Monika Marek-Swędzioł

Anita Pędziwiatr

Patryk Mieszczanin

POTENCJOMETRIA I KONDUKTOMETRIA -
SPRAWOZDANIE POPRAWA

Wstęp teoretyczny:

Potencjometria jest jedną z najstarszych metod instrumentalnych w analizie chemicznej. Wykorzystuje się w niej pomiar siły elektromotorycznej (SEM) ogniwa zbudowanego z dwóch elektrod zanurzonych w badanym roztworze. Wartość SEM ogniwa zależy od potencjałów elektrod, a potencjały te zależą od aktywności jonów w roztworze elektrolitu i od charakteru procesów elektrodowych.

Konduktometria jest metodą analityczną polegającą na pomiarze przewodnictwa roztworu między dwoma identycznymi elektrodami obojętnymi, do których przykładany jest prąd zmienny. Wartość natężenia prądu przepływającego przez roztwór elektrolitu jest związana z liczbą i ruchliwością wolnych jonów w roztworze.

Zgodnie z prawem Ohma natężenie prądu płynącego przez warstwę elektrolitu jest odwrotnie proporcjonalne do oporu elektrycznego:

G = 1/ R [ 1 S = 1Ω^-1], gdzie G - konduktancja elektrolityczna, R - rezystancja.

Podstawą metod konduktometrycznych jest zależność mierzonej konduktancji elektrolitycznej G badanego roztworu od stężenia elektrolitu: G= κ · A / L = κ · 1/ Θ, w którym κ = (Λ · c) / 1000, gdzie κ - konduktywność elektrolityczna, Θ stała naczyńka konduktometrycznego wielkość stała dla danego naczyńka konduktometrycznego, c stężenie molowe, Λ konduktywność molowa,

W bardzo rozcieńczonych roztworach Λ zbliża się do granicznej konduktywności molowej i roztworze jest równa sumie granicznych konduktywności jonów obecnych w elektrolicie

Konduktywność elektrolityczna roztworu zależy od rodzaju jonów, ich stężenia oraz temperatury; tylko w początkowym przedziale stężeń istnieje liniowa zależność konduktywności od stężenia, co jest wykorzystywane do pomiarów ilościowych. Pomiarów kondunktancji elektrolitycznej dokonuje się w konduktometrach, umieszczając elektrolit w naczyńku konduktometrycznym. Każde naczyńko posiada stałą naczyńka konduktometrycznego Θ, którą wyznaczamy mierząc konduktancję elektrolityczną G roztworu wzorcowego o określonym stężeniu i znanej konduktywności elektrolitycznej κ, wówczas Θ = κ / G.

W konduktometrii przeprowadza się pomiary bezpośrednie lub miareczkowanie konduktometryczne polegające na pomiarze konduktancji elektrolitycznej w czasie dodawania titranta, np. w metodach alkacymetrycznych.

Część doświadczalna:

Wyznaczanie charakterystyki elektrody szklanej

Nachylenie charakterystyki przy kalibracji - 101,8%

Pomiary:

pH wzorcowe buforu	pH zmierzone	SEM ogniwa [mV]	∆E	∆pH	k=∆E/∆pH zm.
1	1,03	340,5	67,7	1,15	58,87
2	2,18	272,8	45,9	0,78	58,85
3	2,96	226,9	59,3	1	59,3
4	3,96	167,6	56,2	0,95	59,16
5	4,91	111,4	48,9	0,83	58,92
6	5,74	62,5	68,2	1,14	59,82
7	6,88	-5,7	53,2	0,9	59,11
8	7,78	-58,9	49,7	0,84	59,17
9	8,62	-108,6	45,6	0,77	59,22
10	9,39	-154,2

k_śr = 59,16 [mV/pH]

Wykres obrazujący zależność SEM=f(pH_zm)

k = 59,22 [mV/pH]

Punkt zerowy elektrody przy pH≈6,79

Wnioski: Równanie Nernsta, opisujące zachowanie się idealnej elektrody szklanej,

przewiduje prostoliniową zależność potencjału elektrody pomiarowej od pH oraz skok

potencjału k równy: 58,2mV w T=20ºC; 59,1mV w T=25ºC. Wykres sporządzony na podstawie naszych wyników przedstawia jednoznacznie liniową zależność potencjału elektrody pomiarowej od pH. Obliczyliśmy wartość kąta nachylenia charakterystyki wykorzystując zależność (k=tg α = ∆E/∆pHzm ). Otrzymaliśmy wartość k=59,16 [mV/pH]. Następnie wyznaczyliśmy metodą regresji liniowej wartość kąta nachylenia charakterystyki k, która w tym przypadku wynosi 59,22 [mV/pH]. Średnia wartość k (59,19 [mV/pH]) jest zbliżona do wartości skoku potencjału w temperaturze 25ºC, która wynosi 59,1 mV.

Potencjometryczne oznaczanie mieszaniny kwasu solnego i octowego

Podczas miareczkowania mieszaniny kwasów w obecności acetonu zachodzi reakcja z titrantem:

1) HCl + NaOH → NaCl + H₂O

2) CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

Otrzymana w wyniku miareczkowania krzywa wykazuje dwa wyraźne skoki, co umożliwia wyznaczenie dla każdego z kwasów punktu końcowego (PK) miareczkowania, a na tej podstawie obliczenia ich zawartości w badanym roztworze.

Opracowanie wyników:

VNaOH [mL]	pH	∆pH	∆ VNaOH	∆ pH/∆ VNaOH
0	2,42	-	-	-
0,5	2,55	0,13	0,5	0,26
1	2,69	0,14	0,5	0,28
1,2	2,81	0,12	0,2	0,6
1,4	2,91	0,1	0,2	0,5
1,6	3,12	0,21	0,2	1,05
1,8	3,4	0,28	0,2	1,4
2	3,89	0,49	0,2	2,45
2,2	4,49	0,6	0,2	3
2,4	4,77	0,28	0,2	1,4
2,6	4,92	0,15	0,2	0,75
2,8	5,07	0,15	0,2	0,75
3	5,19	0,12	0,2	0,6
4	5,52	0,33	1	0,33
5	5,8	0,28	1	0,28
6	6,04	0,24	1	0,24
7	6,31	0,27	1	0,27
7,2	6,38	0,07	0,2	0,35
7,4	6,47	0,09	0,2	0,45
7,6	6,55	0,08	0,2	0,4
7,8	6,62	0,07	0,2	0,35
8	6,73	0,11	0,2	0,55
8,2	6,86	0,13	0,2	0,65
8,4	7,05	0,19	0,2	0,95
8,6	7,32	0,27	0,2	1,35
8,8	8,13	0,81	0,2	4,05
9	11,15	3,02	0,2	15,1
9,2	11,69	0,54	0,2	2,7
9,4	11,95	0,26	0,2	1,3
9,6	12,1	0,15	0,2	0,75

1. Krzywa miareczkowania w układzie pH = f (V_NaOH):

( załączony wykres)

Wartości V_PK1 i V_PK2 wyznaczone metodą graficzną (środkowych stycznych):

V_PK1 = 2,05 mL

V_PK2 = 8,90 mL

2. Wykres ∆ pH/∆ V_NaOH = f (V_NaOH):

( załączony wykres)

Wartości V_PK1 i V_PK2 wyznaczone metodą pierwszej pochodnej:

V_PK1 = 2,10 mL

V_PK2 = 8,90 mL

3. V_{PK1, śr} = 2,075 mL

V_{PK2, śr} = 8,90 mL

Zawartości kwasów w badanym roztworze :

Zawartość kwasu solnego: 0,0756g

Zawartość kwasu octowego: 0,4099g

Oznaczanie stopnia czystości wody metodą konduktometryczną

Stała naczyńka = 0,457

Dane:

Rodzaj wody	Przewodnictwo
Ultra czysta	0,112
Dejonizowana	0,457
Destylowana	142,1
Deszczówka	157
Do Instalacji grzewczej	181
Wodociągowa	221,2
Kropla Beskidu	352
NaCl	1184
Muszyna	1262

Skład Kropli Beskidu i Muszyny:

Kropla Beskidu
Kationy	Zawartość [mg/l]
Wapń	44,09
Magnez	17,01
Sód	11,1
Potas	1
Aniony	Zawartość [mg/l]
Wodorowęglanowy	186,7
Siarczanowy	43,62
Chlorkowy	3,19

Muszyna
Kationy	Zawartość [mg/l]
Wapń	318,7
Magnez	32,3
Sód	11,6
Potas	2,89
Aniony	Zawartość [mg/l]
Wodorowęglanowy	1154
Siarczanowy	11,9
Chlorkowy	8,5
Fluorowy	0,198

Wnioski:

Jak widać przewodność wzrasta wraz liczbą jonów w roztworze. Na przykładzie Kropli Beskidu i Muszyny widać jak się zmienia przewodność wraz zawartością jonów w roztworze.

Woda deszczowa wykazywała małe przewodnictwo elektryczne zbliżone do wody destylacyjnej co świadczy o małej obecności jonów.

---