Numer ćwiczenia	Dział analizy i temat ćwiczenia: Potencjometria. Oznaczanie procentowej zawartości kwasu octowego w occie handlowym.	Data wykonania ćwiczenia: 11.05.2011
				Data oddania sprawozdania: 18.05.2011
Grupa B3	Imię i nazwisko: Ewelina Szafraniec	Nazwisko sprawdzającego
Uwagi:		Ocena

WSTĘP TEORETYCZNY

W metodzie potencjometrycznej do celów analitycznych stosowany jest pomiar siły elektromotorycznej ogniwa złożonego z elektrod zanurzonych w badanym roztworze. Wartość SEM zależy od potencjałów elektrodowych, a te natomiast zależą od aktywności jonów w roztworze i od charakteru procesów elektrodowych.

Układy do badań potencjometrycznych składają się z dwóch zasadniczych części:

• Pary elektrod (wskaźnikowej i odniesienia) zanurzonych w badanym roztworze - ogniwo pomiarowe

• Miernika (potencjometru) pozwalającego na pomiar SEM ogniwa

Ze względu na mechanizm działania elektrody są dzielone na cztery grupy:

• Elektrody I rodzaju - są to elektrody odwracalne względem kationu, zbudowane
  z metalu (lub gazu) zanurzonego w roztworze własnych jonów. Reakcja przebiegająca na elektrodzie jest następująca:

Znaną elektrodą tego rodzaju jest elektroda wodorowa, której potencjał określa reakcja:

• Elektrody II rodzaju - są to elektrody odwracalne względem wspólnego anionu. Składają się z metalu pokrytego trudno rozpuszczalną jego solą. Ten układ jest zanurzony w roztworze zawierającym taki sam anion, co sól trudno rozpuszczalna. Reakcję elektrodową można przedstawić następująco:

Przykładami takich elektrod są elektrody: chlorosrebrowa (Ag; AgCl; KCl) oraz elektroda kalomelowa (Hg; Hg₂Cl₂; KCl).

• Elektrody III rodzaju - są to elektrody odwracalne względem wspólnego kationu. Zbudowane są z metalu otoczonego cienką warstwą trudno rozpuszczalnej soli tego metalu, zanurzonego w roztworze zawierającym dobrze rozpuszczalną sól tego metalu. Przykładem tej elektrody jest elektroda Pb | PbC₂O₄ || CaC₂O₄ | Ca²⁺. Reakcję elektrodową można przedstawić następująco:

• Elektrody redoks - w elektrodach tych obojętny chemicznie metal (np. Pt, Au) jest zanurzony w roztworze zawierającym substancje utleniające i redukujące.

Ze względu na funkcje analityczną wyróżnia się 2 typy elektrod:

• Elektrody wskaźnikowe - reagujące na zmianę zawartości jonów w badanym roztworze, na które są czułe

• Elektrody porównawcze - zachowują w warunkach pomiaru stały potencjał, niezależny praktycznie od stężenia.

Najpraktyczniejszą wskaźnikową elektrodą pomiarową jest elektroda szklana (należąca do jonoselektywnych elektrod membranowych ISE). Typowa elektroda szklana zbudowana jest z rurki szklanej zakończonej cienkościenną bańką z tzw. szkła elektrodowego. Wewnątrz rurki umieszczona jest elektroda chlorosrebrowa zanurzona w roztworze wewnętrznym.

Miareczkowanie potencjometryczne polega na mierzeniu różnicy potencjałów między elektrodą wskaźnikową i elektrodą porównawczą po dodaniu każdej porcji odczynnika miareczkującego. Dodawanie tego odczynnika powoduje zmiany stężenia składnika oznaczanego, początkowo niewielkie podobnie zmiany potencjału również są nieduże. W pobliżu punktu równoważności następuje skok potencjału - co umożliwia dokładną detekcję punktu końcowego miareczkowania.

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Oznaczanie procentowej zawartości kwasu octowego w handlowym occie wykonywano metodą miareczkowania z wizualną, a następnie z potencjometryczną detekcją punktu końcowego.

1.Metoda wizualna

Odczynniki

• mianowany roztwór wodorotlenku sodu

• fenoloftaleina

• woda podwójnie destylowana

Wykonanie

• otrzymaną próbkę rozcieńczono do 250ml w kolbie miarowej

• skalibrowaną pipetą pobrano trzy porcje badanego roztworu po 25ml i przeniesiono do kolb stożkowych

• każdą porcję rozcieńczono do objętości około 50ml

• dodano po trzy krople fenoloftaleiny i rozpoczęto miareczkowanie mianowanym roztworem wodorotlenku sodu

Wynik oznaczenia

W czasie miareczkowania odczytywano objętość titranta zużytego w miareczkowaniu. Masę kwasu octowego w objętości jednej porcji pipety (24,95ml) pobranej do miareczkowania obliczono stosując wzór:

Obliczoną zawartość kwasu przeliczono na 100ml próbki i wynik podano w procentach wagowo objętościowych.

l.p	Objętość NaOH użytego w miareczkowaniu [ml]	Masa kwasu octowego [g]	Zawartość kwasu octowego w 100ml roztworu [g/100ml]
1.	21,2	0,1430	0,5727
2.	21,1	0,1422	0,5701
3.	21,1	0,1422	0,5701
Średnia zawartość: 0,5710g/100ml

2. Metoda potencjometryczna.

Odczynniki

• mianowany roztwór wodorotlenku sodu

• woda podwójnie destylowana

Aparatura

• pH-metr z odczytem cyfrowym

• elektroda kombinowana (wskaźnikowa i porównawcza jako ogniwo zespolone)

• mieszadło magnetyczne

Wykonanie

• z otrzymanej próbki roztworu (tej samej używanej w miareczkowaniu wizualnym) pobrano skalibrowaną pipetą trzy porcje po 25ml

• porcje przeniesiono do zlewek na 100ml i rozcieńczono wodą

• w tak przygotowanym roztworze umieszczono mieszadło magnetyczne i zanurzono elektrodę kombinowaną

• nad zlewką ustawiono biuretę z titrantem

• włączono mieszadło magnetyczne

• w I serii dodawano po 0,5ml titranta notując każdorazowo stan biurety i odpowiadające mu wskazania pH-metru

• miareczkowanie przerwano po znacznym przekroczeniu punktu końcowego

• w II i III serii miareczkowania zmniejszono objętość dodawanego titranta w okolicy punktu końcowego do 0,1ml i prowadzono pomiary wskazań pH-metru

Wynik oznaczenia

Punkt końcowy miareczkowania obliczono metodą graficzną stycznych (najmniej dokładana), metodą pierwszej pochodnej oraz metodą Hahna.

OPRACOWANIE WYNIKÓW

1.Miareczkowanie wizualne.

• Rozrzut wyników miareczkowań.

Obliczono ze wzoru:

• Niepewność pomiaru objętości zużytego NaOH.

Na niepewność wpływają:

• Niepewność kalibracji biurety -
  

• Niepewność kropli -
  

• Niepewność odczytu objętości -
  

• Rozrzut wyników miareczkowań -
  

• Niepewność standardowa dla objętości NaOH -
  :

• Złożona niepewność standardowa dla masy kwasu octowego.

oraz
- zostały obliczone podczas mianowania NaOH oraz kalibracji naczyń miarowych.

• Niepewność rozszerzona dla masy kwasu octowego.

Dla P=95%

Wynik wraz z niepewnością:

2. Miareczkowanie potencjometryczne.

Wykonano trzy serie pomiarów. Dla każdej serii, sporządzono dwa typy wykresów: zależność SEM[mV] - v[ml] oraz ΔSEM/Δv [mV/ml] - v[ml], następnie obliczono punkty końcowe miareczkowania trzema metodami.

Pomiary zestawiono w tabelach poniżej.

I seria

VNaOH [ml]	ΔV [ml]	SEM [mV]	|ΔSEM| [mV]		ΔSEM/ΔV
0	0,5	229	14,5		29
0,5	0,5	214,5	6,4		12,8
1	0,5	208,1	9		18
1,5	0,5	199,1	4,3		8,6
2	0,5	194,8	5,1		10,2
2,5	0,5	189,7	4,5		9
3	0,5	185,2	4		8
3,5	0,5	181,2	3,9		7,8
4	0,5	177,3	3,2		6,4
4,5	0,5	174,1	3		6
5	0,5	171,1	3,2		6,4
5,5	0,5	167,9	3		6
6	0,5	164,9	2,9		5,8
6,5	0,5	162	2,8		5,6
7	0,5	159,2	2,4		4,8
7,5	0,5	156,8	2,6		5,2
8	0,5	154,2	2,4		4,8
8,5	0,5	151,8	2,4		4,8
9	0,5	149,4	2,4		4,8
9,5	0,5	147	2,4		4,8
10	0,5	144,6	2,3		4,6
10,5	0,5	142,3	2,3		4,6
11	0,5	140	2,5		5
11,5	0,5	137,5	2,3		4,6
12	0,5	135,2	2,6		5,2
12,5	0,5	132,6	3,5		7
13	0,5	129,1	2,6		5,2
13,5	0,5	126,5	2,5		5
14	0,5	124	2,1		4,2
14,5	0,5	121,9	3,1		6,2
15	0,5	118,8	3		6
15,5	0,5	115,8	3		6
16	0,5	112,8	3		6
16,5	0,5	109,8	4,4		8,8
17	0,5	105,4	4,5		9
17,5	0,5	100,9	5,1		10,2
18	0,5	95,8	4,5		9
18,5	0,5	91,3	7,7		15,4
19	0,5	83,6	8,6		17,2
19,5	0,5	75	12,7		25,4
20	0,5	62,3		23,4	46,8
20,5	0,5	38,9		205,9	411,8
21	0,5	-167		50,9	101,8
21,5	0,5	-217,9	16		32
22	0,5	-233,9	9,3		18,6
22,5	0,5	-243,2	6,9		13,8
23	0,5	-250,1	5,1		10,2
23,5	0,5	-255,2	4,2		8,4
24	0,5	-259,4	3,4		6,8
24,5	0,5	-262,8	3,1		6,2
25	0,5	-265,9	2,6		5,2
25,5	0,5	-268,5	2,5		5
26	0,5	-271	1,9		3,8
26,5	0,5	-272,9	1,9		3,8
27	0,5	-274,8	1,7		3,4
27,5	0,5	-276,5	1,8		3,6
28	0,5	-278,3	0		0

Wyk. 1 - SEM = f(V) dla 1 miareczkowania

Wyk. 2 - |ΔSEM/ΔV| = f(V) dla 1 miareczkowania

II seria

VNaOH [ml]	ΔV [ml]	SEM [mV]	|ΔSEM| [mV]		ΔSEM/ΔV
0	1	229,3	0		0
0,5	1	207,7	21,6		21,6
1	1	194,8	12,9		12,9
1,5	1	184,7	10,1		10,1
2	1	177,8	6,9		6,9
2,5	1	170,4	7,4		7,4
3	1	165,1	5,3		5,3
3,5	1	160	5,1		5,1
4	1	155,5	4,5		4,5
4,5	1	150,9	4,6		4,6
5	1	145,9	5		5
5,5	1	141,5	4,4		4,4
6	1	136,8	4,7		4,7
6,5	0,5	134,3	2,5		2,5
7	0,5	131,8	2,5		2,5
7,5	0,5	129,6	2,2		2,2
8	0,5	127	2,6		2,6
8,5	0,5	124,3	2,7		2,7
9	0,5	121,4	2,9		2,9
9,5	0,5	118,4	3		3
10	0,5	115,2	3,2		3,2
10,5	0,5	111,7	3,5		3,5
11	0,5	107,9	3,8		3,8
11,5	0,5	103,8	4,1		4,1
12	0,5	99,7	4,1		4,1
12,5	0,5	94,3	5,4		5,4
13	0,5	87,9	6,4		6,4
13,5	0,1	86,2	1,7		1,7
14	0,1	84,3	1,9		1,9
14,5	0,1	82,3	2		2
15	0,1	80,1	2,2		2,2
15,5	0,1	77,9	2,2		2,2
16	0,1	75,6	2,3		2,3
16,5	0,1	74	1,6		1,6
17	0,1	72,6	1,4		1,4
17,5	0,1	71,1	1,5		1,5
18	0,1	67,8	3,3		3,3
18,5	0,1	64,2	3,6		3,6
19	0,1	59,9	4,3		4,3
19,5	0,1	55,1	4,8		4,8
20	0,1	48,4	6,7		46,8
20,5	0,1	43,6	4,8		411,8
21	0,1	34,2	9,4		101,8
21,5	0,1	20,8	13,4		13,4
22	0,1	1,2		19,6	19,6
22,5	0,1	-153,5		154,7	154,7
23	0,1	-174,5		21	21
23,5	0,1	-180,5	6		6
24	0,1	-186,9	6,4		6,4
24,5	0,1	-190	3,1		3,1
25	0,1	-202,3	12,3		12,3
25,5	0,1	-206,5	4,2		4,2
26	0,1	-212,8	6,3		6,3
26,5	0,1	-216,3	3,5		3,5
27	0,1	-219,1	2,8		2,8
27,5	0,1	-232,4	13,3		13,3
28	0,1	-240,4	8		8

Wyk. 3 - SEM = f(V) dla 2 miareczkowania

Wyk. 4 - |ΔSEM/ΔV| = f(V) dla 2 miareczkowania

III Seria

VNaOH [ml]	ΔV [ml]	SEM [mV]	|ΔSEM| [mV]		ΔSEM/ΔV
0	1	228,6	0		0
0,5	1	206,1	22,5		22,5
1	1	191,9	14,2		14,2
1,5	1	182,4	9,5		9,5
2	1	175,1	7,3		7,3
2,5	1	169	6,1		6,1
3	1	163,6	5,4		5,4
3,5	1	158,6	5		5
4	1	153,4	5,2		5,2
4,5	1	149	4,4		4,4
5	1	144,6	4,4		4,4
5,5	1	140	4,6		4,6
6	1	135,3	4,7		4,7
6,5	0,5	133	2,3		4,6
7	0,5	130,5	2,5		5
7,5	0,5	128,1	2,4		4,8
8	0,5	125,4	2,7		5,4
8,5	0,5	122,7	2,7		5,4
9	0,5	119,9	2,8		5,6
9,5	0,5	116,8	3,1		6,2
10	0,5	113,7	3,1		6,2
10,5	0,5	110,1	3,6		7,2
11	0,5	106,2	3,9		7,8
11,5	0,5	101,8	4,4		8,8
12	0,5	97,1	4,7		9,4
12,5	0,5	91,3	5,8		11,6
13	0,5	89,9	1,4		14
13,5	0,1	88,2	1,7		17
14	0,1	86,9	1,3		13
14,5	0,1	85,5	1,4		14
15	0,1	84,6	0,9		9
15,5	0,1	82,7	1,9		19
16	0,1	80,5	2,2		22
16,5	0,1	78,8	1,7		17
17	0,1	76,8	2		20
17,5	0,1	75,3	1,5		15
18	0,1	72,6	2,7		27
18,5	0,1	69,6	3		30
19	0,1	67,8	1,8		18
19,5	0,1	66,1	1,7		17
20	0,1	64,3	1,8		18
20,5	0,1	60,3	4		40
21	0,1	58,1	2,2		22
21,5	0,1	52,8	5,3		53
22	0,1	46,6	6,2		19,6
22,5	0,1	40,3	6,3		154,7
23	0,1	31,9	8,4		21
23,5	0,1	25,6	6,3		63
24	0,1	4,4		21,2	212
24,5	0,1	-156,9		161,3	1613
25	0,1	-171,8		14,9	149
25,5	0,1	-190,2	18,4		184
26	0,1	-201,6	11,4		114
26,5	0,1	-205	3,4		34
27	0,1	-213,1	8,1		81
27,5	0,1	-215,9	2,8		28
28	0,1	-220,6	4,7		47

Wyk. 5 - SEM = f(V) dla 3 miareczkowania

Wyk. 6 - |ΔSEM/ΔV| = f(V) dla 3 miareczkowania

Obliczenia do metody Hanha

Nr SERII	I SERIA	II SERIA	III SERIA
	50,9	21,1	21,0
	205,9	161,3	154,7
	23,4	14,9	19,6
	0,5	0,1	0,1
	0,23	0,35	0,47
	4,05	7,60	7,36
	0,115	0,035	0,047

Zbiorcza tabela wyników

Miareczkowanie potencjometryczne				Miareczkowanie wizualne
Metoda L.P.	Metoda graficzna stycznych V PK [ml]	Metoda graficzna I pochodnej V PK [ml]	Metoda Hahna V PK [ml]	L.P.	V PK [ml]
1.	20,5	20,5	20,385	1.	21,2
2.	20,9	20,9	20,835	2.	21,1
3.	20,9	20,9	20,853	3.	21,1

Wykorzystując wartości obliczone metodą Hahna, jako najdokładniejszą z metod potencjometrycznego wyznaczania objętości titranta odpowiadającej punktowi końcowemu, obliczono procentową zawartość kwasu octowego w occie. Masę kwasu octowego obliczono stosując wzór (1). Wynik porównano z wartością otrzymaną w metodzie wizualnej:

Zawartość kwasu octowego w occie [g/100ml]
Metoda potencjometryczna	Metoda wizualna
0,5747	0,5710

PODSUMOWANIE

W serii I miareczkowania potencjometrycznego dodawana była duża porcja titranta, dlatego otrzymany wynik znacznie odbiega od pozostałych pomiarów. W obliczaniu zawartości kwasu octowego w occie wynik I serii został odrzucony.

Najbardziej dokładną z wszystkich wykorzystywanych metod potencjometrycznych jest metoda Hahna. Przy metodach graficznych, idealne poprowadzenie stycznych na wykresie nie jest możliwe, dlatego ustępują one pozostałym metodom w dokładności.

Celem wykonanego ćwiczenia było oznaczenie procentowej zawartości kwasu octowego w occie (procenty wagowo-objętościowe), przy użyciu dwóch metod: wizualnej i potencjometrycznej. Ćwiczenie pozwala stwierdzić, że metoda potencjometryczna daje dokładniejszy wynik oznaczenia niż metoda z wizualną detekcją punktu końcowego miareczkowania. Użycie odpowiedniej aparatury do wykonywania oznaczenia znacznie ogranicza możliwość popełnienia błędu przypadkowego przez analityka. Metody te są znacznie bardziej czułe na sygnał analityczny (tutaj zmiana pH roztworu), a przez to dają lepsze rezultaty.

---