1. za pomocą pomiaru SEM (siła elektromotoryczna róŝnica potencjałów dwóch elektrod) i na podstawie wzoru wyznaczenie stęŝenia,

Transkrypt

1 Potencjometria Potencjometria instrumentalna metoda analityczna, wykorzystująca zaleŝność pomiędzy potencjałem elektrody wzorcowej, a aktywnością jonów lub cząstek w badanym roztworze (elektrody wskaźnikowej). Za pomocą miareczkowania potencjometrycznego moŝna wyznaczyć między innymi: stęŝenie roztworu, ph roztworu, stałe dysocjacji i iloczyny rozpuszczalności. Pomiaru dokonuje się na dwa sposoby: 1. za pomocą pomiaru SEM (siła elektromotoryczna róŝnica potencjałów dwóch elektrod) i na podstawie wzoru wyznaczenie stęŝenia, 2. na podstawie miareczkowania badanie zmian SEM w trakcie miareczkowania.

2 Równanie Nernsta: gdzie: a Me n+ aktywność jonu Me n+, n wartościowość jonu R stała gazowa (~8,314 ) F stała Faradaya (~96485 ) T temperatura bezwzględna, [K] E 0 potencjał standardowy. Przykładowe potencjały standardowe: Reakcja połówkowa redukcji Ag 2+ + e - Ag + H 2 O 2 + 2H + + 2e - 2H 2 O Cl 2 + 2e - 2Cl - O 2 + 4H + + 4e - 2H 2 O Hg e - 2Hg Ag + + e - Ag Fe 3+ + e - Fe 2+ O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH - 2H + + 2e - H 2 Fe e - Fe Pb e - Pb Ni e - Ni Co e - Co Fe e - Fe Zn e - Zn Al e - Al Mg e - Mg Na + + e - Na K + + e - K Li + + e - Li E 0 [V] +1,98 +1,78 +1,36 +1,23 +0,79 +0,80 +0,77 +0,40 0-0,04-0,13-0,25-0,28-0,44-0,76-1,66-2,36-2,71-2,93-3,05

3 Miareczkowanie potencjometryczne: Technika miareczkowania polegająca na pomiarze siły elektromotorycznej (SEM) odpowiednich elektrod zanurzonych w badanym roztworze. Między elektrodą wzorcową, a elektrodą wskaźnikową (o nieznanym potencjale) ustala się napięcie o wartości zaleŝnej od stęŝenia jonów w roztworze elektrolitu oraz procesów zachodzących na elektrodach. Elektroda wzorcowa o znanym potencjale, zachowującym go w warunkach pomiaru Elektroda wskaźnikowa reaguje zmianą potencjału na obecność jonów w badanym roztworze. Rodzaje elektrod: Pierwszego rodzaju odwracalne względem kationu, na których zachodzi reakcja według równania: Zbudowane z metalu zanurzonego w roztworze zawierającym swoje jony. np.: elektroda cynkowa Zn ZnSO 4, elektroda wodorowa (platyna omywana przez wodór i pozostająca w kontakcie z roztworem zawierającym jony hydroniowe) Pt H2 H 3 O +.

4 Drugiego rodzaju odwracalne względem wspólnego anionu, na których zachodzi reakcja według równania: Zbudowane są z metalu pokrytego trudno rozpuszczalną solą tego metalu, zanurzonego w roztworze dobrze rozpuszczalnej soli zwierającej ten sam anion co sól nierozpuszczalna. Przykład: elektroda kalomelowa Hg Hg 2 Cl 2 KCl elektroda srebrowa Ag AgCl KCl Trzeciego rodzaju odwracalne względem wspólnego kationu, na której zachodzi reakcja według równania: Zbudowane są z metalu pokrytego warstwą trudno rozpuszczalnej soli, zanurzonego w soli lepiej rozpuszczalnej, zawierającej ten sam anion. Przykład: elektroda ołowiowa Pb PbC 2 O 4 CaC 2 O 4 Ca 2+

5 Redoks w rzeczywistości na kaŝdej z elektrod zachodzą reakcje redoks. Tę grupę wyróŝniono jednak, gdyŝ obie formy utleniona i zredukowana znajdują się w roztworze, a przewodnik metaliczny słuŝy jedynie do przenoszenia elektonów. Przykład: elektroda chinhydronowa blaszka platynowa zanurzona w roztworze chinhydronu (C6H4O2 C6H4(OH)2) Elektrody tlenowe zbudowane z metalu pokrytego warstewką tlenku tego metalu. Przykład: Sb Sb 2 O 3 H 3 O + Jonoselektywne elektrody membranowe cechą charakterystyczną elektrod jest obecność membrany stałej lub ciekłej, które selektywnie oddziałują z pewnymi jonami. Potencjał takiej elektrody zaleŝy wyłącznie od aktywności jednego jonu. Najczęściej uŝywane obecnie elektrody. Selektywność w tym przypadku odznacza silniejsze, niŝ dla innych typów elektrod, uzaleŝnienie potencjału elektrody od stęŝenia (aktywności) tylko jednego rodzaju jonu. Przykład: elektroda szklana do mierzenia ph roztworu.

6

7 Wyznaczanie potencjału standardowego elektrody cynkowej:

8 Metody wyznaczania PK miareczkowania potencjometrycznego metoda środkowej stycznej metoda pierwszej pochodnej metoda drugiej pochodnej

9 Imię i nazwisko: Data wykonania ćwiczenia: Grupa: Ocena: Data oddania sprawozdania: Temat: 1. Wstęp teoretyczny: Wyjaśnij pojęcia: potencjometria (definicja, zastosowanie), siła elektromotoryczna ogniwa, równanie Nernsta, miareczkowanie potencjometryczne, rodzaje elektrod (krótki opis 1 zdanie i reakcje zachodzące na elektrodzie) metody wyznaczania PK miareczkowania potencjometrycznego 2. Przebieg ćwiczenia: Wszystkie etapy po kolei w punktach, jak było wykonywane ćwiczenie. 3. Opracowanie wyników: uzyskane wyniki miareczkowania zanotować w tabeli, wyznaczyć punkt końcowy miareczkowania na papierze milimetrowym sposobem środkowej stycznej oraz pierwszej pochodnej. 4.Wnioski: ile kwasu znajduję się w badanym roztworze lub jakie jest jego ph (w zaleŝności od ćw), czy pomiar został prawidłowo wykonany uzasadnij.