czerwone oznaczeniepomarańczowy przewód giętki). Wstrzymanie dopływu powietrza sprężonego i propanu odbywa się w odwrotnej kolejności. Doprowadzenie powietrza sprężonego otworzyć zawór butli, otworzyć zawór manometryczny, z prawej strony przyrządu kręcić górną śrubą dociskową (9) do przodu aż do oporu, nastawić natężenie przepływu powietrza sprężonego (około 280 l/h) za pomocą oznaczonej szarym punktem śruby nastawczej (10). Natężenie przepływu odczytuje się na lewym przepływomierzu (18). Doprowadzenie propanu i zapalenie płomienia przestawić przełącznik (15) w oznaczone czerwonym punktem położenie dla propanu, powoli otwierać zawór butli, a następnie zawór manometryczny, z prawej strony przyrządu kręcić środkową śrubą (11) do przodu do oporu, nastawić przepływ propanu na około 25 l/h za pomocą oznaczonej czerwonym kolorem śruby nastawczej (12), natężenie przepływu propanu odczytuje się na środkowym przepływomierzu (17), równocześnie w odstępach około 1 sekundy uruchamia się urządzenie zapłonowe przyciskiem (26), obserwować palnik, a po zapaleniu się płomienia nie uruchamiać więcej przycisku (26). Przepływ gazu palnego zdławić do ilości około 15 l/h. do chwili zapalenia się płomienia przy pierwszym uruchamianiu przyrządu mija zwykle dłuższy okres czasu, ponieważ przewody giętkie muszą się najpierw napełnić gazem palnym. 2. Doprowadzenie przyrządu pomiarowego. w otwór (6) włożyć odpowiedni filtr interferencyjny (Na lub Ca); strona błyszcząca filtru powinna być zwrócona w kierunku płomienia, po krótkim czasie palenia się płomienia włącza się amperomierze, przekręcając wyłącznik sieciowy (27) w stronę prawą.

3 II. Wzorcowanie i wykonanie analizy Uwagi: filtr kanału (5) i miernik (8) służą do oznaczania potasu, filtr kanału (6) i miernik (7) - do oznaczania wapnia i sodu, przy wymianie filtrów interferencyjnych trzeba wyłączyć przełącznik sieciowy (27), pod miernikami mieszczą się dwa rzędy przełączników. Przełącznikami z oznaczeniem "I" nastawia się natężenia wartości wzorcowych, natomiast przełączniki z oznaczeniem "O" służą do nastawiania punktu zerowego, w pierwszej kolejności wykonuje się wzorcowanie dla jednego z badanych składników po czym po otrzymaniu wyników dla roztworów badanych, wymienia się filtr i powtarza wzorcowanie i oznaczanie drugiego składnika Wykonanie wzorcowania rurkę ssącą rozpylacza zanurza się w zlewce z wodą dwukrotnie destylowaną i potencjometrem punktu zerowego (19) ustawia się miernik na wartość zerową, pod rurkę ssącą rozpylacza podstawia się roztwór wzorcowy o najwyższym stężeniu i za pośrednictwem przełącznika stopniowego (24) i gałki obrotowej (21) ustawia się takie wzmocnienie, aby przyrząd pomiarowy wykazywał wartość "100", w ten sposób otrzymuje się pierwszy punkt wzorcowy, nie zmieniając nastawienia przyrządów dokonuje się pomiaru wychyleń miernika dla pozostałych roztworów wzorcowych, między poszczególnymi pomiarami trzeba sprawdzać (dla osiągnięcia możliwie największej dokładności) zarówno kompensację podłoża płomienia (punkt zerowy), jak i położenia najwyższego punktu wzorcowego. Przekładając rurkę ssącą do roztworów o różnym stężeniu bądź do wody należy jej koniec opłukać z zewnątrz wodą. Wykonanie oznaczenia najpierw rozpylać wodę dwukrotnie destylowaną, a następnie roztwór wzorcowy najbardziej stężony i dokonać odpowiednich regulacji, rozpylać roztwór badany i zanotować wychylenie mierników, po oznaczeniu pierwszego ze składników wymienić filtr i przeprowadzać wzorcowanie i oznaczanie drugiego składnika. III. Wyłączenie przyrządu. wyłączyć fotometr przełącznikiem (27), zasysać wodę dwukrotnie destylowaną, zatrzymać dopływ gazu palnego - propanu (najpierw zamyka się zawór butli i czeka się do chwili zagaśnięcia płomienia, a następnie zamyka się zawór manometryczny oraz śrubę dociskową (11) i śrubę nastawczą (12)) podczas następnych 3 minut rozpylać wodę destylowaną, zasysać powietrze w ciągu następnych 2 minut, wyłączyć dopływ powietrza sprężonego (kolejność jak przy zamykaniu gazu palnego). Uwaga! Nie wolno mylić się w kolejności zamykania dopływu gazów, najpierw zamyka się dopływ gazu palnego (propanu), a dopiero po zgaśnięciu płomienia - dopływ powietrza sprężonego.

4 ĆWICZENIE 2 ABSORPCJOMETRIA: OZNACZANIE KMnO 4 WYKONANIE OZNACZENIA: 1. Przygotować spektrofotometr do pomiaru (wg instrukcji obsługi). 2. Do pięciu kolbek o pojemności 50 ml nalać kolejno po 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 ml wzorcowego roztworu KMnO 4 o stężeniu 10-3 mol/dm 3 i uzupełnić wodą do kreski. Obliczyć stężenia KMnO 4 w każdej z tak przygotowanych próbek. 3. Roztwór z kolbki numer 5 przelać do kuwety i zmierzyć absorbancję KMnO 4 w zakresie długości fali od 440 do 640 nm (co 5nm) i wykreślić widmo. 4. Wyznaczyć długość fali max przy której występuję maksimum absorbancji. 5. Dla długości fali, przy której występuje maksimum absorbancji zmierzyć wartość absorbancji wszystkich przygotowanych roztworów Otrzymany do analizy roztwór w kolbce A zawierający nieznaną ilość jonów MnO 4 rozcieńczyć wodą do kreski i następnie zmierzyć absorbancję przy max. OPRACOWANIE WYNIKÓW: 1. Narysować wykres zależności absorbancji od długości fali. 2. Wyznaczyć wartość molowego współczynnika absorbancji dla wszystkich roztworów. 3. Wykreślić krzywą zależności absorbancji od stężenia. 4. Z otrzymanej w pkt 3 krzywej wzorcowej wyznaczyć stężenie KMnO 4 w analizie. 5. Obliczyć masę KMnO 4 (w mg) w analizie. WYMAGANIA KOLOKWIALNE: 1. Podział metod optycznych (długości, fal, mechanizm powstawania widma, nomenklatura itp.) 2. Mechanizm powstawania widma i barwy. 3. Czynniki wpływające na kształt linii widmowej. 4. Zastosowanie metod optycznych. 5. Prawa absorpcji (I, II, III). 6. Odchylenie od praw absorpcji-chemiczne i instrumentalne. 7. Precyzja oznaczeń fotometrycznych. 8. Metody analizy ilościowej w absorpcjometrii. 9. Znajomość zasad wykonywania ćwiczenia, wykorzystanych zależności: umiejętność obliczeń.

5 ĆWICZENIE 3 OZNACZANIE MIEDZI I ŻELAZA METODĄ MIARECZKOWANIA SPEKTROFOTOMETRYCZNEGO WSTĘP: Metody miareczkowania za pomocą EDTA są jednym z ważniejszych osiągnięć chemii analitycznej, jednakże używane dotychczas wskaźniki nie są idealne. W zasadzie opracowano metody oznaczania większości metali lecz wizualna obserwacja punktu końcowego z dużą precyzją stanowi wciąż jedną z najważniejszych trudności. W szeregu przypadków, trudności te można pokonać śledząc przebieg miareczkowania spektrofotometrycznego. Spektrofotometryczne określenie punktu końcowego jest nie tylko bardziej uniwersalne, ale i bardziej czułe niż w przypadku zastosowania w miareczkowaniu EDTA wskaźników wizualnych. Zastosowanie detekcji spektrofotometrycznej do wykrywania punktu końcowego miareczkowania z użyciem EDTA daje możliwość oznaczania dwu lub więcej jonów równocześnie w tym samym roztworze. Możliwie jest to wtedy, gdy zachowane są następujące warunki: stałe trwałości kompleksów danych kationów z EDTA są odpowiednio duże, stałe te różnią się odpowiednio między sobą, widma kompleksów pozwalają na dobór odpowiednich długości fal. WYKONANIE OZNACZENIA: Roztwór w kolbce M zawierający nieznaną ilość jonów miedzi (II) i żelaza (III) rozcieńczyć wodą do kreski. Do trzech zlewek o pojemności 25 ml pobrać po 10 ml badanego roztworu i dodać do każdej po 5 ml wody destylowanej. Napełnić biuretę mianowanym roztworem EDTA o stężeniu 0.05 mol/dm 3. Roztwór ustawić na mieszadle i wymieszać. Sondę umieścić w roztworze i przy długości fali 745 nm wykalibrować aparat na wartość 0. Dodawać porcjami po 0.5 ml mianowany roztwór EDTA. Odczytów absorbancji dokonywać

6 po ok. 1 minucie po dodaniu EDTA. Miareczkowanie zakończyć po ustabilizowania się wartości absorbancji. Podobnie przeprowadzić miareczkowania pozostałych próbek. OPRACOWANIE WYNIKÓW: Wyniki zestawić w tabeli: próbka 1 próbka 2 próbka 3 V EDTA absorbancja V EDTA absorbancja V EDTA absorbancja Sporządzić wykresy zależności absorbancji od objętości dodanego EDTA, z wykresów odczytać objętości EDTA zużyte na zmiareczkowanie Cu(II) i Fe(III). Na podstawie średniej dla trzech próbek obliczyć zawartość żelaza i miedzi (II) w mg w otrzymanej analizie. WYMAGANIA KOLOKWIALNE: 1. Znajomość opisu ćwiczenia i uzasadnienie celowości postępowania opisanego w instrukcji. 2. Prawa absorpcji. 3. Kompleksometria - trwałość i stałe trwałości kompleksów z EDTA, reakcje tworzenia kompleksów, zastosowanie EDTA w analizie. 4. Krzywe miareczkowania kompleksometrycznego - wyjaśnić ich kształt. 5. Zasada działania Specola. 6. Obliczenia w analizie objętościowej.

7 ĆWICZENIE 4 ph-metryczne MIARECZKOWANIE KWASÓW: OCTOWEGO I SOLNEGO WSTĘP: Miareczkowanie należy przeprowadzić metodą potencjometryczną, przez pomiar zmian ph ogniwa złożonego z nasyconej elektrody kalomelowej i elektrody szklanej odwracalnej względem jonów H +. Aparatura: ph - metr, elektroda zespolona (szklana elektroda wskaźnikowa + kalomelowa elektroda porównawcza) WYKONANIE OZNACZENIA: Otrzymane roztwory w kolbkach do analizy na 50 ml, zawierające roztwory HCl i CH 3 COOH, rozcieńczyć wodą do kreski. Miareczkowanie I i II Przenieść ilościowo 20 ml roztworu przy pomocy pipety do zlewki 250 ml, dodać 80 ml wody i miareczkować zgodnie z instrukcją poniżej. Dwa miareczkowania wykonać dla roztworu kwasu solnego. Miareczkowanie III i IV Przygotować analogicznie roztwory do miareczkowania kwasu octowego i przeprowadzić miareczkowania. Przeprowadzenie miareczkowania: Włączyć ph-metr do sieci. Zlewkę z miareczkowanym roztworem ustawić na mieszadle, wrzucić mieszadełko, umieścić w zlewce elektrody i włączyć mieszadło. Biuretę napełnić mianowanym roztworem NaOH. Powoli miareczkować dodając porcjami (po ok. 1ml) roztwór NaOH. Po każdym dodaniu roztworu zanotować objętość i odczytać wartość ph.

8 OPRACOWANIE WYNIKÓW: 1. Wyniki zestawić w tabeli V NaOH ph ph/ V 2 ph/ V 2 V 1 V 2 gdzie: 2. Wykreślić zależności: a) ph = f(v) b) ph/ V = f(v 1 ) c) 2 ph/ V 2 = f(v 2 ) ph V phn - ph V - V Z wykresów odczytać punkty końcowe miareczkowania i określić ilość HCl i CH 3 COOH (w milimolach i miligramach) w analizie, przyjmując, że współmierność kolby do pipety wynosi Wyznaczyć punkt końcowy miareczkowania metodą Hahna. 4. Porównać wyniki uzyskane z poszczególnych typów krzywych i ocenić przydatność wykonywania poszczególnych wykresów oraz metody Hahna. n n -1 n -1 WYMAGANIA KOLOKWIALNE: 1. Znajomość instrukcji ćwiczenia oraz równań reakcji zachodzących podczas wykonywania ćwiczenia. 2. Przebieg krzywych miareczkowania pehametrycznego (wyznaczanie punktów końcowych na krzywych). 3. Budowa elektrody szklanej. Zalety, wady, zastosowanie. 4. Błąd sodowy. 5. Umiejętność dokonywania obliczeń dotyczących pehametrii.

9 ĆWICZENIE 5 KONDUKTOMETRYCZNE OZNACZANIE MIESZANINY KWASÓW: OCTOWEGO I SOLNEGO Aparatura: Konduktometr "Radelkis" typ OK. 102/1 Przygotowanie roztworu: Z kolbki K przenieść ilościowo 20 ml roztworu przy pomocy pipety do zlewki na 250 ml, dopełnić 200 ml wody destylowanej. Wykonanie miareczkowania: włączyć konduktometr, odczekać 5 minut, zamocować elektrodę dzwonową zlewkę z miareczkowanym roztworem ustawić na mieszadle, wrzucić mieszadełko i wymieszać roztwór, zmierzyć przewodnictwo (przed zanurzeniem elektrody wyłączyć mieszadło) miareczkować roztworem NaOH dodając po 0,5 ml. miareczkowanie powtórzyć. Uwaga! W czasie mierzenia przewodnictwa mieszadło należy wyłączyć. W czasie mieszania elektroda dzwonowa powinna być wynurzona z roztworu. Opracowanie wyników: Dla każdej dodanej objętości policzyć poprawkę: V - objętość roztworu miareczkowanego, V v P V v - objętość dodanego odczynnika miareczkującego. Pomnożyć przez poprawkę P odczytane wartości przewodnictwa uzyskując wartości niezależne od zmian objętości.

10 Otrzymane wyniki zestawić w tabeli: Objętość roztworu Przewodnictwo miareczkującego [ml] [ms] Poprawka Poprawiona wartość przewodnictwa [ms] Wykonać wykres zależności przewodnictwa (wartość poprawiona) od objętości NaOH. Wyznaczyć punkty końcowe miareczkowania i określić ilość HCl i CH 3 COOH (w milimolach i miligramach). Współmierność kolby do pipety wynosi 2,5. WYMAGANIA KOLOKWIALNE: 1. Przewodnictwo właściwe, molowe i równoważnikowe. 2. Ruchliwość jonów. 3. Mechanizm przewodnictwa roztworów silnych i słabych elektrolitów. 4. Podział technik konduktometrycznych. 5. Krzywe miareczkowania konduktometrycznego w układzie kwas-zasada. 6. Krzywe miareczkowania konduktometrycznego strąceniowego. 6. Zależność przewodnictwa od stężenia, temperatury, lepkości i stałej dielektrycznej. 7. Pomiar przewodnictwa elektrolitycznego roztworów (mostkowa metoda pomiaru przewodnictwa-mostek Wheatstone'a, Kohlrauscha). 8. Znajomość zasad wykonywania ćwiczenia.

11 ĆWICZENIE 6 ELEKTROLITYCZNE OZNACZANIE MIEDZI I OŁOWIU. Elektrolityczne oznaczanie miedzi i ołowiu może zachodzić jednocześnie. Miedź wydziela się z roztworu kwasu azotowego na katodzie, a w tych samych warunkach ołów wydziela się na anodzie w postaci dwutlenku ołowiu. Stężony kwas azotowy wpływa korzystnie na struktury wydzielonego metalu, jednak zbyt duże jego stężenie może spowodować rozpuszczanie wydzielonej miedzi. Dlatego pod koniec elektrolizy roztwór często rozcieńcza się, a nawet można częściowo zobojętnić go amoniakiem. Stosowane podczas elektrolizy elektrody platynowe powinny być odtłuszczone, dlatego też nie należy dotykać ich palcami. Podczas elektrolizy należy od czasu do czasu opłukać ścianki zlewki wodą z tryskawki. Ogrzewanie cieczy powoduje jej parowanie. Straty roztworu uzupełnia się dodając wody do osiągnięcia początkowego poziomu, aby uniknąć osadzenia soli, utlenienia metalu na odsłoniętej części elektrody, jak również wzrostu stężenia kwasu. Zakończenie elektrolizy rozpoznaje się w ten sposób, ze zanurza się elektrody głębiej do roztworu (np. dolewając nieco wody do roztworu lub opuszczając elektrody). Jeżeli po upływie kilkunastu minut nowa zanurzona część elektrody nie pokrywa się już wydzielanym metalem, oznacza to, że nastąpiło już ilościowe wydzielenie oznaczanego metalu. Po zakończeniu elektrolizy wyjmuje się elektrody z roztworu (nie odłączając potencjału), usuwa zlewkę i zanurza elektrody do wody. Po wyjęciu elektrod z wody wyłącza się napięcie. Wcześniejsze wyłączenie prądu może spowodować rozpuszczenie się miedzi w roztworze elektrolitu. Przez cały czas elektrolizy elektrody powinny być umieszczone koncentrycznie, aby nie spowodować zwarcia. Wykonanie ćwiczenia roztwór w kolbce rozcieńczyć wodą do 50 ml, przenieść ilościowo 20 ml tego roztworu do zlewki na 150 ml, dodać 10 ml stężonego HNO 3 i około 70 ml wody, do zlewki z badanym roztworem wrzucić mieszalnik, a zlewkę umieścić na płycie grzejnej elektrolizera i mieszając ogrzać roztwór do około 70 C (początkowo przełącznik "grzanie" ustawiamy w pozycji 3, a gdy roztwór stanie się gorący w pozycji 1 - wystarczającej do utrzymania żądanej temperatury roztworu). elektrody zanurzyć w acetonie, wysuszyć w suszarce przy temperaturze 120 C (ok. 5 min.) i po ostudzeniu zważyć na wadze analitycznej, umocować elektrody w elektrolizerze (większa elektroda - katoda, mniejsza - anoda), zanurzyć je do roztworu na wysokość ok. 2/3 rozpocząć elektrolizę włączając prąd o natężeniu 1,5-2 A i napięciu 2-4 V,

12 po około minutach elektrolizy wyjąć elektrody z roztworu, nie odłączać przyłożonego napięcia, obserwować wskazania mierników a do roztworu dodać ok. 2 g (NH 4 ) 2 SO 4 zanurzyć ponownie elektrody do roztworu i prowadzić dalszą elektrolizę w ciągu 1/2 godziny, dodać do roztworu ok. 10 ml wody, na nowo zanurzonej części elektrod nie powinien wydzielać się żaden osad, po zakończonej elektrolizie wyjąć elektrody z roztworu, zanurzyć je w wodzie i dopiero po przepłukaniu odłączyć potencjał od elektrod, przemyć elektrody w acetonie przez zanurzenie i włożyć do suszarki o temp. 120 C po ok. 5 min. wyjąć elektrodę pokrytą miedzią, elektrodę pokrytą PbO 2 suszyć dodatkowo w temp. 140 C ok. 10 min. po ostudzeniu ważyć elektrody na wadze analitycznej, elektrody należy oczyścić przez zanurzenie do kwasu azotowego rozcieńczonego wodą w stosunku 1:1, zawierającego niewielką ilość wody utlenionej, w miarę potrzeby kwas należy lekko podgrzać, elektrody płukać w acetonie i wysuszyć w suszarce, obliczyć masy miedzi i ołowiu w otrzymanej do analizy próbce. Wymagania kolokwialne znajomość zasad wykonywanego ćwiczenia i uzasadnienie wszystkich czynności wykonywanych podczas elektrolizy, reakcje zachodzące podczas elektrolizy i rozpuszczanie osadów z elektrody, prawa elektrolizy i warunki ich stosowania, teoria (mechanizm) elektrolizy aparatura do elektrolizy nadnapięcie, polaryzacja chemiczna i stężeniowa, wpływ mieszania i ogrzewania roztworu na wielkość prądu i polaryzację elektrod warunki rozdzielania elektrolitycznego (kulometria potencjostatyczna i amperostatyczna) bufory potencjału elektroliza i ogniwa.

13 ĆWICZENIE 7 POLAROGRAFICZNE OZNACZANIE JONÓW Cd 2+ ĆWICZENIE WSTĘPNE: 1. Uruchomić polarograf. 2. Do naczynka elektrolitycznego wlać 10 ml roztworu elektrolitu podstawowego + 1 ml 0,1% roztworu żelatyny + 1 ml roztworu wzorcowego Cd 2+ i odtleniać w ciągu 10 minut. 3. Zbiornik z rtęcią ustawić na wysokości ok.40 cm i zarejestrować polarogram przy tłumieniu 1 i odpowiednio dobranej czułości. 4. Podnosić zbiornik do góry co 10 cm i po ustaleniu się czasu trwania kropli (ok.3 sek.) zarejestrować kolejne polarogramy. 5. Na podstawie ilości oscylacji określić czas trwania kropli dla poszczególnych wysokości. 6. Wyznaczyć potencjał półfali i wielkość prądu granicznego dla poszczególnych krzywych (w A). 7. Sporządzić wykresy: i d = f(h 1/2 ); h - wysokość zbiornika, i d = f(t k 1/6 ); t k - czas trwania kropli. WYKONANIE ĆWICZENIA: Do naczynka polarograficznego wprowadzić 10 ml elektrolitu podstawowego. Usunąć tlen z roztworu przepuszczając wodór (w czasie około 10 min.) i zarejestrować polarogram elektrolitu podstawowego w zakresie od -0,2 do -1,8 V. Następnie wprowadzić do roztworu 1 ml żelatyny i 1 ml roztworu wzorcowego jonów Cd 2+ zarejestrować fale polarograficzną w tym samym zakresie potencjałów na tle polarogramu elektrolitu podstawowego. Do kolbki z roztworem badanym dodać 1 ml roztworu żelatyny i uzupełnić 1 M buforem amonowym do kreski. Po wymieszaniu wprowadzić roztwór do naczynka polarograficznego i po odtlenieniu (ok. 10 min.) Następnie zarejestrować na nowym odcinku papieru fale dobierając taką czułość, aby zajmowała prawie całą szerokość papieru. Przy rejestracji na papierze należy zapisywać wszelkie informacje dotyczące warunków rejestracji. OPRACOWANIE WYNIKÓW: 1. Zmierzyć: potencjały półfali jonów kadmu oraz wysokości tych fal wysokości fal i d przeliczyć na mikroampery, podać stężenia Cd 2+ w roztworze wzorcowym po uwzględnieniu wszystkich stosowanych w czasie prac przygotowawczych rozcieńczeń.

14 potencjały półfali dla kationu w badanej próbce, wartości i d dla tego kationu i przez porównanie go z wartością prądu granicznego wzorca wyznaczyć ze zwykłej proporcji stężenie kationu w badanej próbce, przeliczyć stężenie na masę kationu zawartej w otrzymanej do analizy próbce. Wyniki należy zestawić w tabeli : Kation Stężenie [mol/dm 3 ] E 1/2 [mv] i d [ A] Cd 2+ próbka Uwagi praktyczne. 1. Rtęć z naczynka należy wylewać do naczynia ze zlewkami rtęci. Rozlane ewentualnie krople rtęci należy zebrać za pomocą zaamalgowanego drucika miedzianego i strząsnąć do zlewki s rtęcią i wodnym roztworem kwasu winowego. 2. Po zakończonym ćwiczeniu należy odłączyć elektrody od polarografu, odłączyć przewód z argonem od naczynka polarograficznego po uprzednim zamknięciu kranem dopływu argonu. Kapilarę po przepłukaniu wodą należy umieścić na takiej wysokości w stosunku do zbiornika aby z kapilary nie kapała rtęć. 3. Kran doprowadzający argon należy otwierać ostrożnie tak, aby nie dopuścić do wypryśnięcia roztworu z naczynka. Intensywność strumienia argonu powinna być taka, aby można było liczyć poszczególne pęcherzyki gazu. WYMAGANIA KOLOKWIALNE: schemat najprostszego układu polarograficznego, prądy występujące w polarografii i przyczyny ich występowania, mechanizm powstawania fali polarograficznej i parametry ją opisujące, charakterystyka KER, zakres potencjałowy stosowania polarografii, ograniczenia stosowalności i ich przyczyny, wyprowadzenie i zastosowanie równania fali polarogarficznej, zastosowanie polarografii w analizie ilościowej, jakościowej i do badania zw. kompleksowych, sposoby odtleniania roztworu, znajomość zasad obchodzenia się z rtęcią.

15 ĆWICZENIE 8 CHRONOWOLTAMPEROMETRYCZNE OZNACZNIE JONÓW Pb 2+ ĆWICZENIE WSTĘPNE 1. Do naczynka wlać 10 ml 0,1M HNO 3 i 50 l 5*10-3 M roztworu zawierającego Pb Odtlenić roztwór przepuszczając przez niego wodór przez 10 minut. 3. Zarejestrować krzywe chronowoltamperometryczne od potencjału -100 do -700mV stosując szybkość polaryzacji równą: 20, 50, 100, 200, 300, 500, 1000, 2000 mv/s. 4. Wyznaczyć E P i E P/2 oraz i P z każdej z krzywych. 5. Wykonać wykres i P = f(v 1/2 ). Numer krzywej Szybkość polaryzacji (mv/s) E P (mv) E P/2 (mv) i P ( A) WYKONANIE ĆWICZENIA: Do naczynia pomiarowego wlać 10 ml 0,1M HNO 3. Umieścić w naczynku wiszącą kroplową elektrodę rtęciową (WKER), elektrodę kalomelową i blaszkę platynową. Odtlenić roztwór przepuszczając przez niego wodór w czasie 10 min. Zarejestrować krzywą chronowoltamperometryczną stosując potencjał startu -100mV, szybkość polaryzacji 200 mv/s. Następnie wprowadzić do naczynia 50 l 5*10-3 M Pb 2+ i odtleniać 5 min. Strącić 2-3 krople rtęci i zarejestrować chronowoltamperogram stosując analogiczne parametry rejestracji jak poprzednio. Dodawać kolejno 100, 200, 500 l roztworu 5*10-3 M Pb 2+ i rejestrować krzywe chronowoltamperometryczne. Po dodaniu każdej nowej porcji roztworu przepuszczać przez naczynko wodór w czasie 5 min. Przed rejestracją każdej krzywej stracić 2-3 krople rtęci. Otrzymany w kolbce roztwór uzupełnić do kreski 0,1M HNO 3. Po wymieszaniu wprowadzić roztwór do naczynka (dowolna objętość) i po odtlenieniu zarejestrować krzywą chronowoltamperometryczną, stosując analogiczne parametry jak poprzednio.

16 OPRACOWANIE WYNIKÓW: Zmierzyć potencjały i prądy pików na wszystkich krzywych. Obliczyć stężenie jonów Pb 2+ odpowiadające poszczególnym roztworom wzorcowym. Wyniki umieścić w tabeli. Wykonać krzywą wzorcową dla roztworów 1-4 i na jej podstawie wyznaczyć stężenie jonów Pb 2+ w analizie. Podać masę jonów Pb 2+ w otrzymanej do analizy próbce. Numer roztworu Stężenie Pb 2+ w mol/dm 3 E P (mv) i P ( A) analiza Wymagania kolokwialne: Rówanie Randlesa - Ševčika. Podobieństwa i różnice między krzywymi polarograficzną i chronowoltamperometryczną rejestrowanymi dla tego samego depolaryzatora. Parametry charakteryzujące ilościowo i jakościowo depolaryzator w chronowoltamperometrii. Chronowoltamperometria cykliczna. Parametry wpływające na wzrost prądu piku w chronowoltamperometrii. Rodzaje elektrod stosowanych w chronowoltamperometrii. Chronowoltamperometria inwersyjna: ze wstępnym zatężaniem. Dobór potencjału i czasu zatężania. Czynniki wpływające na wielkość otrzymanego piku po wstępnym zatężaniu. Substancje, które można oznaczyć metodą chronowoltamperometrii ze wstępnym zatężaniem. Literatura J. Garaj "Fizyczne i fizykochemiczne metody analizy" str A. Cygański "Metody elektroanalityczne" Z. Galus, Teoretyczne podstawy elektroanalizy chemicznej str.41-46, , Podręczniki analizy instrumentalnej