background image

Politechnika Wrocławska 

Wydział Inżynierii Środowiska 

 

Studia stacjonarne drugiego stopnia we Wrocławiu 

 
 
 
 
 
 

ANALIZA CHEMICZNA 

I JAKOŚCIOWA OCENA WYNIKÓW 

 
 
 
 

Instrukcja laboratoryjna nr 5 

 

Analiza ilościowa wybranego anionu metodą 

elektrochemiczną. Ocena wyniku pomiaru 

 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Wrocław, 2013 

background image

Instrukcja laboratoryjna                                                                            Analiza chemiczna i jakościowa ocena wyników  

 

ZAGADNIENIA TEORETYCZNE 

zasada metody, równanie Nernsta, rodzaje, budowa, właściwości najczęściej stosowanych elektrod 
odniesienia  i  elektrod  pomiarowych  ze  szczególnym  uwzględnieniem  elektrod  jonoselektywnych, 
potencjometria  bezpośrednia  i  miareczkowanie  potencjometryczne,  zakres  stosowalności  metody, 
wady metody, zalety metody, metoda regresji liniowej, przedział ufności wyniku 
 
Zadanie 1. Oznaczanie anionu elektrodą jonoselektywną 

Materiały i odczynniki:  
- pH-metr, elektroda fluorkowa i elektroda odniesienia, 
- kolby miarowe o pojemności 50 cm

3

 (10 szt.), 200 cm

3

 (1 szt.), 

- zlewki 50 cm

3

, pipety szklane 2 cm

3

, 5 cm

3

, 10 cm

(2 szt.), 25 (1szt), 

- tryskawki z wodą destylowaną, 
- roztwór wzorcowy podstawowy o stężeniu 1 mg F

-

 w 1 cm

3

 roztworu, 

- roztwór do analizy, 
- bufor mocy jonowej, 
- mieszadło magnetyczne, mieszadełka 

Wykonanie: 

1.

 

W  kolbie  o  pojemności  200  cm

3

  przygotować  roztwór  wzorcowy  roboczy  o  stężeniu  0,01 

mg F

-

 w 1 cm

3

 roztworu z roztworu wzorcowego podstawowego o stężeniu 1000 mg/dm

3

2.

 

Przygotować  skalę  wzorców  z  roztworu  wzorcowego  roboczego  (o  stężeniu  0,01  mg  F

-

  

w 1 cm

3

 roztworu) o stężeniach:  

 

1 mg/dm

3

,  

 

2 mg/dm

3

,  

 

5 mg/dm

3

,  

 

10 mg/dm

3

.  

Obliczyć  i  odmierzyć  odpowiednie  objętości  roztworu  wzorcowego  roboczego  do  kolbek 

miarowych o pojemności 50 cm

3

 i uzupełnić wodą destylowaną do kreski. 

3.

 

Przygotować próbę ślepą: odmierzyć w kolbie miarowej 50 cm

3

 wody destylowanej. 

4.

 

Przygotowane roztwory przelać do zlewek i dodać do każdego 10 cm

3

 buforu.  

5.

 

Włożyć  mieszadełko,  włączyć  mieszadło  magnetyczne  (wyregulować  obroty  mieszadła)  
i zanurzyć elektrody fluorkową i odniesienia (łącznie) w wodzie destylowanej.  

6.

 

Przystąpić  do  wykonania  pomiarów  dla  przygotowanych  roztworów,  rozpoczynając  od 
ś

lepej  próby  „0”  a  następnie  podstawiać  wzorce,  rozpoczynając  od  najniższego  do 

najwyższego stężenia jonów fluorkowych. 

7.

 

Przed wykonaniem oznaczenia zawartości fluorków w badanej próbce, elektrody pomiarowe 
należy powtórnie wstawić do wody destylowanej w celu ich wypłukania.  

8.

 

Wstawić  elektrody  do  próbki  ślepej  „0”  i  odczekać  aż  wartość  wskazania  SEM  będzie 
porównywalna z wartością uzyskaną dla tejże próbki ślepej przed oznaczeniami wzorców.   

9.

 

W  sześciu  kolbkach  o  pojemności  50  cm

3

  wykonać  rozcieńczenie  próbki  do  analizy  (we 

wszystkich kolbkach powinno być jednakowe stężenie analitu). Po przelaniu roztworów do 
zlewek  postępować  analogicznie  jak  z  wzorcami.  Zanotować  pomiary  wartości  potencjału 
SEM w mV dla każdej próbki z analizą. 

10.

 

Po skończonej analizie elektrody należy dokładnie przemyć wodą destylowaną. 

11.

 

Na  podstawie  otrzymanych  wyników  wykreślić  krzywą  wzorcową  SEM = f(logC)  na 
papierze  milimetrowym  lub  w  programie  Excel  –  wartość  stężenia  fluorków  należy 
logarytmować. Odczytać z krzywej wzorcowej stężenie analizowanej próbki w mg/dm

3

 dla 

każdego powtórzenia (6-krotnie). 

12.

 

Korzystając z metody regresji liniowej wyznaczyć równanie krzywej kalibracyjnej (obliczyć 
parametr a i b) a następnie wyliczyć stężenie jonów fluorkowych w analizowanej próbce dla 
kolejnych 6-ciu powtórzeń.  

background image

Instrukcja laboratoryjna                                                                            Analiza chemiczna i jakościowa ocena wyników  

Zadanie 2. Ocena jakości wyniku 

1.

 

Proszę wykonać obliczenia zgodnie z wytycznymi podanymi w raporcie.  

2.

 

Wszystkie etapy obliczeń umieścić w raporcie. 

3.

 

Uzyskane wyniki wpisać do odpowiednich tabel. 

4.

 

Wpisać wnioski. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

background image

Instrukcja laboratoryjna                                                                            Analiza chemiczna i jakościowa ocena wyników  

Imię i nazwisko: …………………………………………   

 

Data:……………………. 

 
Nr albumy:……………….. Grupa:……………………. 
 

Raport Nr 4 

 

Analiza ilościowa wybranego anionu metodą elektrochemiczną.  

Ocena wyniku pomiaru 

 
1. Sporządzenie krzywej wzorcowej  
 

Lp. 

(n

V roztworu 

wzorcowego 

roboczego [cm

3

C [mg/dm

3

log C 

(x

i

SEM [mV] 

(y

i

0 „ślepa próbka” 

 

1. 

 

 

 

2. 

 

 

 

3. 

 

 

 

4. 

 

10 

 

 

 

1.1. Przedstawić tok postępowania obliczeniowego przy wyznaczaniu kolejnych stężeń wzorców.  
 
1.2. Sporządzić i załączyć wykres krzywej kalibracyjnej elektrody jonoselektywnej w układzie 

współrzędnych SEM = f(logC).  

   
1.3. Korzystając z metody regresji liniowej wyznaczyć równanie krzywej kalibracyjnej poprzez 

wyliczenie parametrów a i b oraz współczynnik korelacji (dopasowania krzywej) r - 
przedstawić postępowanie obliczeniowe.  

]

)

(

[

]

)

(

[

)

(

1

)

(

2

2

2

2

2

2

=

=

=

+

=

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

y

y

n

x

x

n

y

x

y

x

n

r

x

a

y

n

b

x

x

n

y

x

y

x

n

a

b

ax

y

 

   
Obliczenia: 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

Instrukcja laboratoryjna                                                                            Analiza chemiczna i jakościowa ocena wyników  

1.4. Ocenić jakość stosowanej elektrody jonoselektywnej, wyznaczając nachylenie krzywej 

kalibracji. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Ocena jakości wyniku  
 
2.1. Odczytać z wykresu
 krzywej kalibracyjnej stężenie jonów fluorkowych dla analizowanej 

próbki w każdym z 6-ciu powtórzeń. 

 
2.2. Z wyznaczonego równania krzywej kalibracyjnej wyliczyć stężenie jonów fluorkowych  

w analizowanej próbce dla kolejnych 6-ciu powtórzeń. 

 

2.3.Odrzucanie wyniku obarczonego błędem grubym z zastosowanie testu Q-Dixona. 

a) uszeregować wyniki w ciąg niemalejący od wartości najmniejszej (x

1

) do największej (x

n

b) obliczyć wartość rozstępu  R zgodnie ze wzorem: 

1

x

x

R

n

=

 

gdzie  
x

n

 – wartość największa 

x

1

 – wartość najmniejsza 

 

c) obliczyć parametry Q

1

 i Q

n

 według wzorów: 

R

x

x

Q

R

x

x

Q

n

n

n

1

1

2

1

=

=

 

d) porównać otrzymane wartości Q

1

 i Q

n

 z wartością Q

kr

 odczytaną z tablic rozkładu Q-Dixona    

dla przyjętego poziomu ufności 95% (poziom istotności 

α

=0,05).  

Jeśli  któryś  z  obliczonych  parametrów  Q

1

  lub  Q

n

  przekracza  wartość  Q

kr

  to  wynik  na 

podstawie  którego  został  obliczony  Q

n

  lub  Q

1

  należy  odrzucić  jako  obarczony  błędem 

grubym.  
Dalsze  obliczenia  wartości  średniej  x

ś

r

  i  odchylenia  standardowego  s  należy  wykonać  dla 

serii wyników z pominięciem wyniku obarczonego  błędem grubym. 

background image

Instrukcja laboratoryjna                                                                            Analiza chemiczna i jakościowa ocena wyników  

 

Test Q-Dixona  - wartości krytyczne (Q

kr

 

           

αααα

 

  n           

0,05 

0,01 

0,941 

0,988 

0,765 

0,889 

0,642 

0,78 

0,56 

0,689 

0,507 

0,637 

0,554 

0,683 

0,512 

0,635 

10 

0,477 

0,597 

 
Obliczenia:

background image

Instrukcja laboratoryjna                                                                            Analiza chemiczna i jakościowa ocena wyników  

2.4. Wyznaczanie przedziału ufności wyniku (test t-Studenta) 

Obliczyć  wartość  średnią  (x

ś

r

)  i  wartość  odchylenia  standardowego  (s)  dla  serii  wyników  z 

pominięciem wyniku obarczonego błędem grubym według wzoru: 

 

 
 

 

 

 

 

 

gdzie: 
n – liczba powtarzanych oznaczeń, 
x

– wyniki poszczególnych pomiarów. 

 

 

n-1 – liczba stopni swobody, 
 
Przyjąć  wartość  krytyczną  t

kr

  z  tablic  rozkładu  t-Studenta  dla  przyjętego  poziomu  ufności  95% 

(poziom istotności 

α

=0,05) i wyliczyć przedział ufności wyniku. 

 

Test t-Studenta  - wartości krytyczne (t

kr

 

           

αααα

 

  n           

0,05 

0,01 

12,706 

63,656 

4,303 

9,925 

3,182 

5,841 

2,776 

4,604 

2,571 

4,032 

2,447 

3,707 

2,365 

3,499 

2,306 

3,355 

2,262 

3,250 

10 

2,226 

3,169 

11 

2,201 

3,106 

12 

2,179 

3,055 

13 

2,160 

3,012 

14 

2,145 

2,977 

15 

2,131 

2,947 

16 

2,120 

2,921 

17 

2,110 

2,898 

18 

2,101 

2,878 

19 

2,093 

2,861 

20 

2,086 

2,845 

 

 
 

(

)

2

1

1

=

=

n

x

x

s

ś

r

n

i

i

n

x

x

n

i

i

ś

r

=

=

1

background image

Instrukcja laboratoryjna                                                                            Analiza chemiczna i jakościowa ocena wyników  

Obliczenia 
 
 

background image

S

tęż

en

ie

 j

o

n

ó

w

 f

lu

o

rk

o

w

y

ch

 w

 a

n

a

li

zo

w

a

n

ej

 p

b

ce

W

y

n

ik

p

o

m

ia

w

A

n

a

li

za

(p

o

w

rz

en

ie

)

x

1

x

2

x

3

x

4

x

5

x

6

O

d

rz

u

ca

n

ie

 w

y

n

ik

u

 w

ą

tp

li

w

eg

o

 (

te

st

 Q

-D

ix

o

n

a

)

x

1

x

2

x

3

x

4

x

5

x

6

R

Q

1

Q

n

p

rz

ed

zi

a

ł 

u

fn

o

śc

i

n

Q

k

r

W

y

zn

a

cz

a

n

ie

 p

rz

ed

zi

a

łu

 u

fn

o

śc

(t

es

t-

S

tu

d

en

ta

)

x

1

x

2

x

3

x

4

x

5

x

6

Ś

re

d

n

ia

 

a

ry

tm

et

y

cz

n

a

O

d

ch

y

le

n

ie

 

st

a

n

d

a

rd

o

w

e

P

ra

w

d

o

p

o

d

o

b

ie

n

tw

o

(p

rz

ed

zi

a

ł 

u

fn

o

śc

i)

L

ic

zb

a

st

o

p

n

i

sw

o

b

o

d

y

W

sp

ó

łc

zy

n

n

ik

 

t-

S

tu

d

en

ta

 

K

 =

 n

-1

t

k

r

5

2

.5

7

1

5

2

.5

7

1

O

p

is

 s

y

m

b

o

li

 w

 f

o

rm

u

ła

ch

 m

at

em

at

y

cz

n

y

ch

:

• 

  

  

  

  

n

  

  

 l

ic

zb

p

o

w

ta

rz

an

y

ch

 o

zn

ac

ze

ń

,

A

n

a

li

za

 

(w

a

rt

o

śc

o

d

cz

y

ta

n

w

y

k

re

su

 k

rz

y

w

ej

 

k

a

li

b

ra

cy

jn

ej

)

C

F

-

[m

g

/d

m

3

]

(w

a

rt

o

śc

w

y

li

cz

o

n

w

n

a

n

ia

 k

rz

y

w

ej

 

k

a

li

b

ra

cy

jn

ej

)

9

5

%

C

F

-

 [

m

g

/d

m

3

]

A

n

a

li

za

(w

a

rt

o

śc

w

y

li

cz

o

n

w

n

a

n

ia

 k

rz

y

w

ej

 

k

a

li

b

ra

cy

jn

ej

)

S

er

ie

 p

o

m

ia

ro

w

e

S

E

M

 

[m

V

]

C

F

-

[m

g

/d

m

3

]

(w

a

rt

o

śc

o

d

cz

y

ta

n

w

y

k

re

su

 k

rz

y

w

ej

 

k

a

li

b

ra

cy

jn

ej

)

W

y

n

ik

 

p

rz

ed

zi

a

łe

m

 u

fn

o

śc

i

x

śr

 +

 t

k

r

*

s

S

er

ie

 p

o

m

ia

ro

w

(c

g

 n

ie

m

a

le

cy

)

C

F

[m

g

/d

m

3

]

(w

a

rt

o

śc

o

d

cz

y

ta

n

k

rz

y

w

ej

)

C

F

[m

g

/d

m

3

]

(w

a

rt

o

śc

w

y

li

cz

o

n

e

k

rz

y

w

ej

)

9

5

%

n

x

x

n

i

i

śr

=

=

1

(

)

2

1

1

=

=

n

x

x

s

śr

n

i

i

background image

• 

  

  

  

  

n

-1

  

li

cz

b

st

o

p

n

sw

o

b

o

d

y

• 

  

  

  

  

x

  

  

  

w

y

n

ik

p

o

sz

cz

eg

ó

ln

y

ch

 p

o

m

ia

w