raport 6.1.doc

Krzysztof Piotrowski, biotechnologia II, gr. 2              28.10.2011 r.

Ćwiczenie 6.1.

Potencjometryczne miareczkowanie strąceniowe halogenków metali alkalicznych metodą zwykłą i różnicową.

Wstęp teoretyczny

Ogniwem galwanicznym nazywany jest układ elektrochemiczny zdolny do wykonania pracy elektrycznej kosztem zachodzących w nim reakcji redoks. Składa się z dwóch elektrod zanurzonych w roztworach elektrolitów połączonych przewodnikiem elektronowym, przy czym roztwory muszą kontaktować się ze sobą, np. poprzez przegrodę porowatą lub klucz elektrolityczny, w celu umożliwienia przepływu jonów. Przepływ prądu w ogniwie powstaje wskutek reakcji chemicznych zachodzących na granicy faz metal – roztwór elektrolitu w półogniwach. Na anodzie zachodzi utlenianie, w wyniku którego uwolnione zostają elektrony (przez co zyskuje potencjał ujemny) przekazywane do katody, na której zachodzi reakcja redukcji (katoda ma potencjał dodatni). Pomiar wielkości elektrycznych ogniwa umożliwia badanie zachodzących reakcji chemicznych.

Różnica potencjałów katody i anody definiowana jest jako siła elektromotoryczna. Jest to miara dążenia elektronów od anody do katody oraz anionów z roztworu katodowego do roztworu anodowego. Pomiary zmian wartości siły elektromotorycznej umożliwiają ilościowe oznaczanie jonów na drodze miareczkowania potencjometrycznego, w którym na ich podstawie wyznaczany jest punkt równoważnikowy miareczkowania.

Ogniwo wykorzystane do pomiarów musi składać się z elektrody wskaźnikowej, której potencjał jest zależny od aktywności substancji miareczkującej lub miareczkowanej, oraz elektrody porównawczej o stałym potencjale. Po dodaniu każdej objętości roztworu miareczkującego dokonuje się pomiarów różnicy potencjałów elektrod, na podstawie których należy sporządzić wykres zależności wartości siły elektromotorycznej ogniwa od objętości dodanego odczynnika.

Ilościowego oznaczania jonów w roztworze można zbadać również na drodze miareczkowania różnicowego. Różnica pomiędzy zwykłym miareczkowaniem potencjometrycznym, a metodą różnicową polega na tym, że w miareczkowaniu różnicowym odczyty na potencjometrze odpowiadają stosunkowi zmiany siły elektromotorycznej do zmiany objętości odczynnika miareczkującego w badanym roztworze, ponieważ mierzona jest różnica potencjałów między dwiema elektrodami platynowymi zanurzonymi w roztworach o różnej zawartości roztworu miareczkującego (różne stężenia roztworów elektrodowych). Na podstawie wyznaczonych wartości ∆E/∆V należy sporządzić wykres zależności ∆E/∆V od objętości dodanego odczynnika miareczkującego i wyznaczyć punkt równoważnikowy, przypadający na szczyt krzywej.

Literatura

J. Ceynowa, R. Nowakowski, M. Litowska, J. Ostrowska-Czubenko, Podręcznik do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej, Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika,
Toruń 2006, rozdz. 2, s. 42-45, 58-62.

Cel ćwiczenia

Ćwiczenie polegało na oznaczeniu stężenia roztworu KI metodą miareczkowania potencjometrycznego.

Wykonanie ćwiczenia

W celu przeprowadzenia miareczkowania potencjometrycznego roztworu KI należało odmierzyć 5 ml badanego roztworu KI do zlewki o objętości 100 ml, rozcieńczyć roztwór wodą destylowaną do ¾ objętości i dodać ok. 20 kropel HNO3 o stężeniu 1 mol/dm3, a następnie umieścić zlewkę na mieszadle magnetycznym pod wylotem biurety wypełnionej roztworem AgNO3 o stężeniu 0,09556 mol/dm3.

Wskaźnikową elektrodę srebrową należało umieścić w badanym roztworze i połączyć z zaciskiem „+” potencjometru, a kalomelową elektrodę odniesienia w roztworze nasyconym KCl i połączyć z zaciskiem „-”. Zlewki z roztworami należało połączyć kluczem elektrolitycznym wypełnionym KNO3.

Punkt równoważnikowy (PR) wyznaczano na podstawie przeprowadzonych miareczkowań potencjometrycznych – wstępnego, w celu określenia przybliżonej wartości PR przez dodawanie dużych objętości roztworu miareczkującego (1 ml), oraz zasadniczego, w którym w pobliżu PR dodawano niewielkie (0,1 ml) objętości roztworu AgNO3. Po dodaniu każdej objętości roztworu z biurety odczytywano na potencjometrze wartość siły elektromotorycznej ogniwa. Na podstawie odczytów należało sporządzić wykresy E=f(V) oraz ∆E/∆V=f(V), z których wyznaczono punkt równoważnikowy. W oparciu na odczytany PR obliczono stężenie badanego roztworu KI.

Opracowanie wyników

Schemat ogniwa wykorzystanego w ćwiczeniu:

Hg | Hg2Cl2 | KClnas. || AgNO3 | Ag

Tabela 1a. Wyniki wstępnego miareczkowania potencjometrycznego roztworu KI.

Tab...