Ć W I C Z E N I E Nr 52

MIARECZKOWANIE POTENCJOMETRYCZNE

Cel ćwiczenia: Ilościowe oznaczenie substancji miareczkowanej za pomocą

pomiaru SEM ogniwa stężeniowego.

SEM jest to siła elektromotoryczna, która jest równa różnicy między potencjałami przewodnika przyłączonego do elektrody prawej a potencjałem przewodnika, wykonanego z tego samego metalu dołączonego do elektrody lewej.

Oznaczamy ją dużą literą E i wyraża się wzorem:

E=E*+RT/nF ln a₁/a₂

gdzie: E*- potencjał normalny elektrody

R - stała gazowa [J/mol K]

T- temp. w K

n - liczba elektronów biorących udział w reakcji

F - stała Faradaya

Równanie to przedstawia potencjał dowolnej elektrody. Jednak wielkości tej nie można ani zmierzyć ani obliczyć. Ale można go wyznaczyć mierząc SEM ogniwa utworzonego z tej elektrody i elektrody porównawczej.

POMIAR SEM -ogniwa stosowane w potencjometrii dają SEM do 1500mV. Mają jednak bardzo mała pojemność, dlatego stosuje się do pomiaru SEM przyrządy kompensacyjne lub pehametry elektroniczne. Metoda kompensacyjna znajduje zastosowanie w przypadku dokładnego oznaczania pH lub szczególnie dokładnego wyznaczania krzywych miareczkowania. Wyróżniamy dwa rodzaje potencjometrów:

- wychyleniowe

- kompensacyjne

ZASADA POTENCJOMETRYCZNEGO OZNACZANIA STĘŻENIA -oparta jest na zależności potencjału elekt. od aktywności jonów, względem, których jest ona odwracalna. Nieznaną aktywność można obliczyć bezpośrednio ze wzoru Nernsta na potencjał elekt.,jeśli oznaczamy wartość tego potencjału oraz znamy potencjał standardowy:

a) utworzyć ogniwo z elektrody wskaźnikowej i elektrody porównawczej

b) obydwie elektrody łączymy z potencjometrem i mierzymy siłę SEM

c) znając E oraz pot. elektrody porównawczej obliczamy pot. elektrody wskaźnikowej i następnie aktywność oznaczonych jonów - z wzoru Nernsta.

Do ilościowego oznaczenia innych jonów np. słabych kwasów i zasad stosuje się miareczkowanie potencjometryczne.

MIARECZKOWANIE POTENCJOMETRYCZNE - punkt równoważnikowy wyznacza się na podstawie zmian SEM odpowiedniego ogniwa. Jak zawsze ogniwo takie musi się składać z elektrody wskaźnikowej - której potencjał jest zależny od stężenia substancji miareczkowanej, natomiast drugiej porównawczej jest stały. Obie elektrody powinny być połączone kluczem elektrolitycznym albo być zanurzone w roztworze miareczkowym.

Miareczkowanie potencjometryczne stosuje się, gdy niemożliwe jest użycie wskaźników barwnych lub, kiedy trzeba bezpośrednio za pomocą pojedynczego miareczkowania oznaczyć dwie lub więcej substancji.

Wykonanie ćwiczenia

Najpierw pobrałam klucz elektrolityczny oraz roztwór AgNO₃ i nasycony roztwór AgCl. Zestawiłam układ pomiarowy i trzymając przycisk K ustawiłam na oporniku dekadowym taki opór R_X, aby przez galwanometr nie płynął prąd. Zanotowałam wartość zmierzonego oporu. Napełniłam biuretę roztworem NaCl i dodawałam go porcjami po 0,5 ml do prawego półogniwa. Po dodaniu nowej porcji NaCl roztwór dokładnie mieszałam, skompensowałam SEM ogniwa podobnie jak na początku ćwiczenia i zapisałam ustawioną wartość oporu R_X oraz objętość zużytego NaCl. Gdy reakcja przekroczyła punkt równoważnikowy po dodaniu odpowiedniej ilości NaCl i nie mogłam już skompensować SEM ogniwa, zmieniłam położenie przełącznika K. Następnie dodawałam porcjami po 0,5 ml jeszcze 2,0 ml roztworu NaCl, po wymieszaniu roztworu, skompensowałam SEM ogniwa i zapisałam ustawioną za każdym razem wartość oporu R_X.

Otrzymane wyniki zestawiłam w tabeli.

VNaCl	Rx	dR/dV
0	181	0
0,5	180	2
1	179	2
1,5	177	4
2	175	4
2,5	173	4
3	171	4
3,5	168	6
4	165	6
4,5	161	8
5	157	8
5,5	152	10
6	145	14
6,5	134	22
7	84	100
7,5	-11	190
8	-23	24
8,5	-31	16
9	-35	8
9,5	-38	6

Opracowanie wyników

Na podstawie uzyskanych wyników narysowałam wykres funkcji: R_X = f(V_NaCl).

W celu wyznaczenia punktu równoważnikowego narysowałam wykres pierwszej pochodnej:

Maksimum na wykresie pierwszej pochodnej odpowiada objętości roztworu zasady potrzebnej do zobojętnienia całego kwasu, (V_NaCl)_równ.

Aby obliczyć ilość AgNO₃ w roztworze do miareczkowania korzystam z równania:

AgNO₃ + NaCl Ⴎ NaNO₃ + AgCl_st.Ⴏ

Według powyższego równania liczba moli AgNO₃ i NaCl są sobie równe n_AgNO3 = n_NaCl

n _NaCl = (c_NaCl თ V_NaCl)/1000

wtedy n_AgNO3 = (c_NaCl თ V_NaCl)/1000

Punkt równoważnikowy występuje po zmiareczkowaniu roztworu 7,5 ml roztworu NaCl

c_NaCl = 0,05 mol/dm³

n_AgNO3 = (0,05 mol/dm³ თ 7,5 ml)/1000 = 3,75 თ 10^-3 mola

n_AgNO3 = 3,75 თ 10^-3 mola

Masa molowa AgNO₃ wynosi 169 g/mol, więc masa w gramach będzie równa

m = 3,75 თ 10^-3 mola თ 169 g/mol = 0,63375 g

Miareczkowanie potencjometryczne i szybka i dogodną metoda na oznaczenie nawet bardzo małych ilości substancji w roztworze. Wykorzystywane jest także, gdy roztwór jest mętny lub nie dysponujemy wskaźnikiem, który wskazałby koniec miareczkowania.

---