بسمه تعالی
آزمایشگاه شیمی تجزیه 2
فهرست مطالب
فصل اول: PH سنجی 3
فصل دوم:پتانسیل سنجی 35
فصل سوم:کاربرد الکترود های یون گزین 52
فصل چهارم:روش های الکترووزنی 62
فصل پنجم:روشهای کولن سنجی 73
فصل ششم:ولتامتری 102
فصل هفتم:آمپر سنجی 127
فصل هشتم:رسانایی سنجی 135
فصل اول PH سنجی
مقدمه
ا لکتروشیمی چیست؟
الکتروشیمی مبحثی در شیمی است که درمورد تبدیل انرژی شیمیایی به الکتریکی و بالعکس بحث می کند.
در سلول های گالوانی، انرژی شیمیایی به الکتریکی تبدیل می شود.
در سلول های الکترولیز انرژی الکتریکی به شیمیایی تبدیل می شود.
سلول شیمیایی
هر سلول شیمیایی در واقع یک واکنش اکسایشی – کاهشی است.
هر واکنش اکسایشی -کاهشی شامل دو نیم واکنش است.
هر نیم واکنش یک الکترود می باشد.
نیم واکنش اکسایش، آند ونیم واکنش کاهش،کاتد نام دارد.
مثال در مورد یک سلول الکتروشیمیایی :
یک ظرف شامل محلول سولفات مس که در آن تیغه مسی قرار دارد.
Cu2+ + 2e →Cu
یک ظرف شامل محلول سولفات روی که در آن تیغه ای از روی قرار دارد.
Zn → Zn2+ + 2e
اگر ظرف ها را با پل نمکی به هم و دو تیغه را نیز بهم وصل کنیم ،
جریان برق تولید می شود.
Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu
پتانسیل سنجی potentiometric
اندازه گیری اختلاف پتانسیل ما بین دو الکترود شناساگر و الکترود مرجع .
الکترود شناساگریا اندیکاتور: پتانسیل آن وابسته به غلظت گونه در تماس با آن است. الکترود مرجع، الکترودی که پتانسیل دقیقاً معینی دارد.
انواع الکترودهای مرجع
الکترود استاندارد هیدروژن – کالومل و نقره – نقره کلرید
الکترود استاندارد هیدروژن SHE
2H+ +2e H2
Pt,H2(P=1atm) H+(1M)
E=0.059 log a H+
الکترود کالومل
Hg Hg2Cl2(sat,d),KCl(XM)
واکنش آن؛
Hg2Cl2 +2e 2Hg +2Cl- E0=0.268
پتانسیل آن برحسب غلظت
اگر محلول کلرید پتاسیم اشباع باشد، SCE و پتانسیل آن 241/0 ولت
الکترود نقره – نقره کلرید
Ag │AgCl (s) , Cl- (X M)
AgCl + e Ag + Cl- ْ
E = 222/0 – 059 /0log[Cl-]
انواع الکترودهای شناساگر :
الکترودهای فلزی
الکترودهای غشائی
انواع الکترودهای فلزی:
الکترودهای مرتبه یک (کاتیون ها) Ag │Ag+ (X M)
الکترودهای مرتبه دو (آنیون ها) Ag │KCl, AgCl
الکترودهای مرتبه سه (اکسایشی – کاهشی)
( Pt │Fe3+ (X M
انواع الکترودهای غشائی :
1- الکترود شیشه PH ،
2-یون گزین (سایر کاتیونها)،
3- مایع غشائی
– 5- جامد و رسوبی
6-حساس به گاز
انواع روش های اندازه گیری پتانسیومتری:
1- روش مستقیم
الف)- منحنی کالیبراسیون
ب)- افزایش محلول استاندارد
2- روش غیر مستقیم:
الف)- تیتراسیون های پتانسیومتری
ب)- تیتراسیون های دیفرانسیلی
تیتراسیون های PH- سنجی
در این نوع تیتراسیون حجم معینی از محلول مجهول(اسید یا باز) در بشر می ریزیم.
در داخل محلول الکترود ترکیبی PH را قرار می دهیم.
از بورت به محلول بشر قطره قطره محلول استاندارد(باز یا اسید) اضافه می کنیم به ازاء هر افزایش محلول استاندارد، PH را می خوانیم.
از روی نمودار PH بر حسب حجم محلول استاندارد، نقطه هم ارزی تعیین می کنیم..
الکترود شیشه ای ترکیبی شامل:
الکترودهای شیشه ای، الکترودهای مرجع داخلی و خارجی است.
Ag │AgCl (s) │Cl-(aq) ││H+(aq) H+(aq) , Cl-(aq) │ Ag (aq) │AgCl (s) │Ag
الکترود مرجع داخلی الکترود مرجع خارجی
E = L – 0591/0 PH
نکات اولیه در PH سنجی:
باید طبق دستورالعمل شرکت سازنده الکترود را نگهداری کرد.
قبل از استفاده کردن از الکترود از سالم و پر بودن از محلول الکترولیت اطمینان حاصل کرد.
دستگاه PH متر را بر اساس دستورالعمل های شرکت سازنده،
با محلول های بافر با PH دقیقاً معلوم درجه بند ی(کالیبره) نمود.
خطاها در اندازه گیری PH :
خطای قلیایی در 9<PH رخ می دهد، PH قرائت شده کمتر از مقدار واقعی است. خطای اسیدی در PH کمتر از 5/0 رخ می دهد؛ PH قرائت شده بیش از مقدار واقعی است.
خطا در محلول های خنثی، تعادل دیر برقرار می شود.
انواع تیتراسیون های PH سنجی:
اسید قوی – باز قوی؛ مثل اسید کلرید ریک با سود و یا بالعکس
اسید ضعیف – باز قوی؛ مثل اسید استیک با سود و یا بالعکس
باز ضعیف – اسید قوی؛ مثل آمونیاک با اسید کلرید ریک
اسید ضعیف – باز ضعیف؛ مثل آمونیاک با اسید استیک
روش های تعیین نقطه هم ارزی در تیتراسیون های PH متری و پتانسیل سنجی:
الف)- رسم نمودار PH یا E (اختلاف پتانسیل) بر حسب حجم تیترا نت
ب)- رسم نمودار بر حسب حجم تیترانت( (V
ج)- رسم نمودار بر حسب حجم تیترانت(V)
د)روش Gran
با توجه به شکل نمودار ،انتخاب روش صحییح تعیین نقطه هم ارزی
شکل کلی نمودار PH بر حسب V حجم تیترانت، در تیتراسیون اسید قوی – باز قوی
شکل کلی نمودار PH بر حسب V حجم تیترانت، در تیتراسیون اسید ضعیف – باز قوی.
نمودارتیتراسیون باز ضعیف(آمونیاک) با اسید ضعیف (اسید استیک)
روش های تعیین نقطه هم ارزی در نمودارهای PH(E) بر حسب V
1-روش نصف کردن
2-روش رسم بهتدین دایره
3- روش رسم متوازی الاضلاع
با توجه به شکل نمودار PH یاE (اختلاف پتانسیل) برحسب V باید یکی از روش های فوق را انتخاب نمود.
روش نصف کردن برای تعیین نقطه هم ارزی در نمودارهای (E/PH) بر حسب حجم تیترانت.
روش رسم بهترین دایره
روش رسم متوازی الاضلاع
روش Gran با توجه به رابطه زیر در مورد تیتراسیون کلر با نقره
و معادله نهایی پس از تیتراسیون؛
از ترسیم سمت راست معادله برحسب VAg ، حط راستی به دست می آید که محل تلاقی آن با محور X(حجم) نقطه هم ارزی است.
Eobs = Eْ AgCl – 059/0 log [Cl-] – E SCE
(VClMCl –VAgMAg) = (VCl+ VAg) anti log( -9/16Eobs + K )
نمودار تیتراسیون PH متری باز دی بازیک مثل کربنات سدیم با اسید کلرید ریک
نمودار تیتراسیون PH متری اسید سه ظرفیتی با سود
نمودار تیتراسیون PH سنجی سیستم های مختلف اسید و باز.
نمودار ( ) بر حسب حجم تیترانت در تیتراسیون PH- سنجی(یا پتانسیومتری)
نمودار ( )بر حسب حجم تیترانت در تیتراسیون PH- سنجی(یا پتانسیومتری)
محاسبه Ka یک اسید با کمک تیتراسیون PH سنجی
HA H+ + A-
در هر نقطه از تیتراسیون PH را داریم. از روی نمودار می توانیم [A-] و [HA] راحساب کنیم.
تعیین شناساگر مناسب از روی نمودار PH برحسب حجم تیترانت. شنا ساگر های مناسب برای این تیتراسیون:فنل فتالئین وبروموتیمول بلو
فصل دوم تیتراسیونهای رسوبی پتانسیومتری
آنالیت (مثلا محلول یون کلرید با غلظت نامعلوم) را در بشر می ریزیم.
یک الکترود کالومل و یک الکترود شناساگر (تیغه ای از فلز نقره)در محلول قرار می دهیم.
دوالکترود را به دو سر میلی ولتمتر وصل می کنیم.
بازاء هر افزایش محلول استاندارد نقره، ولتاژ را می خوانیم.
نحوه افزایش تیترانت به محلول استاندارد:
ابتدا هر بار یک میلی لیتر،
با افزایش تغییرات ولتاژ مقادیر را کم می کنیم.
در حدود نقطه هم ارزی قطره قطره اضافه می کنیم.
بعد از نقطه هم ارزی مقادیر را زیاد می کنیم.
تعیین نقطه هم ارزی
مانند تیتراسیونهایPH متری ، نمودارE برحسب V (حجم تیترانت) ،
یا ( )بر حسب حجم تیترانت
یا ( )بر حسبحجم تیترانت را رسم می کنیم.
با روش Gran .
ودر هر مورد با روش مناسب نقطه هم ارزی را بدست می آوریم
تاثیر غلظت روی شکل نمودار PH یا Eبر حسب V (حجم تیترانت)
با کم شدن غلظت تیترانت و تیتر شونده، شیب منحنی کم و نقطه عطف نامشخص می شود.
تاثیر ثابت تعادل Ksp یاKa روی شکل نمودار
هرچهKa یا Kb بزرگتر و Kspکوچکتر باشد، منحنی بلندتر وشیب تندتر است..
و تعیین نقطه هم ارزی آسان تراست.
تیتراسیون پتا نسیومتری یون کلرید با نیترات نقره
10 میلی ازمحلول کلرید مجحول در بشر 100 میلی لیتری ریخته ایم.
50 میلی لیتر آب مقطر به آن اضافه کرده و ؛
در حالی بهم زدن قطره قطره از بورت نیترات نقره 1/0 اضافه کرده ایم.
به ازاء هر افزایش نیترات نقره حجم اعداد جدول اسلاید بعد بدست آمده است.
نتایج تیتراسیون رسوبی یون کلرید با نقره.
تیتراسیون رسوبی مخلوط I- , Cl-
.
تیتراسیون رسوبی مخلوط I- , Cl-
محاسبه Ksp کلرید نقره به روش پتانسیومتری مستقیم.
E cell = Ec – Ea
[Ag+] [Cl-] = Ksp
[Ag+] = [Cl-]
با رسم نمودار E برحسب V وتعیین نقطه هم ارزی E eq را تعیین واز رابطه فوق Ksp را محاسبه می کنیم.
( E cell)eq =EْAg+/Ag – 059/0 log 1/ Ksp – E ref
پتانسیومتری مستقیم:
محلولی از نیترات نقره با غلظت معین و قدرت یونی مشخص می سازیم .
پتانسیل آن را می خوانیم:
ٍE* بدست می آید.
حال می توانیم بااندازه گیری E محلول مجحول شامل یونAg+ ، غلظت آن را از رابطه فوق محاسبه کنیم.
محاسبه Kf کمپلکسP+(3Ag(NH .
در محلولهای مختلف با غلظتهای متفاوت از آمونیاک. پتانسیل را اندازه گیری.
از رابطه log[Ag+]059/0E = E*+ غلظت را محاسبه،
نمودار log[Ag+] برحسب log[NH3] رسم می کنیم.
از روی عرض از مبداء خط حاصل Kf محاسبه می شود.
تعیین Kspیدید نقره:
در دو بشر در یکی cc 25 نیترات نقره 1/0 مولار.
و در بشر دیگر cc 10 نیترات نقره و cc 10 یدید پتاسیم 1/0 مولار.
دوبشر را با پل نمکی به یکدیگر وصل می کنیم.
پتانسیل را می خوانیم.
غلظت نقره در بشر دوم (2 a) بدست می آید.
Ksp = [Ag+] 2
Eemf = Ec – Ea = 0591/0log a2/a1
پتانسیل سنجی اکسایشی- کاهشی آهن (II) با پرمنگنات پتاسیم.
5Fe2+ + MnO4- +8H+ Mn2+ +4H2O +5Fe3 +
Fe3+ + e Fe2+
MnO4- +8H+ +5e 4H2O +Mn2+
روش پتانسیل سنجی آهن (II) با محلول پرمنگنات پتاسیم.
حجم دقیقاً معینی از مجهول بر می داریم و در بشر می ریزیم.
مقدار کافی اسیدسولفوریک به آن اضافه می کنیم.
دو الکترود ، یک مرجع و الکترود پلاتین در آن قرار می دهیم.
دو الکترود را به میلی ولتمتر وصل می کنیم.
به ازاء هر افزایش محلول استاندارد پرمنگنات، اختلاف پتانسیل (E) را قرائت . از روی نمودار Eیا یا برحسب V . نقطه هم ارزی و سپس غلظت +2Fe را محاسبه می کنیم.
نمودار تغییرات E (اختاف پتانسیل ) بر حسب V
در تیتراسیون Fe2+ با KMn O4
فصل سوم کاربرد الکترودهای یون گزین
الکترود یون گزین :
به یک گونه خاص در محلول پاسخ می دهند.
دارای غشاء نازکی هستند که نمونه را از داخل الکترود جدا می کند.
اختلاف پتانسیل در غشاء به تفاوت فعالیت گونه های یونی بین محلول داخل الکترود و آنالیت بستگی دارد.
انواع الکترودهای یون گزین
الکترودهایی که به گونه های یونی حساس اند:
مثل الکترودهای +k، +Na، +2Ca، F-، – 2No و؛
الکترود هایی که برای تعیین مولکول ها به کار می روند،
مثل الکترود اندازه گیری اکسیژن.
انواع الکترودهای یون گزین:
الف) غشاهای بلوری، مانند، تک بلوری مانند 3LaF برای-F،
چند بلوری یا بلور مختلط مانند S2Ag برای -2S و Ag+
ب) غشاهای غیر بلوری، شیشه های سیلیکاتی برای +Na و H+،
مایعات، مانند تبادل گرمای یونی مایع برای +2Ca.
انواع الکترودهای مولکول گزین:
الف) لوله های حساس به گاز، مانند:
غشاءهای آب گریز برای 2CO، 3NH.
ب) الکترودهای آنزیم- سوبسترا، مانند :
غشاءهای اوره آز برای اوره خون.
خواص غشاهای یون گزین:
1- انحلال پذیری حداقل
2- رسانایی الکتریکی
3- واکنش پذیری گزینشی با آنالیت.
دسته بندی الکترودهای یون گزین
1- غشاهای شیشه ای برای کاتیون های یک ظرفیتی و H+
2- حالت جامد، بلورهای نمک معدنی
3- غشاهای مایع
4- ترکیبی
اساس الکترودهای یون گزین
نمودار شکل یک الکترود یون گزین برای کاتیون.
این الکترود شامل یک الکترود مرجع و یک الکترود غشایی است.
فعالیت محلول درونی 2a معین. فعالیت آنالیت 1a نامشخص است.
الکترودهای انتخابی حالت مایع
الکترود گاز سنج
مراحل کار با الکترودهای یون گزین
تعیین ثابت گزینش پذیری در صورت حضور یون مزاحم.
اندازه گیری اختلاف پتانسیل یک سری محلول استاندارد از یون مورد اندازه گیری (در محدوده کارایی الکترود)،
رسم نمودار E بر حسب غلظت یون،
اندازه گیری پتانسیل نمونه مجهول،
تعیین غلظت مجهول از روی نمودار درجه بندی.
فصل چهارم روشهای الکترو وزنی
اساس روش الکترو وزنی ؟
در داخل بشر محتوی آنالیت دو الکترود (معمولا پلاتین) توزین شده قرار داده می شود؛
جریان برق مستقیم برای مدتی از محلول عبور داده می شود.
پس از شستشو و خشک کردن الکترود کاتد، دوباره وزن می شود.
تفاوت وزن مقدار جسم رسوب کرده روی آن است.
عوامل موثر بر کیفیت رسوب ایجاد شده روی کاتد
چگالی جریان ،
دما،
حضور عوامل کمپلکس کننده،
بهم زدن.
مزایای وزن سنجی الکتروشیمیایی
الف – سریع و عدم نیاز به صاف کردن.
ب – صحت و دقت زیاد
ج- گزینش پذیری یا انتخابی عمل کردن آن ؛ می توان یک کاتیون را از سایر کاتیونها جدا کرد.
آیا می توان +2Cu و+2Cd را از مخلوط آنها به طریق رسوب گیری روی کاتد جدا نمود؟
بله؛ اگر پتانسیل لازم برای شروع رسوب گیری هر کدام را بدانیم. با اعمال Eapp می توان آن ها را از یکدیگر جدا کرد.
E < Eapp < Et
شروع رسوب گیری گونه دوم گونه اول کاملا رسوب کرده
مداروزن سنجی در شدت جریان ثابت
منبع الکتریسیته مستقیم با ولتاژ 4 تا 10 ولت که بطورسری با یک رئوستا قرار دارد.
دو الکترود پلاتینی( توری یا تیغه)، بهم زن،
آمپر بطور سری در مدار،
ولتمتر به طور موازی.
پتانسیل بکار برده شده (Ea ) جهت الکترولیز Ea = ED +EIR
R مقاومت محلول، I شدت جریانی که از سلول عبور می کند. ED پتانسیل تجزیه.
ولتاژ اضافی+ED=EB
ED = ( EC + WC) – ( EA + WA
EA و EC پتانسیل های آند و کاتد و
WA و WCپتانسیلهای اضافی آنها.
معایب وزن سنجی الکتروشیمیایی در جریان ثابت:
برای عناصری مفید است که پتانسیل کاهش آنها بیشتر از هیدروژن باشد.
اختلاف پتانسیل استاندارد دو فلز، حداقل 25/0 ولت باید باشد.
اگر کمتر باشد باید از عوامل کمپلکس دهنده استفاده شود.
وزن سنجی الکتروشیمیایی در پتانسیل ثابت
روش انجام آزمایش:
دو بشر انتخاب می کنیم.
در بشر اول محلول الکترولیت ( KCl یا KNO3 ) و یک الکترود مرجع.
دربشر دوم محلول مورد تجزیه و یک صفحه پلاتینی به عنوان الکترود کمکی (آند) و یک توری پلاتینی به عنوان الکترود کار (کاتد) و یک هم زن مغناطیسی.
دو بشر با پل نمکی به یکدیگر متصل می شوند.
وزن سنجی الکتروشیمیایی در پتانسیل ثابت
اندازه گیری غلظت مس در محلول آبی به روش الکترو وزنی.
بستن مدار؛
حجمی از نمونه مجهول شامل حدود 200 میلی گرم مس را در بشر می ریزیم.
مقداری اسید نیتریک و اسید سولفوریک به آن اضافه می کنیم.
الکترود پلاتینی وزن شده را در بشر قرار می دهیم.
آند پلاتینی را به قطب مثبت و کاتد پلاتینی را به قطب منفی والکترود مرجع را به (RE ) پتاسیو استات وصل می کنیم.
روش انجام آزمایش ( اندازه گیری غلظت مس به روش الکتروشیمیایی در پتانسیل ثابت)
ولتاژ الکترودکار را نسبت به الکترود RE از mv 100 شروع و به آرامی به حدود 360 میلی ولت می رسانیم.
جریان از محلول می گذرد و مس روی کاتد رسوب می کند.
تا بی رنگ شدن و سپس 15 دقیقه جریان را عبور می دهیم.
پس از شستشو، خشک کردن، توزین ، مقدار مس محاسبه می شود.
فصل پنجم روشهای کولن سنجی
در کولن سنجی از روی مقدار الکتریسیته عبور کرده از یک محلول؛
مقدار تغییر شیمیایی صورت گرفته را تعیین می کند.
مبنای محاسبات کولن سنجی قانون فاراده است.
قانون فاراده
هرگاه یک فاراده الکتریسیته از یک محلول بگذرد،
یک هم ارز گرم از ماده اکسید یا احیا می شود.
یک فاراده بار یک مول الکترون است.
F=1.6 ×10-19 × 6.02 × 1023 = 96500 Coulon
وسایل لازم برای کولن سنجی ؛
الکترودهای فلزی ،یا بی اثر مثل Pt و گرافیت
منبع جریان برق مستقیم.
آمپرسنج،
ولت متر،
رئوستا.
انواع روش های کولن سنجی:
الف)- اندازه گیری تحت پتانسیل ثابت
ب)- اندازه گیری تحت جریان
روش ب متداولتر است.
اگر I تغییر کند Q از رابطه بدست می آید.
اندازه گیری تحت پتانسیل ثابت:
اکسایش- کاهش آنالیت بدون وجود مزاحم انجام می شود.
در ابتدا شدت جریان بدلیل بالا بودن غلظت آنالیت زیاد است وبه مرور کم می شود باید انتگرال گیری کرد.
اندازه گیری تحت جریان ثابت
الکترولیز تا زمانی ادامه می یابد که یک معرف کامل شدن واکنش را نشان می دهد.
مقدار الکتریسیته عبوری (Q = i t) با اندازه گیری i و t بدست می آید.
تیتراسیونهای کولن سنجی
در این نوع تیتراسیون، تیترانت در اثر یک واکنش الکترودی در داخل محلول تولید می شود.
الکترولیز تا زمانی انجام می شود که آنالیت تمام شود.
تمام شدن آنالیت از واکنش تیترانت با معرف مناسب وتغییر رنگ ایجاد شده مشخص می شود.
تعداد فاراده های الکتریسیته عبور کرده برابر مقدار هم ارز گرمهای آنالیت است.
انواع تیتراسیونهای کولن سنجی
خنثی شدن یاتیتراسیون اسید و باز،
تیتراسیون رسوبی ،
تیتراسیون تشکیل کمپلکس ،
تیتراسیون اکسایش- کاهشی
مثال در مورد تیتراسیون کولن سنجی؛
تعیین مقدار Fe2+ در یک محلول،
مقدار زیادی Ce3+ به محلول مجهول اضافه می کنیم. جریان برق از محلول عبور داده شده می شود:
Ce 3+ Ce4+ +e
Ce4+ +Fe2+ Ce3+ +Fe3+
پس از اتمام +2Fe و +4Ce در محلول باقی می ماند که رنگ آن با محلول اولیه متفاوت است.
تعیین عدد فاراده به روش الکترولیز
و سایل لازم:
دو عدد تیغه مسی، دو بشر،
آمپرمتر، ولتمتر، منبع تغذیه.
مواد لازم:
محلول سولفات، مس حدود 5/0 مولار،
محلول اسیدسولفوریک 4 مولار
اندازه گیری عدد فاراده
تیغه های مسی را سمباده زده و پس از شستشو در آون خشک می کنیم.
یکی را بعنوان کاتد و دیگری به عنوان آند علامت گذاری می کنیم.
در داخل محلول سولفات مس قرار می دهیم.
مدار را سری می بندیم، ولتمتر بطور موازی،
شدت جریان ثابتی برای مدت معینی (t ) از محلول عبور می دهیم .
پس از خشک ، تمییز کردن تیغه ها را وزن (I ) می کنیم.
محاسبه عدد فاراده
از رابطه:
i = شدت جریان t = زمان عبور جریان الکتریسیته از محلول M = جرم اتمی مس
gr = مقدار گرم مس اکسید شده یا کاهیده شده n = تعداد الکترونهای مبادله شده
تیتراسیون کولن سنجی خنثی شدن
بستن دستگاه ؛
دو بشر انتخاب می کنیم و در یکی 100 میلی لیتر آب و یک گرم NaCl.
در بشر دیگر 1 میلی لیتر محلول اسید با غلظت نامعلوم و 2 قطره فنل فتالئین می ریزیم.
در هر بشر یکی الکترود گرافیت قرار می دهیم دو بشر را با یک پل نمکی به یکدیگر متصل می نمائیم.
دو الکترود را از طریق رئوستا، آمپرمتر و منبع تغذیه به یکدیگر وصل می کنیم.
انجام تیتراسیون کولن سنجی خنثی شدن
ولتاژ مناسب برقرار می کنیم.
شدت جریان را ثابت می کنیم و زمان شروع برقراری جریان الکتریسیته را یادداشت می کنیم،
به محض ارغوانی شدن محلول جریان برق را قطع می کنیم.
زمان را یادداشت می کنیم.
محاسبه غلظت اسید
به تعداد فارده های الکتریسیته عبور کرده از محلول همان تعداادهم ارز OH- تولید شده است، که باهمان تعداد H+ خنثی شده است.
Q=I× t
تعداد فاراده =تعداد هم ارز OH- =
N×V = مقدار هم ارز OH
V = حجم اسید مجهول برداشته شده N = نرمالیته اسید مجهول
تیتراسیون کولن سنجی اکسایش کاهش:
در این نوع تیتراسیون، ماده تیتر کننده که یک ماده اکسنده(یا کاهنده) است در یکی از الکترودها تولید می شود.
آنالیت نیز یک ماده کاهنده (یا اکسنده) است و با تیتر کننده تولید شده واکنش می دهد.
پس از اتمام آنالیت، تیترکننده باقی میماند و معرف تغییر رنگ می دهد.
تولید 2I در آند یک سلول االکترولیز
در یک بشر مواد زیر را بریزید:
100 میلی لیتر آب مقطر، 1 گرم KI ، 1 گرم سدیم هیدروژن کربنات.
یک میلی لیتر محلول چسب نشاسته و جریان برق را برقرار کنید.
به محض آبی شدن محلول، جریان الکتریسیته را قطع کنید.
چرا محلول آبی رنگ شد؟
در محلول یون I-وجود داشت.
در شرایط آزمایش در آند اکسید و به 2I تبدیل شد.
و 2I با چسب نشاسته آبی شد.
تعیین درجه خلوص اکسید آرسنیو به روش تیتراسیون کولن سنجی
مرحله اول: انحلال اکسید آرسنیو ؛
04/0 گرم اکسید آرسنیو ناخالص در بشر می ریزیم .
1 گرم سود حل شده در 10 میلی لیتر آب می ریزیم.
سپسcc 5 آب و 2 قطره فنل فتالئین. HCl (1׃1 ) آنقدر اضافه می کنیم تا کمی اسیدی شود.
محلول را به حجم 50 میلی لیتر می رسانیم.
اندازه گیری مقدار AS2O3
به محلول آزمایش قبلی (محلول آبی رنگ).
5 میلی لیترمحلول آرسنیت اضافه می کنیم(محلول بی رنگ می شود)؟
جریان الکتریسیته را برقرار، شدت جریان را تثبیت و یاددا شت و زمان روشن کردن را ثبت می کنیم.
الکترولیز را تا ظهور رنگ آبی ادامه می دهیم.
تیتراسیون چگونه انجام می شود؟
پس از اضافه کردن محلول آرسنیت به بشر، یون آرسنیت با مقدار کم 2I واکنش می دهد و محلول بی رنگ می شود.
پس از برقراری مجدد جریان الکتریسیته در آند e2+2I → -I2 ولی 2I با -33ASOواکنش می دهد و محلول آبی نمی شود؛
AsO33- +I2 +H2O AsO43- +2H+ +2I-
پس از اتمام -33 ASO، 2I در محلول باقی می ماند و محلول آبی می شود.
محاسبه مقدار 3O2AS از نتایج تیتراسیون کولن سنجی
Q=I×t
α = Q/F = مقدار فاراده الکتریسیته
تعداد هم ارز گرم 3O2AS = تعداد هم ارز گرم = 3ASO = a
× a = Eq×a = مقدار گرم 3O2AS
M = جرم مولکولی 3O2AS
دستگاه کولن سنج شامل دو مدار مستقل کولن سنجی و پتانسیل سنجی
تیتراسیون کولن سنجی اسید کلریدریک
وسایل مورد نیاز: دستگاه آمپراستات، دستگاه PH متر، الکترود شیشه ای ترکیبی ، الکترود پلاتین دو عدد، زمان سنج ، آمپرواستات، ولتمتر، هم زن مغناطیسی
مواد مورد نیاز: محلول اسیدکلریدریک مجهول، پتاسیم کلرید1/0 مولار، شناساگر بروموفنول، اسیدکلریدریک 1/0 مولار
روش کار تیتراسیون کولن سنجی اسیدکلریدریک:
در داخل بشر (1) 10 میلی لیتر اسیدکلریدریک مجهول ، 40 میلی لیتر پتاسیم کلرید 1/0 مولارو چند قطره شتاساگررنگی بروموفنول بریزید.
هم زن مغناطیسی را بکار اندازید.
با پل نمک ارتباط بین دو بشر برقرار کنید.
جریان 15 میلی آمپر از محلول عبور دهید.
با اندازه گیری PH وتغییر رنگ شناساگر نقطه خنثی شدن را تعیین کنید.
تیتراسیون کولن سنجی هالیدها
سیستم مانند کولن سنجی اسیدها شامل دو مدار است.
در بشر (1) 10 میلی لیتر محلول یدید مجهول ، 40-30 میلی لیتر پرکلریک اسید1/0 مولار.
در بشر (2) فقط40-30 میلی لیتر پرکلریک اسید 1/0 مولار
در بشر(1) تیغه نقره خالص (بعنوان آند)، در بشر (2) الکترود پلاتین به عنوان کاتد.
مدارها را آماده کرده، جریان 5 میلی آمپر از مدار بگذرانید وتغییرات پتانسیل را خوانده و نمودار آن را بر حسب زمان رسم و نقطه پایانی را بدست آورید.
تعیین وزن هم ارز یک ماده با استفاده از کولن سنجی
دستگاه آزمایش ، یک بشر حاوی 100 میلی لیتر آب ،1 گرمKI، 1 گرم 3NaHCO و یک میلی لیتر چسب نشاسته .
دو الکترود گرافیتی در داخل بشر. یک منبع تغذیه که از طریق آن ولتاژ لازم جهت الکترولیز تامین می شود.
دو تیغه مسی تمییز و وزن شده. یک بشر محتوی سولفات مس5/0 مولار اسیدی شده.
روش کار تعیین وزن هم ارز
از بشر محتوی یدید و چسب نشاسته ولتاژمناسبی عبور دهید تا اولین رنگ آبی پایدار ایجاد شود، بلافاصله جریان برق را قطع کنید.
بشر محتوی سولفات مس را به طور سری در مدار قرار دهید.
حجم معینی از محلول مجهول را در بشر اول بریزید و جریان را تا ایجاد مجدد رنگ آبی برقرار کنید.
محاسبه وزن هم ارز ماده مجهول
تیغه های مسی را خشک و مجدد وزن کنید.
اختلاف وزن آند (یا کاتد) = ∆m
تعداد هم ارزهای مس اکسید شده =
مقدار هم ارزهای ماده مجهول اکسید شده = مقدار هم ارزهای مس اکسید شده
فصل ششم ولتا متری- پلاروگرافی
ولتا متری:
مطالعه منحنی های جریان بر حسب ولتاژ در حین الکترولیز می باشد.
در ولتامتری، الکترولیز بین دو الکترود با سطح زیاد و کم انجام می شود.
پلاروگرم و پلاروگرافی
منحنی جریان برحسب ولتاژ را پلاروگرام می نامند.
دستگاه پلاروگرافی شامل قسمتهای زیر است:
الکترود قطره ای جیوه DME ، الکترود مرجع با سطح زیاد( استخر جیوه) ، پتانسیومتر، منبع الکتریسیته ، گالوانومتر
شکل یک دستگاه پلاروگراف
مکانیسم کار یک پلاروگراف
جریان ناچیزی بین دو الکترود میکرو و با سطح زیاد برقرار می شود.
یونها به سمت الکترود میکرو رفته و واکنشهای الکترودی انجام می دهند. الکترود مرجع پلاریزه نمی شود و پتانسیل آن ثابت است.
پتانسیل اندازه گیری شده معادل پتانسیل الکترود میکرو می باشد(کاتد).
شدت جریان مشاهده شده در پلاروگراف
It = Im + Id + IM
It = جریان کل Im = جریان مهاجرت
Id = جریان نفوذی = IMجریان مکانیکی
منشاء جریان های مختلف در پلاروگرافی
فقط Id وابسته به غلظت است یعنی در اثر شیب غلظتی ایجاد می گردد.
Im در اثر شیب پتانسیل و میدان الکترواستاتیکی ایجاد شده ما بین بارهای ناهمنام.
IMدر اثر هم زدن مکانیکی محلول ها و نزدیک شدن آنها به سطح الکترود و انجام واکنش های الکترودی بوجود می آید.
مزایای الکترودی جیوه ای قطره چکان (DME)
1- مقاومت زیاد جیوه در برابر عوامل شیمیایی
2- بالا بودن فوق ولتاژ هیدروژن بر روی جیوه
3- دادن قطرات با سطح صاف
4- قابلیت پلاریزه شدن لحظه ای و عبور جریان های کوچک 5-10 تا 6-10آمپر
5- تجدید مکرر
محدودیت الکترود جیوه ای قطره چکان
1- سهولت اکسید شدن
2- در پتانسیل بیش از 4/0+ ولت جیوه(I) تشکیل می شود.
3- برای تجزیه اجسام کاهش پذیر یا اجسامی که به سهولت اکسید می شوند مناسب است.
4- کاربرد پر دردسر و گرفتگی لوله موئینه
پتانسیل منفی در پلاروگرافی
میکرو الکترود به سر منفی مولد نیرو متصل می شود طبق قرارداد به پتانسیل اعمال شده در این شرایط علامت منفی می دهند.
همچنین طبق قرار داد وقتی که میکرو الکترود بعنوان کاتد عمل می کند به جریان علامت مثبت می دهند.
پلاروگرام
ترسیمی از جریان بر حسب پتانسیل اعمال شده به یک سلول پلاروگرافی است.
مفاهیم مهم در پلاروگرام.
جریان باقیمانده: جریان کمی که در غیاب یونهای مورد تجزیه ولی در حضور الکترولیت کمکی از محلول عبور می کند.
جریان حد: جریانی مستقل از ولتاژ اعمال شده.
جریان نفوذ: عهده دار انتقال واکنش دهنده به سطح میکرو الکترود متناسب با غلظت گونه واکنش پذیر است.
پتانسیل نیم موج2/1 E: پتانسیلی که در آن جریان، نصف جریان نفوذ است.
در پلاروگرافی It= Id است ؟
با اضافه کردن یک الکترولیت قوی مثل KCl به غلظت 50 تا 100 برابر غلظت نمونه Im حذف می شود.
با خودداری از اختلاط ، IM حذف می شود. بنابراین:
It =Id + IM + Im It = Id
KC = Id
K = ثابت تناسب C= غلظت محلول
معادله ایلکوویچ
ایلکوویچ در سال 1934 رابطه ای بین Id و عوامل متغیر ارائه نمود:
Id = 6.7 n.D1/2 .m2/3 .t1/6 c
n= تعداد الکترونهای شرکت کننده در واکنش احیا بر الکترود
c= غلظت آنالیت
D= ضریب نفوذ بر حسب سانتی متر مربع در ثانیه
m= سرعت جریان جیوه بر حسب میلی گرم در ثانیه
t= زمان تشکیل قطره بر حسب ثانیه
پتانسیل نیم موج 2/1E
پتانسیل الکترود قطره ای جیوه وقتی که مقدار جریان مربوط به آن پتانسیل ، دقیقا نصف جریان نفوذ باشد یعنی2/ Id= . i
2/1E به غلظت ماده بستگی ندارد و به ماهیت ماده وابسته است زیرا گونه های مختلف در پتانسیلهای مختلف کاهیده می شوند که عامل خوبی برای شناسایی گونه هاست . رابطه بین پتانسیل با شدت جریان و پتانسیل نیم موج
عوامل موثر در تجزیه به روش پلاروگرافی
1- دما: بستگی دما به درجه حرارت در جمله v60 گنجانده است.
2- PH محیط : اگر در واکنش الکترودی یونهای H دخالت داشته باشند پتانسیل نیم موج تابع PH می شود.
3- ماکزیمم های جریان که با اضافه کردن مواد با وزن مولکولی می توان آن را حذف کرد.
4- اکسیژن : زیرا در کاتد احیا می شود.
روش حذف مواد مزاحم در پلاروگرافی
1- ایجاد کمپلکس با ماده مزاحم که باعث جابجا کردن 2/1E آن می شود.
2- خارج کردن مواد شیمیایی به روشهای شیمیایی.
3- خارج کردن اکسیژن توسط 2N
کاربرد پلاروگرافی در تجزیه کمّی وکیفی
برای تجزیه کمّی وکیفی مقادیر کم موادآلی و معدنی (M 10-6-10-2 )به کار می رود.
برای تعیین Kf ، ثابت تشکیل کمپلکس ها .
تعیین تعداد الکترونهای لازم برای کاهش یون فلزی
تجزیه کمی به روش پلاروگرافی
روش اول ؛ پلاروگرام محلولی با غلظت معین (Cs) از جسم را رسم می کنیم. ارتفاع جریان نفوذ آن را بدست می آوریم.
پلاروگرام محلول مجهول (Cx )را رسم می کنیم ارتفاع جریان نفوذ آن را بدست می آوریم.
از رابطه ، ، Cx را حساب می کنیم.
تجزیه کمّی به روش پلاروگرافی از طریق رسم نمودار درجه بندی:
چند محلول استاندارد از جسم تهیه می کنیم .
ارتفاع جریان نفوذی هر یک را تعیین می کنیم .
از رسم نمودار ارتفاع جریان نفوذ بر حسب غلظت خطی بدست می آید.
پلاروگرام مجهول را رسم و ارتفاع جریان نفوذ آن را تعیین و از روی نمودارغلظت را محاسبه می کنیم.
تعیین مقدار +2 CU و +2Cd در یک محلول شامل هر دو به روش پلاروگرافی :
محلولهای لازم ، 100 میلی لیتر از هر یک از محلولهای زیر را تهیه کنید:
الف- 001/0 مولار نسبت به +2Cu ،1/0 مولارنسبت به 3NH و 1/0 مولارنسبت به Cl4NH
ب- محلولی 001/0 مولار نسبت به +2Cd ،1/0 مولار نسبت به 3NH ، 1/0 مولار نسبت به Cl4NH
ح- محلولی 001/0 مولار نسبت به +2 CU ، 001/0 مولار نسبت به +2Cd ، 1/0 مولار نسبت به 3NH و 1/0 مولار نسبت به Cl4NH .
روش اندازه گیری
در هر مرحله در سلول پلاروگراف ، 25 میلی لیتر از یکی از محلولها و 5 میلی لیتر محلول آگار ( حذف ماکزیما ) و 4/0 گرم سولفیت سدیم( برای حذف 2O ) اضافه کنید.
پلاروگرام را در ناحیه 0 تا 1- (ولت ) بدست آورید .
با کمک موج پلاروگرام مقدار Id و 2/1E را بدست آورید .
برای مجهول نیز مانند محلولهای استاندارد Id و 2/1E را بدست آورید و غلظت را محاسبه کنید.
رابطه بین Kf یا Kd یک کمپلکس و 2/1E
Mn+ + PX → (MXP)n+
Kd= [Mn+][X]p/[MXpn+]
E1/2 = E˚ – LnK – P [X]
∆E1/2 = – LnK – P Ln[X]
تعیین ثابت تشکیل کمپلکس به روش پلاروگرافی
محلولی از کاتیون مورد نظر با غلظت معین ولی مقادیر مختلف از لیگاند تهیه می کنیم .
پلاروگرام هر یک را رسم می کنیم.
از رسم 2/1E∆ بر حسب Ln[X] می توان p و ثابت کمپلکس را محاسبه کرد.
شیب خط =
عرض از مبداء =
تعیین فرمول و ثابت تشکیل کمپلکس روی و آمونیاک
100 میلی لیتر از یکی از محلولهای زیر را تهیه کنید ؛
الف- M 001/0 نسبت به +2 Zn وM 1 نسبت به KCl
ب- M 001/0 نسبت به +2 Zn وM 1 نسبت به Cl4NH
ج- M001/0 نسبت به +2 Zn وM 1 نسبت به Cl4NH و M1/0نسبت به 3NH
د- – M001/0 نسبت به +2 Zn وM 1 نسبت به Cl4NH وM 2/0 نسبت به 3NH
ه –M 001/0 نسبت به +2Zn و M1 نسبت به Cl 4 NH و M 5/0 نسبت به 3NH.
و- M 001/0 نسبت به+ 2Zn و M1 نسبت به Cl 4 NH و M 1/0 نسبت به 3NH.
روش کار تعیین K و P برای کمپلکس روی- آمونیاک.
cc25 از هریک از محلولهای فوق جداگانه داخل سل پلاروگراف بریزید، در هر سل 5 میلی لیتر آگار و 4/0 گرم سولفیت بریزید.
منحنی پلاروگرام را برای هر محلول در ناحیه 5 تا 2- ولت بدست آورید.
2/1E Δ محلولها را برحسب]3log[NH رسم نموده ، K و P را بدست آورید.
فصل هفتم تیتراسیونهای آمپرسنجی
اصول کلی روش
در بشری محلول مجهول می ریزیم.
دو میکرو الکترود یکسان مثلاً پلاتینی ویا متفاوت در محلول قرار داده می شود. بین دو الکترود ولتاژی در حدود 1 تا 100 میلی ولت برقرار می شود.
بعد از افزایش هر حجم از محلول استاندارد( در حال بهم زدن) ، جریان عبور کرده از مدار اندازه گیری می شود.
از روی نمودار شدت جریان برحسب حجم تیترانت نقطه پایان تیتراسیون بدست می آید.
نمونه هایی از نمودارهای تیتراسیون آمپرسنجی
روشهای مختلف تیتراسیون آمپرسنجی
الف- با استفاده از دو میکرو الکترود یکسان مثلاً پلاتینی و یا متفاوت.
میکرو الکترودهای مورد استفاده پلاتینی ( برای مواردی که برم و ید تیتر کننده هستند) و میکرو الکترودهای نقره ای دوقلو( برای مواردی که نیترات نقره شرکت دارد.)
کاربرد تیتراسیونهای آمپرسنجی
در تیتراسیونهایی که در آنها یک رسوب کم محلول یا کمپلکس پایدار محصول واکنش است.
برای اندازه گیری اکثر یونهای فلزی متداول +3Fe ،+3Bi ، +3Al ، +2Cu ، +2 Zn و غیره.
برای اندازه گیری یونهایی مثل-Cl ، – F ، -4MnO ،- Br ، – CH و غیره.
برای اندازه گیری فنول ها ، آمینهای آروماتیک ، اولفین ها.
تیتراسیون آمپرسنجی با تیو سولفات با دو الکترود شناساگر پلاتین
اصول نظری روش:
در ابتدای تیتراسیون محلول فقط شامل 2I و شدت جریان صفر است.
با افزایش تیوسولفات یون یدید تولید و شدت جریان ظاهر می شود.
با افزایش تیوسولفات و تولید یدید بیشتر ، شدت جریان کاهش می یابد و در نقطه هم ارزی به صفر می رسد.
پس از نقطه هم ارزی شدت جریان همچنان صفر می ماند.
وسایل مورد نیاز تیتراسیون آمپرسنجی ید با تیوسولفات
دستگاه پلاروگراف دستی ،
دو الکترود سیم پلاتین یکسان،
دستگاه هم زن مغناطیسی،
بورت 25 میلی لیتری،
پیپت حبابدار 20میلی لیتری و
بشر 250 ملی لیتری.
روش کار تیتراسیون آمپرسنجی ید با تیوسولفات؛
20 میلی لیتر محلول ید در بشر 150 ملی لیتری بریزید.
دو الکترود سیم پلاتینی یکسان را در محلول قرار دهید .
مدار را به ترتیب شکل قبل متصل کنید.
بین دو الکترود اختلاف پتانسیل 1/0 ولت برقرار کنید وجریان را بخوانید.
ادامه تیتراسیون آمپر سنجی ید با تیوسولفات
به محلول در حال بهم زدن به تدریج تیوسولفات M 005/0 اضافه کنید وپس از هر بار افزایش شدت جریان را بخوانید.
نمودار شدت جریان برحسب حجم تیوسولفات را رسم و نقطه پایان تیتراسیون را بدست آورید.
فصل هشتم رسانایی سنجی
مقدمه
محلول الکترولیت شامل یونهای منفی و مثبت است.
درنتیجه اعمال جریان الکتریسیته به محلول الکترولیت، یونهای منفی به سمت آند و یونهای مثبت به سمت کاتد حرکت می کنند.
بنابراین محلول جریان برق را از خود عبور می دهد ورسانایی الکتریکی دارد.
رسانایی الکتریکی یک محلول الکترولیت به چه عواملی بستگی دارد
نوع یونها: هرچه تحرک یون بیشتر باشد رسانایی آن بیشتر است.
غلظت یونها.هر چه غلظت یون بیشتر رسانایی بیشتر (رابطه خطی نیست)
بار یونها : هرچه بار یون بیشتر باشد، رسانایی آن بیشتر است.
رابطه بین مقاومت الکتریکی و رسانایی الکتریکی
R = مقاومت الکتریکی محلول = مقاومت ویژه
l = فاصله مابین دو الکترود
s= سطح مقطع الکترود داخل محلول
= رسانایی الکتریکی
رابطه رسانایی الکتریکی در مورد یک محلول
=L رسانایی و واحد آن زیمنس s یاا- ө
ρ = مقاومت ویژه
ө= ثابت سل cm-
К =رسانایی ویژ ه واحد آن s cm-
L
رسانایی ویژه یک محلول K
رسانایی یک سانتیمتر مکعب از محلول. واحد آن s / cm یا ms / cm یا μs/cm .
برای مقایسه رسانایی نسبی محلولها ، رسانایی ویژه آنها با هم مقایسه می شوند.
در دستگاههای رسانایی سنج جدید، رسانایی ویژه اندازه گیری و نمایش داده می شود.
رسانایی هم ارز
رسانایی حجمی از یک محلول که شامل یک هم ارز گرم از الکترولیت باشد.
رابطه К با ؛ = 1000 К / N N = نرمالیته محلول
اگرК بر حسب μs/cm باشد، واحد مساوی 1000cm2 . μs / eq است.
رسانایی هم ارز در رقت بی نهایت Λ0,
هرچه غلظت الکترولیت کمتر باشد ، مقدار بیشتر می شود.
در رقت بی نهایت ،Λبه مقدار ثابتی می رسد که آن رابا ْ یا نشان می دهند.
ْ یا رسانایی حد نامیده می شود.
در رقت بی نهایت یونها کاملا مستقل از یکدیگرند ،
-) ْ+ ) + (ْ( = ْ
رابطه کهلروش:
کهلروش رابطه را برای تعدادی از الکترولیتها بدست آورد.
A برای هر الکترولیت مقداری ثابت است.
در اغلب الکترولیتها رابطه درست است.
N نرمالیته.
محاسبه درجه تفکیک اسیدهای ضعیف با اندازه گیری محلولی از آن.
HA ⇄ H+ + A- با توجه به رابطه α = ˚ /
در حالت تعادل: α C(1- α) C α C
روش کار تعیین Ka اسید استیک
محلولی از اسید استیک با غلظت معین مثلا 01/0 مولار تهیه می کنیم.
رسانایی ویژه آن را بادستگاه اندازه گیری می کنیم( محلولК).
رسانایی ویژه آب مقطر مورد استفاده در تهیه محلول اسید استیک را اندازه گیری می کنیم(آبК) .
روش محاسبه Kaاز روی K اندازه گیری شده
˚ = ˚cH3coo- + ˚H+
C=0.01
تعیین Ksp یک نمک کم محلول به روش رسانایی سنجی
حدود 100 میلی لیتر آب مقطر را در یک بشر می ریزیم.
رسانایی ویژه آن را بادستگاه می خوانیم.
حدود یک گرم نمک کم محلول مثلا 3 CaCOدر بشر می ریزیم و خوب به هم می زنیم.
بعداز برقراری تعادل بین جامد و محلول رسانایی ویژه مخلوط را قرائت می کنیم.
محاسبه Ksp از روی رسانایی ویژه قرائت شده
در جداول داریم
V = تعداد یونهای حاصل از هر مولکول نمک
با محاسبه C، Ksp را محاسبه می کنیم.
اصول تیتراسیونهای رسانایی سنجی
در تیتراسیونهای رسانایی سنجی حجم معینی از محلول مجهول برداشته ، در بشر می ریزیم.
در صورت نیاز مقدار معینی آب مقطر اضافه می کنیم.
سل دستگاه رسانایی سنج را در محلول قرار می دهیم.
از بورت به تدریج محلول استاندارد اضافه می کنیم.رسانایی ویژه را می خوانیم.
از رسم نمودار رسانایی ویژه تصحیح شده برحسب حجم تیترانت ، نقطه هم ارزی ؛
و از رابطه 1V1N = 2V 2N نرمالیته مجهول را حساب می کنیم.
تغییرات К محلول در طول تیتراسیون چگونه است؟ چرا؟
در انواع مختلف تیتراسیون برحسب نوع تیتر شونده و تیترانت، تغییرات К متفاوت است.
Кبه نوع یونهای موجود در محلول بستگی دارد.
در حین تیتراسیون نوع یونها تغییر می کنند.
پس К محلول تغییر می کند.
تغییرات رسانایی ویژه در ضمن تیتراسیون اسید قوی با باز قوی
فرضاً محلول اسید کلریدریک با سود. با اضافه کردن محلول سود واکنش ذیل اتفاق می افتد:
(H+ ,Cl-) + (Na+,OH-) H2O +(Na++Cl-)
λ0 349.8 76.3 50.1 198 0 50.1 76.3
قبل از نقطه هم ارزی ، Na+جایگزین H+می شود.
تحرک نسبی H+ تقریبا 7 برابر Na+ است پس رسانایی محلول کاهش می یابد.
پس از نقطه هم ارزی Na+ و OH-اضافه شده در محلول می ماند و رسانایی افزایش می یابد.
نتایج آزمایش تیتراسیون رسانایی سنجی
نمودار تیتراسیون رسانایی سنجی اسید قوی با باز قوی
نتایج آزمایش تیتراسیون رسانایی سنجی اسیداستیک (ضعیف) با باز قوی
نمودار تیتراسیون رسانایی سنجی اسید استیک با سود
تفسیر نمودار تیتراسیون رسانایی سنجی اسید استیک با سود.
ابتدا با اضافه کردن سود Na+ جایگزین H+آزاد می شود، رسانایی کم می شود.
سپس NaOH با H مولکول تفکیک نشده اسید واکنش می دهد.Na+ و COO-3 CH تولید می شود رسانایی زیاد می شود تا نقطه هم ارزی.
در محلول اسید استیک مقدار خیلی کمی H+و COO-3 CH داریم(اسیدی ضعیف است).
پس از نقطه هم ارزی OH- و Na+ که رسانایی زیادتری دارند وارد محلول می شوند و باعث شکست نمودار می شود(نقطه هم ارزی).
تیتراسیون رسانایی سنجی اسید ضعیف با باز ضعیف و بالعکس
مثال اسید استیک با سود. شکل 17 – ج – جزوه
CH3COOH CH3COO- + H+ Ka=1.75 × 10-5
λ0 40.9 349.8
NH4OH NH4+OH- Kb=1.76 × 10-5
λ0 78.4 198
CH3COOH +NH4OH CH4COO-+NH4 +H2O
نمودار تیتراسیون رسانایی سنجی اسید استیک با آمونیاک وتفسیرآن
در شروع تیتراسیون ، + 4NH جایگزین H+می شود و К کاهش می یابد.
پس از کاهش اولیه تا نقطه هم ارزی یونهای +4NH و COO-3 CH تولید و K زیاد می شود.
از نقطه هم ارزی به بعد با افزایش آمونیاک بیشتر ،
تغییرات K زیاد نیست. چون آمونیاک کم یونیزه می شود.
نتایج تیتراسیون رسانایی سنجی مخلوط اسید کلریدریک و اسید استیک با سود
نتایج تیتراسیون رسانایی سنجی مخلوط ( HCl وCOOH3( CHتوسط NaOH.
ابتدا اسید قوی تیتر می شود و سپس ضعیف.
تفسیر نمودار تیتراسیون رسانایی سنجی مخلوط HCl وCOOH3CH با NaOH.
H+ OH- CH3COO- Na+
λ0 349.8 198 40.9 50.1
از شروع تیتراسیون تا خنثی شدن HCl ، Na+ جایگزین H+ و Kکاهش می یابد. از نقطه هم ارزی HCl به بعد اسید استیک تیتر می شود، COO-3CH و Na+تولید ،K زیاد. از نقطه هم ارزی دوم، Na+ و OH-وارد محلول، K با سرعت بیشتری زیاد می شود.
تیتراسیون رسانایی سنجی رسوبی، تیتراسیون محلول کلرید سدیم با نیترات نقره.
(Na++Cl-) +(Ag+ +NO3-) AgCl+Na+ +NO3-
λ0 50.1 76.1 61.9 71
در ابتدا در محلول یونهای سدیم وکلر داریم ومحلول یک مقدار هدایت ویژه دارد.
با افزایش نیترات نقره یون NO3- جایگزین کلرید می شود هدایت خیلی کم کاهش می یابد تا نقطه هم ارزی.
از نقطه هم ارزی به بعد دو یون نیتر ات وکلرید به محلول اضافه وهدایت زیاد می شود.
نتایج تیتراسیون رسانایی سنجی یک محلول کلرید سدیم با نیترات نقره
نمودار تیتراسیون رسانایی سنجی یک محلول کلرید سدیم با نیترات نقره
تفسیر نمودار تیتراسیون رسانایی سنجی مخلوط اسید کلرید ریک و اسید استیک با سود
قبل ازاضافه کردن سود، در محلول یونهای ؛ H+, Cl-, CH3COO- داریم.
با اضافه کردن سود تا نقطه هم ارزیHCl ، Na+ جایگزین H+ بنا براینКکم میشود.
سپس HCH3COO با Na OH تر کیب وNa+ و-CH3COOبوجود می آید ؛ К با شیب، کم زیاد می شود.
پس از خنثی شدن اسید ها ،NaOH اضافه شده به محلول باعث افزایش Кبا شیب زیاد می شود.