Потенциометрические установки

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

В потенциометрических установках (рН-метры, иономеры) замеряют потенциал индикаторного электрода (Е) в зависимости от физико-химических процессов, протекающих в растворе, в который погружен электрод. Величина потенциала зависит от природы электрода, концентрации и природы раствора, характера химических реакций, температуры и т.п.

В приборах, регистрирующих рН растворов (рН-метры), применяют метод прямой потенциометрии. Для определения рН используют специальный электрод чувствительный к рН. Его называют стеклянным электродом (Ag, AgCl| H⁺), он является ионселективным электродом. Состоит из стеклянной мембраны из рН – чувствительного стекла и внутреннего электрода сравнения, погруженного в раствор хлорид-ионов с известной концентрацией и фиксированной рН. Перед использованием стеклянный электрод необходимо выдерживать в 0,1 н. растворе HCl в течение суток.

При проведении измерений в анализируемый раствор также погружен внешний электрод сравнения, обычно хлорсеребряный (х.с.э.).

Принцип действия ионометров так же основан на измерении потенциала индикаторного электрода, который называется ионселективным. На лицевой панели ионометра (Слайд 7) расположены устройства оперативного управления и показывающий прибор 1. Ручки заводской настройки и регулировки расположены в нижней части лицевой панели. Резисторы 6,8 – «калибровка», «крутизна» и «рХ» предназначены для оперативной настройки прибора на данную электродную систему. С помощью кнопок 2 выбирают род работы. Кнопка «анионы/катионы» позволяет измерять либо активности анионов или положительные потенциалы (в отжатом состоянии), либо активность катионов или отрицательные потенциалы (в отжатом состоянии). Кнопку Х^//Х^// используют для измерения активности одновалентных или двухвалентных ионов (в отжатом положении). Кнопки «т V» и «рХ» включают прибор в режим милливольтметра или иономера соответственно. Кнопкой «t^о» вместе с ручкой 9 устанавливают температуру раствора при ручной термокомпенсации.

Ионселективные электроды представляют собой электрохимический полуэлемент (с ионселективной мембраной), для которого разность потенциалов на границе раздела фаз электродный материал-электролит зависит от активности определяемого иона в исследуемой среде. Эти электроды позволяют селективно определить активность одних ионов в присутствии других, анализируемый раствор обычно является водным.

В настоящее время разработаны портативные модели иономеров с различными диапазонами и точностью измерения, выходом на ПК, возможностью хранения в памяти прибора калибровочных зависимостей и автоматическим расчетом концентраций определяемых ионов в различных единицах измерения (моль/л, мг/л, рХ, мВ). К ним относятся приборы следующих марок ИПЛ, И, «Анион», «Эксперт».

На этих моделях можно делать замеры активности ионов в полевых условиях, т.е. непосредственно в почве, если ее влажность не ниже 15 %, в природных, сточных, оросительных водах и т.п. Перед проведением полевых исследований ионселективные электроды проверяют по стандартным растворам и транспортируют их погруженными в растворы, т.к. даже кратковременное пересыхание мембраны приводит к повреждению электрода и нарушению его электродной функции. Градуировочный график также строится заранее, для той же температуры, при которой проводят полевые измерения.

Анализ воды в полевых условиях выполняют аналогично лабораторным измерениям.

При измерении активности ионов в почве стеклянный индикаторный электрод и электрод сравнения аккуратно погружают в почву на расстоянии 5-8 см друг от друга. Для мембранных электродов в почве предварительно делают углубление, соответствующее диаметру электрода до глубины, на которой предстоит выполнять измерения. После погружения электродов в почву, ее следует слегка уплотнить вокруг каждого электрода. Сам замер выполняют через 15-30 минут в зависимости от влажности почвы.

Пример 2. Для определения фторид-ионов методом калибровочного графика приготовили серию стандартных растворов и измерили потенциалы (Е) фторид-селективного электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Используя полученные данные, построить калибровочный график:

с_F^-, М 1·10^-5 1·10^-4 1·10^-3 1·10² 1·10¹

Е, мВ 330 275 225 170 120

По калибровочному графику определить концентрацию фторид-ионов (г/л) в исследуемом образце сточных вод, если 15 мл исследуемого раствора поместили в колбу вместимостью 100 мл и довели объем до метки фоновым раствором. Потенциал фторид-селективного электрода в полученном растворе составил 195 мВ.

Решение. Согласно уравнению Нернста, потенциал электрода Е является функцией –lgC, поэтому преобразуем исходные данные:

-lgС_F	5	4	3	2	1
Е, мВ	330	275	225	170	120

По графику находим концентрацию фторид-ионов в растворе, соответствующую значению потенциала 195 мВ: –lgC_х = 2,43, тогда С_х = 10^-2,43= 3,72·10^-3(моль/л).

Так как исходный анализируемый раствор перед измерением был разбавлен, то с учетом разбавления: С₁ V ₁= C ₂ V ₂

Следовательно, С_х · 15 = 3,72·10^-3· 100 из пропорции С_х = 0,0248 (моль/л).

Ход работы:

1. Кратко законспектируйте основные сведения об установках, анализирующих растворы на основании регистрации их электрохимических характеристик

2. Опишите принцип действия полярографа, используя (Слайд 5) – работа в парах.

3. Опишите, каким образом определяются качественные и количественные показатели анализируемых растворов на полярографической установке.

4. Решите задачи

5. Сделайте вывод.

Задачи

1) Анализируемую пробу воды из водного объекта, предназначенного для рыбохозяйственного использования, проверяют на наличие нитрат – ионов на полярографической установке. Небольшие концентрации нитрат – иона (0,1-10 мкг/мл) можно определить полярографически на фоне 0,1 М раствора цирконилхлорида (ZrOCl₂). Разницу в величинах диффузионных токов до и после восстановления измеряли на ртутном капающем электроде при -1,2 В. Для двух стандартных и анализируемого раствора получены следующие данные:

I = kc _М, где k – константу пропорциональности можно оценить по полярограмме стандартного раствора.

Концентрация раствора, мкг/мл	Диффузионный ток, мкА
Концентрация раствора, мкг/мл	до восстановления	после восстановления
10,0	87,0	22,0
5,0	48,5	15,2
Анализируемый	59,0	17,0

Рассчитайте концентрацию нитрат – иона в анализируемом растворе. Соответствует ли полученная концентрация санитарно-гигиеническим требованиям к воде рассматриваемого водного объекта?

2) При полярографировании стандартных растворов свинца (II) получили следующие результаты:

с·10², г/л	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25
h, мм	2,0	4,0	6,0	8,0	10

Исследуемую пробу воды из водного объекта, используемого для нужд населения, объемом 50,00 мл поместили в электролизер. Высота полярографичесткой волны свинца в полученном растворе оказалась равной 3,0 мм. Определить концентрацию свинца в образце. Соответствует ли его содержание санитарно-гигиеническим нормативам?

Дата добавления: 2022-07-16; просмотров: 76; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!