Analitik kimyo
Ikkinchi tur elektrodlari -
Download 1.59 Mb. Pdf ko'rish
|
instrumental analiz usulidan uslubiy korsatma (1)
- Bu sahifa navigatsiya:
- Uchinchi tur elektrodlari
- Solishtirma elektrodlar
- Potenciometrik titrlash
- 1.6. Tajriba mashg’ulotlari 1- ish. Eritmadagi vodorod ioni miқdori [H + ]ni aniқlash (pH-metriya )
- 3 - ish. Eritmadagi NO 3 - - ionlari miқdorini aniқlash
- Ishni bajarish tartibi
- Noma`lum eritmadagi NO 3 - ni aniқlash
Ikkinchi tur elektrodlari - elektrod potenciali elektrodni ҳosil қiluvchi metall bilan kam eriydigan birikma ҳosil қiluvchi anionga nisbatan қaytar bўlgan va potenciali tashқi eritmadagi boshқa ionlar koncentraciyasiga boғliқ bўlmagan elektrodlardir. - kremniy - kislorod - kation 13 Bu tur elektrodlar amaliёtda asosan solishtiruvchi elektrodlar sifatida ishlatiladi. Solishtiruvchi (taққoslash) elektrodlarga misollar: Kalomelь elektrodi - KE, kumush hloridli elektrodi-KXE (20-jadval ). Kumush hloridli elektrod.. Kumush hloridli elektrodi - KCI ning tўyingan eritmasiga tushirilgan va sirti kam eriydigan AgCI moddasi bilan қoplangan kumush simdir. Uning formulasi: Ag/AgCI, CI-. KHE ning potenciali Ag + ga boғliқ bўlib, elektrod ichki eritmasidagi CI - ionlariga nisbatan қayta elektroddir. Buning sababini KHE potenciali -KHE ni ҳisoblash formulasini keltirib chiқarish bilan tushunish mumkin. Umuman, KHE uchun: Ag Ag Ag КХЭ a Е Е lg 059 , 0 0 / Lekin ichki eritmada Ag + ionlari yўқ. Bu ion elektrod sirtidagi AgCI ning dissociyalanishi tufayli ҳosil bўladi. Shunga asosan: Cl Ag AgCl a a ЭК Bu ifodadan elektro-kimёviy jaraёnda қatnashadigan kumush ionning aktiv koncentraciyasi: Cl AgCl Ag a ЭК a ga tengligini e`tiborga olsak, E KHE қuyidagi ifodaga teng bўladi: Cl AgCl Ag Ag Cl AgCl Ag Ag КХЭ a ЭК E a ЭК Е E lg 059 , 0 lg 059 , 0 lg 059 , 0 0 / 0 / Bu formuladagi 0 / 0 / lg 059 , 0 AgCl Ag AgCl Ag Ag E ЭK E ga teng bўlib, 20 0 С da uning қiymati +0,2220 v ga teng. Bu қiymatni yuқoridagi formulaga қўysak: E = 0,2220 - 0,059 lg a Cl bўladi, bu formula KHE ning potencialini ҳisoblash formulasi deyiladi. Yuқorida aytilganidek, bu elektrodning potenciali aCl -ga boғliқ. Agar ichki eritma sifatida 0,1 n KCI (HCI) eritmasidan foydalanilsa EKHE =+0,2900 v; agar 1n KCI (HCI) eritmasi bўlsa, EKHE = +0,2370 v bўladi. Uchinchi tur elektrodlari. Bir hil anionga ega bўlgan ikki kationdan biriga nisbatan қaytar elektrodlardir. Bunga simobning simob va kalьciy 14 oksalatidagi elektrodini misol қilib keltirish mumkin. Uning potenciali ikkinchi metall ionnining aktivligi bilan belgilanadi. 2 lg 3 , 2 0 Ca a nF RT Е Е Uchinchi tur elektrodlarning қaytarlik darajasi yuқori va ular elektrod metaliga nisbatan begona bўlgan kationlarni aniқlash uchun indikator elektrod sifatida ishlatiladi. Elektrodlar ishlatilishiga kўra ikki hil bўladi: Indikator elektrodlar - tekshiriladigan eritmadagi ionning elektrod aktivligiga қarab potencialini ўzgartiradigan elektrodlardir. Indikator elektrodlari elektrod-eritma sirti chegarasida boradigan elektrokimёviy jaraёnning mehanizmiga kўra қuyidagilarga bўlinadi: 1) oksidlanish-қaytarilish (redoks) elektrodlar; bunday elektrodlarda elektronlar almashinishi kuzatiladi; 2) birinchi, ikkinchi tўr metall va metallmas elektrodlar; bunday elektrodlarda elektron-ion almashinishi kuzatiladi; 3) Ionoselektiv membranali elektrodlar, bunday elektrodlarda ion almashinishi sodir bўladi. Elektrodlar agregat ҳolatlariga kўra қattiқ (platina, kumush, grafit va boshқalar), suyuқ (simob) va gaz (vodorod, hlor) elektrodlarga bўlinadi. Bundan tashқari, elektrodlar aktiv (kumush, mis va boshқalar) va befarқ (platina, oltin, grafit va boshқalar) elektrodlarga bўlinadi. Solishtirma elektrodlar - sifatida elektrod potencialini ўlchash uchun mўljallangan қaytar (normal vodorod tўyingan kalomelь, kumush hloridli, talliy hloridli va boshқa) elektrodlar (etalon sifatida) ishlatiladi. Solishtirma elektrodlar қuyidagi talablarga javob berishi kerak: 1. potencial belgilovchi elektrodning ichki reakciyasi termodinamik қaytar bўlishi kerak; 2. elektrod kam қutblanuvchan bўlishi, ya`ni undan tok ўtganda ўz potencialini niҳoyatda kam ўzgartirishi kerak; 15 3. elektrod uzoқ vaқt saқlanganda va turli hil sharoitlarda ҳam ўz potencialini ўzgartirmasligi shart. Potenciometrik analiz usuli tўғri potenciometriya va potenciometrik titrlashga bўlinadi. Tўgri potenciometrik usuli ёrdamida ionlarning aktivligini (pH, pNO 3 va pK), dissociaciya konstantasi, muvozanat konstantasi, kompleks birikmalarning barқarorlik konstantasi, ёmon eriydigan moddalarning eruvchanlik kўpaytmasi kabi fizik-kimёviy kattaliklarning қiymatlari ўlchanadi. Bu usul ionlarning aktivligini tўғridan-tўғri aniқlashga imkon beradigan yagona usul ҳisoblanadi. Bu usul қuyidagi turlarga bўlinadi: pH-metrik - eritmalarning pH қiymatlari, kislota va asoslarning (protolitlarning) kislotali-asosli konstantalari, protolitik hususiyatga ega bўlgan kompleks birikmalarning barқarorlik konstantalari va shu kabilarni aniқlashga imkon beradi. Ionometrik - pH -metriyaning rivojlanishi natijasida mustaқil usul bўlib ajralgan zamonaviy usullardan biri. Bu usulda indikator elektrodi sifatida turli hil ionoselektiv elektrodlar қўllaniladi. Redoksmetrik - oksidlanish-қaytarilish reakciyalari va redoks juftlarning potenciallarini ўlchashga asoslangan usul bўlib, uning ёrdamida redoks juftlarning standart va real potenciallari, ular asosida esa turli hil konstantalar ҳamda kinetik kattaliklar aniқlanadi. Potenciometrik titrlash – aniқlanaёtgan modda miқdoriga ekvivalent miқdorda aniқlovchi modda (standart) eritmasidan қўshilganda elektrodlar sistemasida yuzaga keladigan, potenciallar ayirmasinnig keskin ўzgarishiga asoslangan miқdoriy analiz usulidir. Ekvivalent nuқta yaқinida elektrokimёviy reakciyalarning biri ikkinchisi bilan almashinadi. Potencialning keskin ўzgarishiga potencial sakrash ёki titrlashning ohirgi nuқtasi (t.o.n) deyiladi. Potencial sakrashga қuyidagi omillar ta`sir қiladi: a) erituvchi va elektrolit foni tabiati ( , K dis ); 16 b) elektrolitning koncentraciyasi; v) elektrod materiali va sirt yuzasi; g) ҳarorat. Potenciometriyada titrlashning ohirgi nuқtasini topish uchun қuyidagi usullardan foydalaniladi: 1. Ҳisoblash usullari. 2. Chizma usullari. 1. Ҳisoblash usullarida titrlanadigan modda eritmasiga titrantning eritmasidan teng (1ml.dan) miқdorda қўshib ҳar bir қўshilgan ҳajm, unga tўғri keladigan potencialning қiymati va ҳar ikki yaқin nuқta orasidagi potenciallar farқi ҳam қayd қilinadi. ΔE eng katta bўlgan soҳa ekvivalentlik nuқta joylashgan soҳa ҳisoblanadi. 2. Chizma usullar. Titrlashni ohirgi nuқtasini aniқlashning chizma usullari integral (tўliқ), differencial (farқli), ikkinchi tartibli ҳosila va boshқa usullarga bўlinadi. a) Integral usulida EYK ning titrant ҳajmi (V) ga boғliқlik chizmasi chiziladi. 2- chizma.Potenciometrik titrlashning integral egri chiziғi Bu chizma asosida ekvivalent nuєta va titrlashning ohirgi nuқtasini topish uchun ўrinmalar ўtkaziladi. Ўtkazilgan ўrinmalar kesish nuқtalarining abscissalar ўқiga perpendikulyar bўlgan balandligi topiladi. Bu balandlik teng ikki қismga Е мВ V, мл т.о.н. Потенциал сакрашма 17 bўlinadi va kesishgan nuқtadan titrlash egri chiziғi bilan kesishguncha ordinatalar ўқiga parallel ўtkaziladi. Shu parallelning titrlash egri chiziғi bilan kesishish nuқtasidan esa abscissalar ўқiga perpendikulyar tushiriladi. Ushbu perpendikulyarning abscissalar ўқi bilan kesishish nuқtasi t.o.n siga tўғri keladi. (2-chizma) b) Differencial usul t.o.n sini topishning ancha oson va aniқ usulidir; rant ҳajmiga boғliқligi chizmasi chiziladi. Chўққisimon egri chiziқ chўққisidan abscissalar ўқiga tushirilgan perpendikulyar titrlashning ekvivalent nuқtasiga (t.o.n siga) tўғri kelgan ҳajmini kўrsatadi. (3- chizma) 3-chizma.Potenciometrik titrlashning differencial egri chiziғi. Differencial usulda t.o.n sini topishning aniєligini oshirish uchun ikkinchi tartibli ҳosila olish usulidan foydalaniladi. 2 2 ning қўshilgan titrant ҳajmiga boғiқlik chizmasi chiziladi. 2 2 V Е 18 4-chizma. Potencio¬metrik titrlashning ikkinchi darajasi¬ning titrlash egri chiziғi. Chizmadan kўrinayaptiki, egri chiziқlar abscissa ўқining ҳar ikkala tomonida joylashgan (4-chizma). Egri chiziқlarning uchlarini tutashtirganda abscissa ўқi bilan chiziқning kesishish nuқtasi t.o.n siga tўғri keladi. Potenciometrik titrlash kislota - asosli (neytrallash), oksidlanish- қaytarilish, chўktirish va kompleks ҳosil bўlish reakciyalari asosida, shunday hossalarga ega bўlgan moddalarni aniқlash va tekshirish uchun keng қўllaniladi. Natijada, moddalarning koncentraciyasinigina emas, balki ularning turli hil konstantalarini ҳam aniқlash mumkin. Potenciometrik titrlashda boradigan reakciyalar қuyidagi talablarga javob berishi kerak: a) reakciya tegishli yўnalishda stehiometrik nisbatda ohirigacha borishi; b) kimёviy reakciyaning tezligi etarli darajada katta bўlishi; v) kimёviy reakciya muvozanati tez қaror topishi; g) қўshimcha reakciyalar bўlmasligi kerak. Potenciometrik va boshқa asboblar ёrdamida titrlash usullarining, vizual (kўz bilan kuzatiladigan) usullarga kўra bir қator afzalliklari mavjud. Ular қuyidagilardan iborat: a) titrlashda sub`ektiv hatolarga yўl қўyilmaydi; b) aniқlashning sezuvchanligi ancha yuқori bўladi; v) loyқa va rangli eritmalarni titrlash mumkin; 19 g) bir vaқtning ўzida aralashmadagi bir necha komponentni tabaқalab (ketma-ket) titrlash mumkin; d) titrlash jaraёnini osongina avtomatlashtirish mumkin. 1.6. Tajriba mashg’ulotlari 1- ish. Eritmadagi vodorod ioni miқdori [H + ]ni aniқlash (pH-metriya ) Tajriba ishi eritmadagi vodorod ionlariga nisbatan қaytar ishlaydigan shisha elektrodi va kumush-hloridli elektrod ёrdamida tuzilgan galьvanik elementning elektr yurituvchi kuchini ўlchashga asoslangan. Buning uchun қuyidagi tizimda galьvanik element tuziladi: Shisha Elektrod Tekshirilaёtgan eritma Kumush hloridli elektrod Indikator elektrod Solishtirma elektrod (EYK) va pH ўrtasidagi boғlanish: ЭЮК = Е = Е solishtirma el-d - Е shisha el-d = - 0,059 lg [H + ] = 0,059 pH ga teng (1) Shisha elektrodni darajalash Kerakli asbob – uskuna va reaktivlar: 1) рН – metr; 2) indikator elektrod (shisha elektrod); 3) solishtirma elektrod (kumush hloridli elektrod); 4) 6 dona 50 ml .li stakancha; 5) filьtr қoғoz; 6) yuvgich; 7) 1 dona 500 ml.li stakan; 20 8) standart bufer eritmalar (pH = 1,68; 3,56; 4,01; 6,86; 9,18; 12,34). Ishni bajarish tartibi: Shisha elektrodni darajalash nima degani? Ma`lumki, elektrodlardagi yuzaga keladigan potenciallar farқi - EYuKning қiymati bilan eritmadagi vodorod ionlari koncentraciyasi ўrtasida (1) formulaga muvofiқ ўzaro boғliқlik bor. Shu boғliқlik (E – pH) ni amalda saқlanib қolganini tekshirish «elektrod (shisha)ni darajalash» deyiladi. Shisha elektrodni darajalash uchun pH қiymati doimiy va juda aniқ bўlgan bufer eritmalarda elektrodning potencial қiymati ўlchanadi. Bunda pH қiymati eng kichik bўlgan eritmadan boshlab, avval eritmaning pH i, keyin esa shu pH ga tўғri kelgan potencial – E ning қiymati ўlchanib (қolgan eritmalarda ҳam huddi shunday) olingan natijalar қuyidagi jadval kўrinishida rasmiylashtiriladi. рН – bufer eritma (naz) 1,68 3,56 4,01 6,86 9,18 12,34 рН – bufer eritma (ўlchangan) E х – bufer eritma potenciali (mV) Jadvaldagi қiymatlardan foydalanib, «darajalash grafigi» chiziladi. Buning uchun koordinatalar sistemasining «u – ordinata ўқi» ga potencial (±E) қiymatlari, «х – abscissa ўқi»ning «0» nolь nuқtasidan boshlab pH қiymatlari қўyiladi va rasmdagidek grafik chiziladi. рН 1 рН рН 2 рН х Е, мВ Е 2 Е х Е 1 21 Grafikdan foydalanib, «shisha elektrodning funkciyasi» ҳisoblanadi. Eritmaning pH i 1 birlikka ўzgarganda elektrodning potenciali necha mV (`ki V) ga ўzgarishi elektrodning funkciyasi deyiladi va u қuyidagicha ҳisoblanadi: мВ рН рН Е Е рН 1 59 1 2 1 2 tўғri ishlaydi, deb ҳisoblanadi. 2 - ish. Noma`lum eritmadagi [H + ] ni aniқlash. Ўқituvchi tomonidan berilgan noma`lum eritma tegishli ҳajmgacha suyultiriladi, yahshilab aralashtiriladi, toza stakanga 25-30 ml olinib, uning potenciali E x – ўlchanadi. Ex ni қiymati darajalash grafigidan topib. Grafik bilan kesishgan nuқtasidan – pH қiymatlari қўyilgan abscissa ўқiga perpendikulyar tushiriladi. Abscissa ўқi bilan perpendikulyar kesishgan nuқta – «pH x » - noma`lum eritmaning pH – қiymati bўladi. pH – қiymatni bўlgan ҳolda [H + ] = - 10 -pH formulaga kўra vodorod ioni koncentraciyasi ҳisoblanadi (molь/l ёki g- ion/l). 3 - ish. Eritmadagi NO 3 - - ionlari miқdorini aniқlash Tajribani bajarish indikator elektrod – NO 3 - - selektiv elektrodi solishtirma elektrod - kumush – hlor elektrodi asosida tuzilgan galьvanik element E.Y.K eritmadagi NO 3 - - ionlari miқdoriga boғliқligiga asoslangan. NO 3- - selektiv elektrod Tekshiriladigan eritma Solishtirma elektrod Ag/AgCl/Cl- NO 3 - selektiv elektrodni darajalash 22 Kerakli asbob – uskuna va reaktivlar 1) ionomer; 2) indikator elektrod – NO 3 - - selektiv elektrod; 3) solishtirma elektrod – kumush – hlor elektrod ; 4) 5 dona 50,00 ml.li ўlchov kolbasi ; 5) 5 dona 50 ml.li stakancha; 6) 1 dona 1 litr (1000 ml) ўlchov kolbasi; 7) filьtr қoғoz; 8) yuvgich; 9) 1 dona 500 ml.li stakan; 10) 1 m K 2 SO 4 eritmasi ; 11) KNO 3 tuzi; 12) 1 dona 5 ml.li pipetka . Ishni bajarish tartibi: Tortim usul bilan KNO 3 ning 5 ta standart - -1 molь/l gacha bўlgan eritmalari tayёrlanadi. Eritmaning ion kuchini doimiy saқlab turish uchun K 2 SO 4 ning 1 m eritmasidan foydalaniladi. Eritma tayёrlash tartibi: 10,10 g KNO 3 tuzi 1 litr K 2 SO 4 ning 1 molyarli eritmasida eritiladi va bunda 3 NO С = 1 * 10 -1 molь/l bўlgan eritma ҳosil bўladi. Keyin bu eritmadan 5 ml pipetkada olib 50 ml ўlchov kolbasiga қўyiladi. Eritmani kolbaning belgisigacha K 2 SO 4 nig 1m.li eritmasi bilan suyultiriladi. 3 NO С = 1 * 10 -2 molь/l eritma ҳosil bўladi va ҳokazo suyultirish usuli bilan ҳamma eritmani tayёrlanadi. Eritmalarning ohirgisidan boshlab pNO 3 va E x aniқlanadi. Olingan natijalarni jadvalga ёzib oriladi. 23 3 NO С , mol/l 1 10 -5 1 10 -4 1 10 -3 1 10 -2 1 10 -1 pNO 3 Е х ,mV Jadvaldagi natijalar asosida darajalash grafigi chizib, grafik ёrdamida 3 NO - aniқlanadi (1-ishga қarang). 3 NO = Noma`lum eritmadagi NO 3 - ni aniқlash. Noma`lum eritma sifatida tarkibida NO 3 - ioni bўlgan tuzlar, tarvuz, қovun, mevalarning sharbatlari ishlatiladi. Buning uchun aniқ miқdorda shu «namuna»lardan (ўқituvchi tomonidan beriladi) olinadi va 1m.li K 2 SO 4 eritmasida eritiladi. Eritmadan 20-30 ml olib uning Eh қiymati ўlchanib, grafikdan NO 3 - ning miқdori topiladi. 4 - ish. Potenciometrik (kislota – asosli) titrlash. Potenciometrik titrlash usuli bilan eritmadagi oksidlovchi, қaytaruvchi, asos va kislotalarning miқdori aniқlanadi. Ayniқsa, oziқ-ovқat maҳsulotlari ishlab chiқarishda foydalaniladigan kўpchilik eritmalarda kislota va asos (ishқor) larning miқdorini aniқlashga tўғri keladi. Shu sababli dastlab eritmalardagi kislota ёki asos miқdorini aniқlash usuli bilan tanishib chiқamiz (5-chizma). 24 5-chizma. Potenciometrik titrlash uchun қurilma. 1-magnitli aralshtirgich; 2-yacheyka; 3-indikator elektrod; 4-byuretka; 5-kumush hloridli elektrodi; 6-pH-metr Eritmadagi kuchsiz kislota va kuchsiz asos miқdorining potenciometrik titrlash usuli bilan aniқlash ҳam eritmadagi H + va OH - ionlari ўrtasida boradigan neytrallanish reakciyasiga asoslangan: Н + + ОН - = Н 2 О Н 3 О + + ОН - = 2Н 2 О Reakciya natijasida eritmadagi H + (H 3 O - ) ionlari miқdori ўzgaradi. H + - ioni қiymatining ўzgarishi esa E = 0,059 lg [H + ] formulaga muvofiқ eritmaga tushirilgan shisha elektrodning potencial ўzgarishiga olib keladi. Eritmada [H + ] = [OH - ] bўlganda elektrodlar sistemasida yuzaga keladigan potenciallar ayirmasi keskin ўzgaradi, ya`ni potencial sakrash rўy beradi. Shu ҳolat titrlashning ekvivalent nuқtasi ҳisoblanadi. NaOH ning titrini aniқlash. Kerakli asbob – uskuna va reaktivlar: 1) Ionomer; 2) shisha elektrod; 3) kumush hloridli elektrodi; 25 4) magnitli aralashtirgich va ўzagi ; 5) shtativga ўrnatilgan 25,00 ml.li byuretka ; 6) 10,00 ml.li pipetka; 7) Yuvgich; 8) 10 % NaOH eritmasi; 9) 0,1000 n.li HCl eritmasi; 10) 10 ml.li ўlchov cilindri; 11) 3 dona 50 ml.li stakan. Download 1.59 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling