Потенциометрическое титрование.

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 13

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

В объемном титриметрическом анализе для определения точки эквивалентности часто пользуются методом потенциометрического титрования. Для этого измеряют изменение потенциала индикаторного электрода, обратимого по отношению к ионам титруемого вещества, или титранта. Этот потенциал вблизи точки эквивалентности резко изменяется от добавления небольшого количества реагента. Для наглядного изображения хода титрования и более точного нахождения точки эквивалентности строят кривую титрования, наносят на ось ординат значения э.д.с. гальванической цепи, используемой для титрования, на ось абсцисс – объем титранта в миллилитрах.

Потенциометрическое титрование применяется в методах осаждения с комплексообразованием, оксидиметрии и, особенно широко, -при кислотно-основном титровании. В этом случае в качестве индикаторного электрода используют хингидронный, сурьмяный или стеклянный, электроды сравнения-каломельный или хлорсеребряный.

Практически потенциометрическое титрование осуществляется следующим образом: в известный объем анализуемого вещества помещают электроды, которые подключают к pH-метру; к этому объему раствора небольшими порциями при постоянном перемешивании прибавляют раствор титранта и каждый раз измеряют э.д.с. элемента.

В начале титрования, когда концентрация исследуемого вещества велика, добавление титранта вызывает незначительное изменение потенциала индикаторного электрода и э.д.с. В момент эквивалентности скачок потенциала резко возрастает, а затем, при избытке титранта, снова плавно изменяется.

Преимущество потенциометрического титрования по сравнению с индикаторным состоит в том, что метод можно применять для анализа окрашенных и мутных растворов, многокомпонентных систем, многоосновных кислот и многокислотных оснований.

Потенциометрическое титрование широко используется также для оценки относительных констант диссоциации слабых электролитов и аминокислот. При определенных навыках этим методом можно определять кислотные и основные группы белков.

вопросы для самоподготовки

1.Что понимают под потенциометрией?

2.Какие вы знаете электроды сравнения и электроды определения?

3.Что такое гальванический элемент?

4.Чем характеризуются электроды первого рода? Привести пример.

5.В чем особенности электродов второго рода?

6.Как устроен каломельный электрод?

7.Привести примеры окислительно-восстановительных электродов.

8.Какие электроды используются для определения рН ?

9.Что такое окислительно -восстановительная система?

10.В чем состоит отличительная особенность измерения окислительно-восстановительного потенциала?

11.Какие задачи можно решить, изучая метод потенциометрического титрования?

12. В чем состоит принцип потенциометрического титрования?

13. Какая химическая реакция лежит в основе определения рН методом потенциометрического титрования?

14. Объяснить ход кривой потенциометрического титрования по реакциям нейтрализации.

15. Как определить эквивалентный объем титрования и концентрацию исследуемого раствора.

16. В чем состоит значение метода потенциометрического титрования в исследованиях в биологии медицине и фармации.

Экспериментальные работы

Работа 1. Изменение электродных потенциалов и ЭДС гальванических элементов

Методика эксперимента.

1. Включить иономер в сеть для прогревания в течении 5 – 10 минут.

2. Налить в сосуд растворы 0.1 н солей CuSO₄ и ZnSO₄, соединить их электролитическим мостиком и погрузить в растворы электрод из соответствующих металлов.

3. Определить по таблице стандартных электродных потенциалов знаки полярности металлов и подключить их к соответствующим клеммам иономера.

4. Измерить ЭДС собранного гальванического элемента по шкале прибора.

5. Измерить электродный потенциал Zn. Для этого собрать гальванический элемент из измеряемого электрода цинка в растворе 0,1н ZnSO₄ и стандартного хлорсеребряного электрода, погруженного в KCl. Сосуды соединить электролитическим мостиком. Какова полярность электродов?

6. Аналогичным способом определить электродный потенциал меди.

7. Измерить рH исследуемого раствора. Для этого собрать гальванический элемент из хлорсеребряного электрода сравнения и хингидронного электрода определения, который можно легко приготовить самостоятельно (взять указанный преподавателем раствор HCl, СH₃COOH, либо другие, содержащий ионы водорода, насыпать в него щепотку хингидрона, размешать и погрузить платиновый электрод). Измерить ЭДС такого гальванического элемента. Найти значения потенциала хингидронного электрода. Используя уравнения Нернста, рассчитать рН раствора.

Отчёт по работе должен содержать:

1. Экспериментальные результаты.

2. Рассчитываемые значения теоритических значений электродных потенциалов и ЭДС в растворах 1н солей.

3. Сравнить измеренные величины с теоретическими. Вычислить значения абсолютной и относительной погрешностей.

4. Значение рН расследуемого раствора.

5. Зарисовать схемы электродов: каломельного, хингидронного, водородного.

Работа 2. Определение концентрации кислоты методом потенциометрического титрования

Методика эксперимента.

1. Концентрацию раствора определяют при помощи рН – метра. Для этого включить прибор в сеть для прогревания (10 – 15 минут).

2. В бюретку залить 0,1н раствора щелочи NaOH. Отобрать пипеткой в стаканчик 10мл задачи (№ задачи даёт преподаватель).

3. Стаканчик установить на столик датчика, чтобы электроды были погружены в исследуемый раствор и не касались стенок стаканчика.

4. Приливать раствор щелочи из бюретки в стаканчик порциями: по 2 мл до рН равный 2 – 3, далее по 0,5мл до резкого скачка потенциала (до рН=7 - 8), а затем снова по 2 мл до рН= 12 – 13.

5. После каждого приливания щёлочи тщательно перемешивать раствор в стаканчики стеклянной палочкой и, выдержав 1 минуту, снять показания прибора по нижней шкале (2 - 15). Для точности проводить 2 титрования.

6. Полученные данные заносить в таблицу:

1) По полученным данным построить график зависимости рН от количества добавляемой щелочи рН = f(v) и дифференциальную зависимость

.

2) По графику определить эквивалентную точку и объем щелочи, из расходованный на титрование.

3) Сделать выводы по работе.

Работа 3.Потенциометрическое титрование окислительно – восстановительных систем

Методика эксперимента.

1. Включить прибор в сеть для прогревания в течении 5 – 10 минут.

2. В бюретку залить 0,1м раствор перманганата калия.

3. В стаканчик для титрования налить:

· Задание 1. 5мл раствора восстановителя Fe²⁺ (0,1М), 7,5мл раствора серной кислоты

Смесь тщательно перемешать.

· Задание 2. 2,5мл 0,1н раствора йодида калия, 5мл раствора насыщенного йодида калия и 7,5мл 2н раствора соляной кислоты.

Смесь тщательно перемешать.

4. Стаканчик с исследуемым раствором поместить на столик магнитной мешалки, ввести электрод (платиновый и хлорсеребряный) и при непрерывном помешивании титровать раствором окислителя – перманганата калия.

Добавление перманганата калия производят по 0,5 мл.

Количество добавленного реагента должно в 2 раза превышать количество исследуемого раствора. Полученные данные ЭДС (после каждого добавления) заносят в таблицу:

5. По данным таблицы построить график Е=f(v) и определить окислительно – восстановительный потенциал исследуемого раствора, а так же его эквивалентную концентрацию.

6. Объяснить наличие перегибов на кривых титрования согласно реакциям (потенциалы даны относительно Ag (AgCl (Cl)):

Fe²⁺=Feᶾ⁺ E=0,551В

MnO₂+4H⁺+ 2ē=Mn²⁺+2H₂О; Е≠1,00В

Отчёт по работе должен содержать:

1.Таблицу по экспериментальным данным.

2.График зависимости Е= f(v).

3.Выводы по работе.

Работа 4.Ионометрическое определение ионов натрия и фторид – ионов в растворах

Методика эксперимента.

1. Проводим подготовку, включение и настройку измерительного прибора согласно прилагаемой к нему инструкции (выполняет преподаватель). В стаканчик наливают раствор 0,1М NaCl, погружают в него электрод и измеряют ЭДС элемента. Готовят 0,01М раствор NaCl: берут 0,1М NaCl, добавляют 9мл дистиллированной воды. Измеряют ЭДС. Готовят 0,001М раствор аналогично предыдущему, в качестве исходного раствора берется 0,01М раствор. Измеряют ЭДС.

Аналогичные измерения проводят в 10⁻⁴ и 10^-5 концентрациях раствора NaCl.

Результаты измерения записывают в таблицу:

Строят калибровочный график в координатах ЭДС - рNa и находят область прямолинейной зависимости.

Определяют угловой коэффициент наклона и сравнивают его с теоретическим значением (56±3мВ).

Определяют концентрацию ионов Na в контрольном растворе, используя метод калибровочного графика.

2. Раствор для градуировки концентрации до 10^-6М готовят из 0,001М NaF, дважды перекристализованного и прокаленного до 400ºС . Буферный 0,2М раствор цитрата натрия в 20% этаноле готовят растворение рассчитанной навески цитрата натрия в воде с последующим прибавлением 12,4мл HCl(концентр.), 200мл 96% этанола при доведении объема раствора до 1л рН раствора 5,4 – 5,6.

Термостатируютячейку при 25ºС, содержащую 10мл стандартного раствора NaF, смешанного с 10мл буферного раствора. Измеряют потенциал фторид – селективного электрода относительно хлорсеребрянного электрода сравнения.

Полученные результаты заносят в таблицу:

Построить график зависимости Е=f(pF).

Определить содержание С_f-в растворе по градуировочному графику.

ЗАДАЧИ

1. Вычислить ЭДС концентрационного элемента при 298К Ag/0.05н. AgNO₃//насыщ. KCl//2н AgNO₃/Ag.

16. ЭДС цепи, составленной из насыщенного каломельного электрода и водородного электрода, заполненного исследуемым раствором при 298К равна 0,562В. Потенциал насыщенного каломельного электрода относительно водородного электрода равен 0,242В. Вычислить рН раствора.

2. Вычислить нормальный потенциал Cl₂, если ЭДС цепи: (Pt)Cl₂/0.05 и HCl//Hg₂Cl₂/Hgв 1 н KClпри 298К равны 1,157В, кажущаяся степень диссоциации 0,05н раствора НCl равна 0,87. Величина нормального каломельного электрода с 1н раствором KClравна 0,281В.

3. ЭДС цепи, составленной из водородного электрода и хингидронного электрода, заполненного исследуемым раствором, при 298К равна 0,544В. Определить рН исследуемого раствора. Потенциал хингидронного электрода при 298К равен: Е_хинг.=0,6990-0,059рН.

4. ЭДС цепи, составленной из насыщенного каломельного электрода и хингидронного электрода, заполненного исследуемым раствором, при 298К, равна 0,274В. Найти рН исследуемого раствора.

5. Вычислить ЭДС цепи, составленнойиз насыщенного каломельного электрода и хингидронного электрода, заполненного 0,001н раствором HClпри 298К, считая HCl полностью диссоциированной.