I Wprowadzenie

POTENCJOMETRIA - należy do metod elektroanalitycznych, które obejmują szereg technik pomiarowych, opartych na badaniu reakcji elektrodowych i procesów zachodzących między elektrodami. Podstawę metod elektroanalitycznych stanowi pomiar wielkości elektrycznych (napięcie, natężenie prądu, opór elektryczny) związanych ze stężeniem bądź całkowitą ilością oznaczonej substancji.

METODY POTENCJOMETRYCZNE - polegają na pomiarze siły elektromotorycznej (SEM) ogniwa złożonego z dwóch elektrod zanurzonych w badanym roztworze. Mierzona SEM zależy w określony sposób od stężenia składnika oznaczonego w roztworze. Podstawą pomiarów jest równanie Nernsta. Zwykle odpowiedzialną za zmiany SEM jest jedna z elektrod zwana wskaźnikową, której potencjał zależy od stężenia oznaczonego jonu. Rozróżniamy potencjometrię bezpośrednią oraz miareczkowanie potencjometryczne.

POTENCJOMETRIA BEZPOŚREDNIA - oznaczenie stężenia interesującego nas składnika przez pomiar SEM ogniwa z odpowiednią elektrodą wskaźnikową np. pomiar pH za pomocą elektrod jonoselektywnych.

MIARECZKOWANIE POTENCJOMETRYCZNE - w którym wielkością mierzoną są zmiany siły elektromotorycznej ogniwa w czasie miareczkowania alkacymetrycznego, redoks lub strąceniowego.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest oznaczenie Fe²⁺ zawartego w roztworze otrzymanym do analizy Oznaczanie zasadowości wody metodą miareczkowania potencjometrycznego polega na określeniu zasadowości związków reagujących zasadowo wobec fenoloftaleiny i oranżu metylowego Zawartości tych związków jest równoważna ilości miligramorównoważników (moli) kwasu mineralnego, zużytego do miareczkowania próby w obecności odpowiedniego wskaźnika lub dokładniej do określenia wartości pH.

Celem ćwiczenia jest oznaczenie stężenia jonów fluorkowych w roztworze za pomocą jonoselektywnej elektrody fluorkowej .

3.Wykonanie ćwiczenia

1. Przygotowujemy analizowany roztwór do miareczkowania W tym celu umieszczamy badany roztwór w zlewce o pojemności 250 cm³ i uzupełnić do 100 cm³ roztworem HCl o stężeniu 2,0 mol/dm³

Przygotowany roztwór umieszczamy na mieszadle magnetycznym podgrzewamy do temperatury 45^oC i zanurzamy w nim połączone z potencjometrem elektrody platynową i srebrową.

Podgrzany roztwór miareczkujemy potencjometrycznie roztworem K ₂Cr ₂O₇ o stężeniu 0,01 mol/dm³ dodając porcjami po 0,5 cm³ Notujemy w tabelce sumaryczną liczbę centymetrów sześciennych roztworu miareczkującego i odpowiadającą jej wartość SEM ogniwa pomiarowego Podstawą do oznaczania jest reakcja redoks, przebiegająca w środowisku kwaśnym według schematu;

Cr₂O₇²⁺ + 6Fe²⁺ + 14H⁺ 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O

b) Do zlewki o pojemności 200 cm³ ustawionej na mieszadle magnetycznym , odmierzamy 100 cm³ badanej wody i miareczkujemy roztworem kwasu solnego aż do osiągnięcia pH od 8,5 do 8,0 oraz 4,8 do 4,2 dodawać małe porcje roztworu kwasu.

c) Przygotowujemy roztwory wzorcowe NaF o stężeniu 10^-1 10^-2 10^-3 10^-4 10^-5 10^-6 10^-7 mol/dm³ Do kolbki miarowej na 50 cm³ odmierzamy 5 cm³ roztworu NaF i 25 cm³ buforu TISAB. Rozcieńczamy do kreski wodą destylowaną Następne roztwory otrzymujemy przez dziesięciokrotne rozcięczania dodając każdorazowo 25 cm³ buforu.

Mierzymy SEM ogniwa pomiarowego w przygotowanych roztworach w czasie mieszania

Przygotowujemy próbki otrzymane do analizy poprzez dodanie 25 cm³ roztworu TISAB oraz uzupełniamy wodą do 50 cm³.

Mierzymy SEM ogniwa pomiarowego w analizowanych próbkach.

Wykonanie obliczeń

1. Zawartość Fe²⁺ w analizowanym roztworze obliczamy na podstawie stechiometrii w równaniu reakcji:

Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14H⁺ 2Cr³⁺ 6Fe³⁺ 7H₂O

2Cr⁶⁺ + 6e^- 2Cr³⁺ 6

Fe²⁺ - 1e Fe³⁺ 1

-2+12+x=6+18

x=14

1mol K₂Cr₂O₇ reaguje z 6 molami Fe²⁺

1000cm³ K₂Cr₂O₇ --- 0,01 mol K₂Cr₂O₇

15,2 cm³ K₂Cr₂O₇ --- x moli K₂Cr₂O₇

x=1,52*10^-4 mol K₂Cr₂O₇

1mol K₂Cr₂O₇ --- 6 moli Fe²⁺

1,52*10^-4 mol K₂Cr₂O₇ --- x moli Fe²⁺

x= 9,12*10^-4 mola Fe²⁺

1 mol Fe²⁺ --- 55847 mg

9,12*10^-4 mola Fe²⁺ --- x mg

x=50,93 mg Fe²⁺

C)

-log C_F

-log 10^-1 = 1 aF=10^-1*0,74=7,4*10^-2 -log 7,4*10^-2=1,13

-log 10^-2 = 2 aF=10^-2*0,89=8,9*10^-3 -log 8,9*10^-3=2,05

-log 10^-3 = 3 aF=10^-3*0,95=9,5*10^-4 -log 9,5*10^-4=3,02

-log 10^-4 = 4 aF=10^-4*0,98=9,8*10^-5 -log 9,8*10^-5=4,01

-log 10^-5 = 5 aF=10^-5*0,99=9,9*10^-6 -log 9,9*10^-6=5,01

-log 10^-6 = 6 aF=10^-6*1,0=1*10^-6 -log 1*10^-6 = 6,00

Z wykresu E=f(-log C_F) odczytuję (-log C_F), a następnie obliczam C_F

-logC_F = 1,4

C_F = 10^-1,4 = 0,03981 [mol/dm³]

Z wykresu odczytuję że zakres pomiarowy czyli zakres prostoliniowy zależności mieści się w przedziale od 1 do 4,5 (-log C_F )

B)

V_m. = 22,9 [cm³]

V­_p - nie można odczytać z wykresu gdyż wykonane miareczkowanie nie obejmuje zakresu pH =8,3

Z_m.= V_m.*100/V=22,9*100/100=22,9[mval/dm³]

Z_m.= 2,8*V_m.*100/100=64,12[stopni]

Ponieważ nie możemy odczytać z wykresu wartości V­­_p nie możemy również obliczyć zasadowości Z_{p ,} Z_OH^_ , Z_HCO^_ , Z_CO²

Ćwiczenie zostało źle wykonane z powodu dodania zbyt dużej ilości HCl na początku miareczkowania co spowodowało uzyskanie pierwszego wyniku wartości pH na pehametrze niższego niż 8,3.

PK