Nr grupy	Imię i nazwisko	Data wykonania ćwiczenia	Nr ćwiczenia	Tytuł ćwiczenia
11		06.05.2015r.	14	Elektrody jonoselektywne. Wyznaczanie stężenia jonów metodami dodatku wzorca
				Imię i nazwisko prowadzącego

1. Cel ćwiczenia

2. Wykonanie ćwiczenia

1. Przygotowano serię roztworów o następujących stężeniach jonów Cl^-:

10^-1, 3*10^-2, 10^-2, 3*10^-3, 10^-3, 3*10^-4, 10^-4, 3*10^-5, 10^-5 , 3*10^-6, 10^-6 M, rozcieńczając w kolbach miarowych odpowiednią ilość 0,1 M roztworu KCl.

1. Zmierzono potencjał elektrody jonoselektywnej chlorkowej względem elektrody odniesienia dla każdego z roztworów, zaczynając od najbardziej rozcieńczonego.

2. Odmierzono pipetą 50 cm³ 3*10^-3 M roztworu KCl i przelano do zlewki o pojemności 50 cm³, następnie zmierzono potencjał elektrody jonoselektywnej chlorkowej względem elektrody odniesienia po czym dodano osiem razy po 0,5 cm³ roztworu KCl 0,1 M mierząc za każdym razem potencjał elektrody.

Opracowanie wyników

Tabela 1

Stężenie KCl [mol/dm^3]	E [mV]	−logCl^−
0,000001	326	6
0,000003	310	5,522879
0,00001	305	5
0,00003	294	4,522879
0,0001	318	4
0,0003	293	3,522879
0,001	246	3
0,003	206	2,522879
0,01	169	2
0,03	139	1,522879
0,1	107	1

Na podstawie danych z tabeli 1 sporządzono stężeniową krzywą wzorcową chlorkowej elektrody jonoselektywnej z wyłączeniem pomiaru dla stężenia 10^-5 M i 3* 10^-5 M.

Analizując otrzymane dane wydzielono obszar prostoliniowości po czym korzystając z funkcji regresji liniowej obliczono wartość S i E⁰.

Wiedząc że A=-S , B= E⁰ oraz E = S * (-log c_Cl-) + E⁰

S= -69,0 ±2,7

E⁰ = 34,8± 5,6 [mV]

Wyznaczanie granicy oznaczalności

Analizując powyższe dane wnioskujemy iż wartość granicy oznaczalności wynosi 3*10^-3 M.

Znając nachylenie S krzywej kalibracji S obliczono stężenie jonów Cl^- w roztworze wyjściowym na podstawie zmierzonych potencjałów E po

• Dodaniu 0,5 cm³ roztworu wzorcowego

• Dodaniu 3 cm³ roztworu wzorcowego

Skorzystano ze wzoru

• Nie uwzględniającego efektu rozcieńczenia

$$c_{x} = c_{w}\left( \frac{V_{w}}{V_{p}} \right)\left( 10^{\frac{E}{S}} - 1 \right)^{- 1}$$

• uwzględniającym efekt rozcieńczenia

$$c_{x} = c_{w}\left( \frac{V_{w}}{V_{p} + V_{w}} \right)\left( 10^{\frac{E}{S}} - \frac{V_{p}}{V_{p} + V_{w}} \right)^{- 1}$$

Gdzie V_p – objętość próbki w cm³

V_w-objętość wzorca KCl w cm³

C_x-stężenie próbki [mol/dm³]

C_w- stężenie wzorca KCl [mol/dm³]

∆E- zmiana SEM ogniwa

S- nachylenie krzywej kalibracji

Dane niezbędne do wykonania obliczeń zamieszczono w tabeli 2. , natomiast wyniki zebrano w tabeli 3.

Tabela 2

Dane
Dodanie 0,5 cm^3 wzorca ∆E= 207-198= 9 [mV] S= 69,0 Vp=50 cm^3 Vw=0,5 cm^3 Cw=0,1 M	Dodanie 3 cm^3 wzorca ∆E= 207-171= 36 [mV] S= 69,0 Vp=50 cm^3 Vw=3 cm^3 Cw=0,1 M

Tabela 3

	Stężenie próbki po dodaniu 0,5 cm^3 wzorca [mol/dm^3]	Stężenie próbki po dodaniu 3 cm^3 wzorca [mol/dm^3 ]
Z pominięciem rozcieńczenia	0,002855	0,002581
Z uwzględnieniem rozcieńczenia	0,002749	0,002377

Obliczono stężenie jonów chlorkowych w roztworze wyjściowym według metody dwukrotnego dodatku wzorca dla

• ∆V=0,5 cm³

• ∆V=2,0 cm³

Za pomocą poniższego wzoru

$$Z = \frac{E_{3}}{E_{2}}$$

E₁ = 207 mV

E₂ = 198 mV

E₃ = 188 mV

V_w = 0,5 cm³ = 0,0005 dm³

c_w =0,1 M

V_x = 50 cm³ = 0,05 dm³

ΔE₁ = -9 mV

ΔE₂ = - 19 mV

$z\ = \ \frac{E_{2}}{E_{1}} = \ $2,111111

Z tablicy zamieszczonej w skrypcie nie można odczytać stosunku $\frac{c_{x}}{c}$ dla obliczonego powyżej z, przez co nie można wykonać dalszych obliczeń

V_w = 2 cm³ = 0,002 dm³

c_w =0,1 M

V_x = 50 cm³ = 0,05 dm³

ΔE₁ = 178-207= -29 [mV]

ΔE₂ = 165-207= -42[mV]

$z\ = \ \frac{E_{2}}{E_{1}} =$ 1,448276

Z tablic odczytano wartość $\frac{c_{x}}{c}$ dla z=1,450 , która wynosi 0,455.

Na podstawie wzoru, oraz wyznaczonej wcześniej zależności obliczono c_x

$$c = \frac{(n_{x} + n_{w})}{(V_{x} + V_{w})} - c_{x} \bullet V_{x} = \frac{\left( c_{x} \bullet V_{x} + c_{w} \bullet V_{w} \right)}{\left( V_{x} + V_{w} \right)} - c_{x}$$

Dla V_x= 0,05 dm³ , c_w=0,1 M, V_w=2*0,005 dm³, oraz po odpowiednim przekształceniu powyższego wzoru obliczono, że c_x=3,2586*10^-3 M.

Narysowano wykres funkcji (V_p + V_w) ∗ 10^E/S = f (V_w)

W wyniku zabiegu regresji liniowej przyporządkowną prostą o równaniu y=0,9987x +0,005034 doświadczalnym punktom. Wiedząc, że dla y=0 wartość x powyższej funkcji odpowiada wartości bezwzględnej V_w. Korzytsając ze wzoru podanego w skrypcie:

$$c_{x} = \left| V_{w} \right| \bullet \frac{c_{w}}{V_{p}}$$

Wyliczono c_x

Y=0,9987x +0,005034

-0,005034=0,9987x

X=-0,00504 a więc |V_w|=0,00504

Podstawiając do wzoru

$$c_{x} = \left| V_{w} \right| \bullet \frac{c_{w}}{V_{p}}$$

Gdzie: c_w=0,1 M

V_p=0,050 dm³

C_x= 0,01008 M

Wnioski