Mavzu: potensiometrik titrlash topshirdi: Kalandarov A. K

MIRZO ULUG’BEK NOMIDAGI O`ZBEKISTON MILLIY UNIVERSITETI KIMYO FAKULTETI FIZIKAVIY-KIMYO FANIDAN

KURS ISHI

MAVZU: POTENSIOMETRIK TITRLASH

Topshirdi: Kalandarov A.K.

Qabul qildi: Akbarov H. I.

REJA:

• I. KIRISH
• II. ASOSIY QISM

1. Potensiometriya;

2. Elektrod jarayonlarning mexanizmlari;

3. Potensiometriyada ishlatiladigan elektrodlar;

4. Potensiometrik titrlash.

• II. NATIJALAR TAHLILI

1. Potensiometriyada titrlashning ohirgi nuqtani aniqlash;

2. Potensiometriyada ishlaydigan asbob va uskunalar;

3. Analiz natijalari.

• XULOSA

 

•  

• Yuqoridagi formulaga binoan elektrod potensiali potensialni belgilovchi M moddaning aktivligiga bog`liq bo`lganligi uchun elektrod potensialini o`lchash yordamida M moddaning aktivligi (konsentratsiyasi) aniqlanishi mumkin. Elektrod potensiali bilan aktivlik orasidagi ushbu bog`liqlik bo`yicha turli sistemalardagi muvozanat jarayonlarini aniqlash mumkin. Agar kimyoviy reaksiya davomida elektrod potensiali o`zgarsa, bu o`zgarish yordamida eritmadagi modda konsentratsiyasining o`zgarishini va titrlashning oxirgi nuqtasini topish mumkin. Potensiometrik analiz sanoatning turli sohalarini kimyoviy-tahliliy nazorat qilishda va moddalarning miqdorini aniqlashda keng qo`llaniladi.
• Potensiometriya usuli o`tgan asrdan ma`lum bo`lsa-da, u Zyorensen pH haqidagi tushunchani fanga kiritgandan (1909-y.) so`ng tez rivojlanib ketdi. Potensiometrik analiz bevosita va bilvosita usullarga bo`linadi. Bevosita potensiometriya usulida potensialni belgilovchi moddaning aktivligi elektrod potensialini aniqlash asosida topiladi. Bu usul ionlarning aktivligini to`g`ridan-to`g`ri aniqlashga imkon beradigan yagona usul hisoblanadi. U quyidagi turlarga bo`linadi: pH-metriya — eritmalarning pH qiymati, kislota va asoslarning (protolitlarning) kislota-asosli konstantalari, protolitik xususiyatga ega bo`lgan kompleks birikmalarning barqarorlik konstantalari va shu kabilarni aniqlashga imkon beradi. Ionometriya —pH-metriyaning rivojlanishi natijasida mustaqil usul sifatida shakllangan zamonaviy usullardan biri. Bu usulda indikator elektrodi vazifasini turli xil ion selektiv elektrodlar bajaradi.

• Oksredmetriya — oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari va oksred juftlarning potensiallarini tekshirishga asoslangan usul bo`lib, uning yordamida oksred juftlarning standart va real potensiallari, ular yordamida esa turli xil konstantalar hamda kinetik kattaliklar aniqlanadi. Bevosita potensiometrik usullar kimyoviy va elektr kimyoviy reaksiyada qatnashuvchi elektronlar soni, kimyoviy reaksiyalarning stexiometrik va aktivlik koeffitsientlari kabilarni aniqlash imkonini beradi. Bilvosita potensiometriya usuli qisqa tarzda potensiometrik titrlash deb yuritilsa-da, aslida titrlashning oxirgi nuqtasini potensiometrik aniqlash deb qaralmog`i lozim . Potensiometrik titrlash usullari kislota-asosli (protolitometrik), oksidlanish-qaytarilish (oksredmetrik), komplekslanish va cho`ktirish reaksiyalari asosida moddalarni aniqlash va tekshirish uchun keng qo`llaniladi. Shu negizda moddalarning konsentratsiyasigina emas, balki ularning turli xil konstantalarini ham aniqlash mumkin.

Potensiometrik va boshqa asbobli (instrumental) titrlash usullarining vizual usullarga ko`ra bir qator afzalliklari mavjud:

• Potensiometrik va boshqa asbobli (instrumental) titrlash usullarining vizual usullarga ko`ra bir qator afzalliklari mavjud:
• 1) titrlashdagi subyektiv xatolar deyarli yo`qoladi;
• 2) aniqlashning sezuvchanligi ancha yuqori bo`ladi;
• 3) loyqa va rangli eritmalar ham osongina titrlanadi;
• 4) muayyan sharoit yaratilganda eritmada bo`lgan bir necha modda aralashmasi tabaqalab titrlanadi;
• 5) titrlash jarayoni osongina avtomatlashtiriladi. Titrlashning oxirgi nuqtasi yaqinidaelektrkimyoviy indikator reaksiyalarining biri ikkinchisi bilan almashinadi, buning natijasida sistemaning potensiali keskin sakrash bilan o`zgaradi.
• Elektrod jarayonlarining mexanizmi. Potensiometriyada tekshiriladigan eritmalarga tushirilgan elektrodlarning potensiallari o`lchanadi. 1889-yilda V.Nemst elektrod potensialining eritmadagi moddalar konsentratsiyasiga bog`liqligining termodinamik mohiyatini isbotladi. Hozirgi davrda elektrod potensiali deganda, taqqoslash (asosan, vodorod) elektrodi bilan istalgan oksidlanish-qaytarilish yoki boshqa reaksiyaga mos elektrod orasida yuzaga keladigan elektr yurituvchi kuch (e.yu.k.) tushuniladi. Shu negizda elektrodlarning quyidagi asosiy turlari haqida gapirish mumkin:
• 1) elektron almashinuvchi elektrodlar;
• 2) elektron-ion almashinuvchi elektrodlar;
• 3) ion almashinuvchi elektrodlar. Agar biror oksidlanish-qaytarilish jufti mavjud bo`lgan eritmaga inert (indifferent) metall elektrodi tushirilgan bo`lsa, shu metall sirtida muayyan tezlik bilan sistemadagi oksidlangan va qaytarilgan moddalar orasida elektronlar almashinuvi

Potensiometriyada ishlatiladigan elektrodlar indikator va taqqoslash elektrodlariga, ular esa birinchi, ikkinchi va uchinchi tur elektrodlarga boiinadi.

• Potensiometriyada ishlatiladigan elektrodlar indikator va taqqoslash elektrodlariga, ular esa birinchi, ikkinchi va uchinchi tur elektrodlarga boiinadi.
• Indikator elektrodlar tekshiriladigan eritmaning elektrod potensialini o`lchash uchun xizmat qiladi. Elektrod — eritma sirti chegarasida sodir bo`ladigan elektr kimyoviy jarayonning mexanizmiga ko`ra indikator elektrodlari quyidagilarga bo`linadi:
• 1) oksidlanish-qaytarilish (oksred) elektrodlar; bunday elektrodlarda elektronlar almashinishi kuzatiladi;
• 2) birinchi, ikkinchi va uchinchi tur metall va metallmas elektrodlar; bunday elektrodlarda elektron-ion almashinish kuzatiladi;
• 3) ion selektiv membranali elektrodlar; bunday elektrodlarda ion almashinishi sodir bo`ladi. Elektrodlar agregat holatlariga ko`ra qattiq (platina, kumush, grafit va boshqa), suyuq (simob) va gaz (vodorod, xlor) elektrodlarga bo`linadi. Bulardan tashqari elektrodlar aktiv (kumush, mis va boshqa) va befarq (inert: platina, grafit va boshqa) elektrodlarga bo`linadi. Qo`llaniladigan reaksiyalarning turlariga ko`ra u yoki bu turdagi elektrodlar ishlatiladi.

• Selektivlik koeffitsienti qattiq membranali elektrodning asosiy ko`rsatkichi hisoblanadi. Qiymat qanchalik kichik bo`lsa, elektrodning selektivligi shuncha yuqori bo`ladi. Suyuq membranali elektrodlar suv bilan aralashmaydigan suyuq fazali organik moddalar bo`lib, ular o`z tarkibiga harakatchan ionlar va ionogen birikmalarni oladi. Suyuq membranalar qattiq membranalardan farqli ravishda harakatchan ionogen guruhlarga ega. Suyuq membrananing ishlash tartibi 2, a-chizmada tasvirlangan. Bir zaryadli Kt,+va Kt2+ kationlar membrana-eritma chegarasi orqali erkin o`ta oladi, organik radikal R esa membranadan o`ta olmaydi. Shuning uchun eritmadagi Z anionlar eritmadan membranaga amalda o`tolmaydi. R-Kt,+ va R-Kt2+lar a) ionit membranani tashkil etuvchi birikmalar bo`lib, ular quyidagicha dissotsilanadi.

• 2-chizma: Suyuq ionit membranada sodir bo`ladigan jarayonlar
• (a) va suyuq membranali elektrodning
• (b) tuzilishi:
• 1-selluloza membranasi;
• 2-suyuq organik ionit;
• 3-shisha nay;
• 4-agar-agardagi elektrolit eritmasi;
• 5-kumush xloridli elektrod;
• 6-yordamchi elektrodning idishi.

Kalomel elektrod nihoyatda ko`p qo`llaniladigan, qaytarlik darajasi yuqori va qayta takrorlanuvchan natijalar beradigan elektroddir. Unda sodir bo`ladigan elektrod reaksiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

• Kalomel elektrod nihoyatda ko`p qo`llaniladigan, qaytarlik darajasi yuqori va qayta takrorlanuvchan natijalar beradigan elektroddir. Unda sodir bo`ladigan elektrod reaksiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
• Elektrod tarkibiga simob va kalomel (Hg­2Cl2) dan tashqari kaliy xloridning turli konsentratsiyali eritmalari ham kiradi. Kaliy xloridning konsentratsiyasiga ko`ra, elektrod uch xil bo`ladi.
• 1. To`yingan kalomel elektrod — kaliy xloridning to`yingan eritmasi bilan to`ldirilgan, uning elektrod potensiali +0,2488 F(t=25°C). Bu elektrod potensialining doimiylik darajasi va harorat koeffitsienti ancha yuqori.
• 2. Normal kalomel elektrodi — kaliy xloridning 1N eritmasi bilan to`ldirilgan. Uning potensiali +0,2828 V (t=25°C). Bu elektrod potensialining doimiylik darajasi pastroq boladi.
• 3. Detsinormallik kalomel elektrodi — 0,1N kaliy xlorid eritmasi bilan to`ldirilgan, uning potensiali +0,3365 K(t=25°C).[19]
• Kumush xloridli elektrod potensiometriyada juda ko`p ishlatiladigan elektrod. Bu elektrodning potensiali +0,2224 F(t=25°C), uning doimiylik darajasi yuqori, elektrodning o`lchami kichik, suvda va suvsiz eritmalarda ham ishlatilishi mumkin. Elektrod, ko`pincha kumush va platina simiga elektrolitik cho`ktirilgan kumush yoki kumush xlorid asosida tayyorlanadi.

 Bevosita potensiometriya

 Bevosita potensiometriya

• Bu potensiometriya oksidlanish-qaytarilish potensialini, vodorod va boshqa ionlar aktivligini (ionometriya), turli xil fizik-kimyoviy konstantalarni aniqlash uchun ishlatiladi. Bevosita potensiometriyada o`lchanadigan potensial taqqoslash (E) va indikator (£.) elektrodlari hamda «suyuq birikma» (E) potensiallaridan tashkil topadi:
• Ec potensial ikki xil konsentratsiyali suyuqliklar chegarasida har xil zaryadli ionlarning (kation va anion) turli tezliklarda tarqalishi tufayli yuzaga keladi.
• Ayrim elektrodlar uchun const indikator elektrodining standart potensialiga teng, membranali elektrodlar uchun bu qiymat asimmetriya potensiali bilan belgilanadi. Membranani yasashda ichki va tashqi sirtlarning farqli bo`lishi va elektrod sirtining mexanik va kimyoviy ta`sirlar natijasida o`zgarishi tufayli asimmetrik potensial yuzaga keladi. Asimmetrik potensialning ta`sirini yo`qotish uchun elektrodni doimiy ravishda bufer eritma yordamida darajalab turish zarur.

Ionometriya potensiometrik tahlilning istiqbolli usullaridan biri bo`lib, uning asosiy vazifasi turli kation va anionlar uchun selektiv — qaytar elektrod yaratish, ularni qo`llash va o`rganishdan iboratdir. Qadimdan ma`lum bo`lgan pH-metriya ionometriyaning bir turidir. Kation va anionlarni aniqlashga qarab, ionometriya usuli kationometriya va anionometriyaga bo`linadi. Hozir 100 dan ortiq ion va moddaga selektiv bo`lgan elektrodlar mavjud. Sanoat korxonalari ko`plab ionomerlar ishlab chiqarmoqda. Ularning qo`llanilish sohalari ham kengayib bormoqda.

• Ionometriya potensiometrik tahlilning istiqbolli usullaridan biri bo`lib, uning asosiy vazifasi turli kation va anionlar uchun selektiv — qaytar elektrod yaratish, ularni qo`llash va o`rganishdan iboratdir. Qadimdan ma`lum bo`lgan pH-metriya ionometriyaning bir turidir. Kation va anionlarni aniqlashga qarab, ionometriya usuli kationometriya va anionometriyaga bo`linadi. Hozir 100 dan ortiq ion va moddaga selektiv bo`lgan elektrodlar mavjud. Sanoat korxonalari ko`plab ionomerlar ishlab chiqarmoqda. Ularning qo`llanilish sohalari ham kengayib bormoqda.
• Miqdoriy usullar. Bevosita potensiometriyada darajalash chizmasi, qo`shimchalar va boshqa usullar ishlatiladi.
• Darajalash chizmasi usulida elektrod potensialining tekshiriladigan ion aktivligiga bog`liqligi chizmasi tuziladi. Bunda ion aktivligining logarifmik funksiyasi olinadi. Darajalash chizmasini tuzishda standart va tekshiriladigan eritmalarning ion tarkibi bir xil bo`lishini ta`minlash zarur. Bu qiyin bo`lganligi uchun, odatda, suyultirilgan eritmalar bilan ishlash yaxshi natijalar beradi. Shu bois, standart eritma ham, tekshiriladigan eritma ham suyultirilgan bo`lishi kerak. Shunday qilinsa, tekshiriladigan eritmadagi elektrolitning salbiy ta`siri sezilmaydi. Bunda tuzilgan darajalash chizmasi konsentratsion birliklardagi natijalarni beradi.

Potensiometrik titrlash Bu metod shunga asoslanganki vodorod sulfid va merkaptanlarning kaliy gidrooksid ishtirokida yuttirish va keyingi potensiometrik titrlashda ammiyak ishtirokida kumush nitrat eritmasidan foydalaniladi.Bu metod suv kog`oz,teri,turli xil ichimliklar gaz va suyultirilgan gazlar tarkibidan vodorodsulfid va oltingugurtli birikmalarni ajratib olishga asoslangan.

• O’lchash vositalari ,apparatura va reaktivlar.
• Laboratoriyada ishlatiladigan ionomer I-130 va boshqa tipdagi priborlar,-2mkVdan +2mkVgacha bulgan ulchashini ta`minlaydigan elektr yurituvchi kuch bulishi kerak.
• Turli xildagi eletrodlar kumushsulfidli ESS-01,yoki argentit markali EA-2-100 elektrodi GOST standart buyicha 22985
• Elektrod taqqoslagich kumush nitratli EVL-1M1,EVL-1M3.

• Analizning borishi
• 1.O`lchanayotgan gaz yuttirish sklyankasi orqali quyib yuboriladi.Gaz o`lchagich va gaz xisoblagich yordamida gazning xajmi o`lchanadi.
• 2. Gaz xisoblagich kursatgichlarini, atmosfera bosimi ostidagi gazning urtacha temperaturasini yozib boriladi.
• 3. Yuttirish sklyankasida ushlanib qolgan miqdorni titrlash stakaniga sekin kuchiriladi.
• 4. Sklyankani ozroq distillangan suv bilan yaxshilab chayqatilib yana titrlash stakaniga solinadi.
• Kumush xlorli va argentli elektrodlarni titrlash stakaniga botirishdan oldin yaxshilab distillangan suvda yuvib olinadi va filtr qog`ozi bilan tozalanadi.
• Eritmali stakanni magnit aralashtirgich ustiga yaxshilab joylashtiriladi elektrodlarning germetikligini xam tekshirib ku`riladi ingichka shisha trubka orqali 2sm kub xajmda ammiyakning konsentrlangan eritmasi gaz oqimi bilan tozalash maqsadida yuboriladi.Shuni yodda tutish kerakki eritmada portlovchi aralashmalar hosil bulishi mumkin shuning uchun ammiyakni titrlashdan keyin yuboriladi. Elektrodlarni eritmaga 10-15mm oralig`ida botiriladi.

• Magnit aralashtirgichni tezligini nazorat qilib borish kerak, tezlikni shunday quyish kerakki eritmadagi moddalar sachrab ketmasligi kerak. Azotli birikmani eritmani tozalab turish maqsadida boshidan oxirigacha titrlash davomida yuborib turiladi.Kumush nitrat eritmasi bilan titrlash asta sekin olib boriladi.Byuretkali kapillyarcha ichiga kumush nitrat eritmasi solinib titrlanayotgan eritma ichiga 10-15mm uzunlikda joylashtiriladi va tomchilatib boshlanadi.Boshlangich potensialini yozib olinadi va tirlash davom ettiriladi.Oldin kumushnitrat eritmasi kappilyar orqali 0,1 sm kub xajmida tomchilatib boriladi xar bir tomchidan keyin yangidan xosil bulgan potensial chizig`ini yozib boriladi.Eritmada 0,1sm kub titrlash uchun ketgan tomchi kuchlanishni oshirib yuborsa tomchi 0,05sm kubga kamytiriladi.Titrlash uchun ketadigan tomchining oshib borishi potensial zonasida siljishini kursatib boradi

• Kislota-asosli titrlash. Erituvchi sifatida suv ishlatilsa, kislota-asosli titrlash quyidagi kimyoviy reaksiyalar bilan ifodalanishi mumkin:
• Titrlashning oxirgi nuqtasini (t.o.n.) aniqlash uchun potensial qiymati eritmadagi vodorod ionlari aktivligining funksiyasi bo`lgan elektrodlar ishlatiladi. Agar kuchli kislotani ishqor eritmasi bilan titrlash jarayonida vodorod elektrodining potensialini kuzatsak, quyidagi elektr kimyoviy indikator reaksiyalar va potensiallarni keltirish mumkin:

• Kuchli kislota yoki kuchli asoslarning aralashmasini suvli eritmalarda tabaqalab titrlash imkoniyati yo`q, chunki suv ularning kuchini tenglashtirish xususiyatiga ega. Biroq kuchli kislotani kuchsiz kislota ishtirokida ishqor eritmasi bilan titrlash, ayrim hollarda ular aralashmasini tabaqalab titrlash ham mumkin. Bunda yo`l qo`yiladigan xato kuchsiz kislotaning dissotsialanish konstantasiga {KHA) bog`liq bo`ladi. Shuning uchun ham kuchli kislotani berilgan xato bilan aniqlash uchun titrlash davomida pH ning o`zgarishini quyidagi tenglamalar yordamida kuzatish kerak.

3-chizma. Potensiometrik titrlash egri chiziqlarning ko`rinishi.

Differensial ko`rinishi

Differensial usul titrlash ohirgi nuqtasini topishning ancha sodda va aniq usulidir, bunda δE/δV nisbatning qo`shilgan titrant hajmiga bog`liqligi chizmasi tuziladi. Egri chiziq cho`qqisimon bo`lib, cho`qqidan abssissa o`qiga tushirilgan perpendikulyar titrantning t.o.n. ga to`g`ri kelgan hajmini ko`rsatadi.

• Differensial usul titrlash ohirgi nuqtasini topishning ancha sodda va aniq usulidir, bunda δE/δV nisbatning qo`shilgan titrant hajmiga bog`liqligi chizmasi tuziladi. Egri chiziq cho`qqisimon bo`lib, cho`qqidan abssissa o`qiga tushirilgan perpendikulyar titrantning t.o.n. ga to`g`ri kelgan hajmini ko`rsatadi.
• Ikkinchi tartibli hosila olish usulida δE/δV2 ning Vga bog`liqlik chizmasi tuziladi. Bu chizmada egri chiziqlar abssissa o`qining har ikkala tomonida joylashadi. Egri chiziqlarning uchlarini tutashtirganda abssissa o`qi bilan chiziqning kesishish nuqtasi t.o.n. ga to`g`ri keladi.
• Granning egri chiziqlarni to`g`rilash usuli titrlash egri chizig`ini to`g`ri chiziqqa aylantirish yordamida t.o.n. ni aniqlashga imkon beradi. Ikki to`g`ri chiziqning kesishish nuqtasi t.o.n. ga to`g`ri keladi. Buni cho`ktirish usuli misolida qarab chiqamiz. Soddalik uchun eritmaning ion kuchini hisobga olmaymiz (fJ=0).

Differensial titrlash

Differensial titrlash

• Agar elektrolitik bo`g`inga ikkita indikator elektrodi (taqqoslash elektrodi mutlaqo ishlatilmaydi) tushirilib, undagi eritma titrlansa, bu usulga differensial titriash deyiladi. Indikator elektrodlaridan biri (2) tubida taxminan 1 mm diametrga ega bo`lgan teshikli probirkaga (4) joylashtiriladi. Bu elektrod bilan eritmaning asosiy qismi orasidagi tutashish ushbu teshik orqali bo`ladi. Probirkadagi elektrodni o`rab olgan eritmaning tarkibi titrant qo`shilgan asosiy eritmaga ko`ra sekin o`zgaradi. Eritmalar tarkibidagi farq tufayli indikator elektrodlari orasida potensiallar farqi yuzaga keladi. Potensial o`lchangandan keyin eritma har gal astoydil aralashtiriladi. Buning uchun probirkadagi eritma siqib chiqariladi va eritmaning yangi qismi probirkaga kiritiladi. Natijada 5Eyana nolga tenglashadi. Agar probirkaga kiritiladigan eritmaning hajmi kichik (1-5 ml) bo`lsa, moddaning reaksiyaga kirishmay qolgan qismi hisobiga yuzaga keladigan xato juda kichik bo`ladi.

• 4-chizma. Potensiometrik differensial titrlash uchun qurilma.
• 1-magnitli aralashtirgich;
• 2-magnitli aralashtirgich o `zagi;
• 3-indikator elektrodlari;
• 4-tubida teshigi bo`lgan so`rg`ichliprobirka;
• 5-so`rg`ich;
• 6-byuretka.

5-chizma. Potensialni kompensatsion o`lchash asbobining tuzilishi:

• 5-chizma. Potensialni kompensatsion o`lchash asbobining tuzilishi:
• 1-akkumulyator;
• 2-o`zgaruvchan qarshilik;
• 3,4-sirg`anchiq tutashma;
• 5-potensiometr;
• 6- Vestonning normal elementi;
• 7, 9-kalit; 8-elektrolitik
• bo`g`in; 10-galvanometr
• bu yerda, k — mutanosiblik koeffitsienti. Tokni o`lchash uchun zanjirga sezgir galvanometr ulanadi. Kalit (9) zanjirni qisqa muddatga ulashda, ikki qutbli (C) kalit (7) esa zanjirga normal element (6) yoki bo`g`inni (8) ulashda ishlatiladi. AB potensiometr orqali uzluksiz o`tayotgan tok (I) A va B nuqtalar orasida kuchlanishning pasayishiga olib keladi.

Potensiometrik titrlash orqali gazlar, neft va neft maxsulotlari suyultirilgan gazlar tarkibidagi oltingugurtli va vodorod sulfidli birikmalarni, merkaptanlarning miqdorini aniqlab olish mumkin shu bilan birga suv xavo tarkibini xam aniqlanadi. Ishning bexato ketishida elektrod yaxshi tanlangan bulishi kerak. Magnit aralashtirgich gaz utkazgich naychalar elektrodlarning joylanishida ularning germetikligiga e`tibor beriladi.

Foydalanilgan Adabiyotlar:

• Akbarov H.I « Fizikaviy kimyo » T. 2019-yil
• Fayzullayev О. «Аnalitik kimyo asoslari». Т. 2003-yil..
• Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика. М. 2005 г.
• Yoriyev M O Karimova D A « Fizikaviy kimyo » T. 2013-yil
• A.Alekseyev. « Miqdoriy analiz » T-1984

E`TIBORINGIZ UCHUN RAHMAT!!!

E`TIBORINGIZ UCHUN RAHMAT!!!