Gr.23 Zespół 1	Potencjometria	28.04.2010
			Ocena:

1. Wstęp teoretyczny:

Potencjometria jest jedyną metodą analityczną, która pozwala oznaczyć aktywność jonów wodorowych w roztworze. Przy tym roztwór nie ulega zniszczeniu i nie zmienia się jego skład. Pomiary pH należą do najczęściej wykonywanych analiz chemicznych. Metoda potencjometryczna oznaczania pH polega na pomiarze siły elektromotorycznej ogniwa złożonego z elektrody wskaźnikowej i porównawczej zanurzonych w roztworze badanym. Opracowano wiele elektrod wskaźnikowych czułych na jony wodorowe, w analizach podstawowe znaczenie ma elektroda szklana. Zależność SEM ogniwa pomiarowego od aktywności jonów wodorowych można wyrazić wzorem:

RT

E_(ogniwa) = E* + __ ln a_(H+)

F

lub

E_(ogniwa) = E* + 0,0591 log a_(H+)

(0,0591V = S)

E* - stała obejmująca standardowy potencjał elektrody szklanej, potencjał elektrody odniesienia, a także potencjały dyfuzyjne.

pH = - log a_(H+)

E_(ogniwa) = E* - 0,0591pH

SEM ogniwa jest funkcją pH. Jednak ze wzoru tego nie można w sposób bezpośredni wyliczyć pH, gdyż wartość E* jest zmienna ze względu na zmianę w czasie potencjału standardowego elektrody szklanej. Dlatego też pomiary pH są pomiarami porównawczymi. Porównujemy SEM ogniwa roztworu badanego z SEM ogniwa roztworu wzorcowego (buforu):

E_x = E* - S_pHx

E_wz = E* - S_pHwz

E_x - E_wz

PH_x - pH_wz = ____

S

Równanie to stanowi podstawę oznaczeń za pomocą pH-metrów. Pomiar sprowadza się do wyskalowania przyrządu za pomocą dwóch roztworów buforowych o znanym pH, a następnie na pomiarze pH roztworów badanych. Zależność SEM ogniwa od pH jest linią prostą, a zatem kalibracja ma na celu ustalenie nachylenia tej krzywej.

2. Cel ćwiczenia:

Wykonanie pomiaru pH za pomocą mikrokomputerowego pH-metru.

3. Wykonanie ćwiczenia:

- Umieszczenie kombinowanej elektrody szklanej w zlewce zawierającej roztwór buforowy o pH = 6,88. Odczytannie temperatury roztworu, pH i SEM elektrody.

- Opłukanie elektrody przez zanurzenie w naczyńku z wodą destylowaną i umieszczenie w zlewce zawierającej roztwór buforowy o pH = 4,0. Odczekanie 1min, po tym czasie odczytanie wartości pH i SEM elektrody.

- Po dokonaniu kalibracji przyrządu dwoma roztworami odczytanie wartości przesunięcia zera, pH i nachylenia charakterystyki elektrody.

- Opłukanie elektrody szklanej przez zanurzenie w naczyńku z wodą destylowaną i umieszczenie w zlewce zawierającej roztwór buforowy o pH = 11,6. Odczytanie wartości pH, a następnie SEM elektrody.

Wyznaczenie charakterystyki elektrody szklanej, SEM= f ( pH )

pH = 6,88 SEM = -9 mV pH=6,87 przesunięcie zera = -0,08

pH = 4,00 SEM = 158mV pH=4,00 nachylenie charakterystyki elektrody = 99,6%

pH = 11,6 SEM = -238 mV pH=10,8 T=22,2 C

Miareczkowanie potencjometryczne :

1.Pobieramy mikropipetą 1ml 0,4 mol/l HCl do zlewki o poj. 150 ml. Następnie zlewkę ustawiamy na mieszadle magnetycznym i po umieszczeniu elektrody i czujnika temperatury dolewamy wody destylowanej do częściowego zakrycia elektrody.

Do pipety „minilab” pobieramy 5 ml 0,1 mol/l roztworu NaOH. Następnie miareczkujemy roztwór kwasu dodając do zlewki po 0,3 ml NaOH. Po dodaniu porcji NaOH odczekujemy do ustalenia się SEM.

Tabela nr 1

Pomiar	E [mV]	V	E	V	E/ V
0	258	0	0	0	0
1	257	0,3	1	0,3	3,3
2	257	0,6	0	0,3	0
3	256	0,9	1	0,3	3,3
4	254	1,2	2	0,3	6,6
5	253	1,5	1	0,3	3,3
6	251	1,8	2	0,3	6,6
7	250	2,1	1	0,3	3,3
8	248	2,4	2	0,3	6,6
9	245	2,7	3	0,3	10
10	242	3,0	3	0,3	10
11	239	3,3	3	0,3	10
12	235	3,6	4	0,3	13,3
13	230	3,9	5	0,3	16,6
14	224	4,2	6	0,3	20
15	215	4,5	9	0,3	30
16	200	4,8	15	0,3	50
17	167	5,1	33	0,3	110
18	-135	5,4	302	0,3	1006,6
19	-192	5,7	57	0,3	190
20	-200	6,0	18	0,3	60
21	-220	6,3	10	0,3	33,3
22	-227	6,6	7	0,3	23,3
23	-235	6,9	8	0,3	26,6
24	-238	7,2	3	0,3	10
25	-240	7,5	2	0,3	6,6
26	-243	7,8	3	0,3	10
27	-245	8,1	2	0,3	6,6
28	-247	8,4	2	0,3	6,6
29	-259	8,7	12	0,3	40
30	-251	9,0	-8	0,3	-26,6
31	-253	9,3	2	0,3	6,6
32	-254	9,6	1	0,3	3,3
33	-255	9,9	1	0,3	3,3
34	-256	10,2	1	0,3	3,3
35	-257	10,5	1	0,3	3,3
36	-258	10,8	1	0,3	3,3

Wykres nr 1

Wykres nr 2

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

n_HCl = n_NaOH

n_HCl = C_NaOH x V_NaOH = 0,1mol/l x 5,4x10^-3 = 5,4x10^-4

C_HCl = n_HCl/V_HCl = 5,4x10^-4/10^-3 = 0,54mol/l

2.Pobieramy mikropipetą 1ml 0,4mol/l H₃PO₄do zlewki o poj. 150 ml. Następnie zlewkę ustawiamy na mieszadle magnetycznym i po umieszczeniu elektrody i czujnika temperatury dolewamy wody destylowanej do częściowego zakrycia elektrody.

Do pipety „minilab” pobieramy 5 ml 0,1 mol/l roztworu NaOH. Następnie miareczkujemy roztwór kwasu dodając do zlewki po 0,3 ml NaOH. Po dodaniu porcji NaOH odczekujemy do ustalenia się SEM.

Tabela nr 2

Pomiar	E [mV]	V	E	V	E/ V
0	262	0	0	0	0
1	261	0,3	1	0,3	3,3
2	261	0,6	0	0,3	0
3	260	0,9	1	0,3	3,3
4	260	1,2	0	0,3	0
5	259	1,5	1	0,3	3,3
6	259	1,8	0	0,3	0
7	258	2,1	1	0,3	3,3
8	257	2,4	1	0,3	3,3
9	256	2,7	1	0,3	3,3
10	256	3	0	0,3	0
11	255	3,3	1	0,3	3,3
12	253	3,6	2	0,3	6,6
13	252	3,9	1	0,3	3,3
14	251	4,2	1	0,3	3,3
15	250	4,5	1	0,3	3,3
16	249	4,8	1	0,3	3,3
17	248	5,1	1	0,3	3,3
18	247	5,4	1	0,3	3,3
19	245	5,7	2	0,3	6,6
20	244	6	1	0,3	3,3
21	243	6,3	1	0,3	3,3
22	241	6,6	2	0,3	6,6
23	239	6,9	2	0,3	6,6
24	238	7,2	1	0,3	3,3
25	236	7,5	2	0,3	6,6
26	233	7,8	3	0,3	10
27	231	8,1	2	0,3	6,6
28	227	8,4	4	0,3	13,3
29	221	8,7	6	0,3	20
30	217	9	4	0,3	13,3
31	211	9,3	6	0,3	20
32	203	9,6	8	0,3	26,6
33	192	9,9	11	0,3	36,6
34	172	10,2	20	0,3	66,6
35	121	10,5	51	0,3	170
36	86	10,8	35	0,3	116,6
37	70	11,1	16	0,3	53,3
38	61	11,4	9	0,3	30
39	53	11,7	8	0,3	26,6
40	47	12	6	0,3	20
41	42	12,3	5	0,3	16,6
42	37	12,6	5	0,3	16,6
43	32	12,9	5	0,3	16,6
44	29	13,2	3	0,3	10
45	26	13,5	3	0,3	10
46	22	13,8	4	0,3	13,3
47	20	14,1	2	0,3	6,6
48	17	14,4	3	0,3	10
49	15	14,7	2	0,3	6,6
50	11	15	4	0,3	13,3
51	8	15,3	3	0,3	10
52	5	15,6	3	0,3	10
53	3	15,9	2	0,3	6,6
54	1	16,2	2	0,3	6,6
55	-1	16,5	2	0,3	6,6
56	-3	16,8	2	0,3	6,6
57	-6	17,1	3	0,3	10

Wykres nr 3

Wykres nr 4

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H₂O

n_H3PO4 = n_NaOH/3

n_H3PO4 = C_NaOH x V_NaOH /3 = 0,1mol/l x 10,5x10^-3 /3 = 3,5x10^-4

C_H3PO4 = n_H3PO4/V_H3PO4 = 3,5x10^-4/10^-3 = 0,35mol/l

4. Wnioski:

Miareczkowanie potencjometryczne polega na mierzeniu SEM ogniwa pomiarowego po dodaniu kolejnych porcji NaOH (odczynnika miareczkującego). Zauważamy na początku miareczkowania niewielkie zmiany SEM, natomiast w pobliżu punktu końcowego miareczkowania następuje gwałtowny skok SEM wskutek spadku stężenia kwasów. Krzywa miareczkowania ma charakterystyczny przebieg typu „S”, świadczy to o prawidłowym wykonaniu ćwiczenia. Punkty końcowe miareczkowania wyznaczyliśmy posługując się metodami: pierwszej pochodnej i graficzną.

---