Вопросы для самопроверки
На чем основаны потенциометрические методы анализа?
Какая зависимость выражается уравнением Нернста?
Каковы функции индикаторных электродов и электродов сравнения?
Какой индикаторный электрод может быть использован для измерения рН-среды?
Каково устройство стеклянного электрода и электрода с жидкой мембраной?
Типы ионоселективных электродов.
В каких координатах строят кривые потенциометрического титрования?
Достоинства и недостатки потенциометрических методов анализа.
Приведите пару соответствующих электродов для: а) кислотно-основного титрования; б) окислительно-восстановительного; в) осадительного; г) комплексонометрического.
Какие факторы влияют на скачек потенциала, рН?
Решение типовых задач
В стандартных растворах CaCl2 c различной концентрацией ионов Са2+ измерили электродный потенциал Са2+-селективным электродом относительно хлорсеребряного:
-
С(Са2+), моль/дм3
1·10-1
1·10-2
1·10-3
1·10-4
Е, мВ
100,0
46,0
-7,0
-60,0
Навеску CaCl2 (m= 0,5000 г) поместили в мерную колбу, емкостью 200 см3, растворили и довели до метки. Электродный потенциал Са2+-селективного электрода (Ех) в полученном растворе составил 34,0 мВ. Вычислить массовую долю кальция в образце.
Решение: по результатам измерения электродного потенциала Са2+-селективного электрода в стандартных растворах CaCl2 строят калибровочный график в координатах Е-рС (Са2+) (рис. 3). По графику находят, что при Ех = 34,0 мВ рС (Са2+) =2,25 и С (Са2+) = 5,6·10-3 моль/дм3.
Масса Са2+ в растворе :
m (Ca2+) = C (Ca2+)·V·A ,
где V – объем приготовленного раствора, см3;
А – атомная масса Са2+, г/атом.
m (Ca2+) = 5,6·10-3·200·40 = 44,8 мг
Массовая доля Са2+ в анализируемой соли CaCl2:
При расчетах с применением графика в стандартные и исследуемые растворы вводят одинаковое количество индифферентного электролита для поддержания постоянной ионной силы растворов.
Рисунок 3. – Калибровочный график
Анализируемый раствор метиламина – СН3NH2 объемом 20,00 см3 разбавили в мерной колбе до 100,00 см3. Пробу полученного раствора 10,00 см3 оттитровали потенциометрически 0,1000 н HCl со стеклянным электродом. Построить кривую титрования в координатах рН-V и определить концентрацию метиламина по следующим данным:
VHCl, см3 |
12,0 |
15,0 |
17,0 |
17,5 |
17,8 |
18,0 |
18,2 |
18,5 |
19,0 |
рН |
10,36 |
9,96 |
9,43 |
9,17 |
8,28 |
5,99 |
3,28 |
2,84 |
2,58 |
Строим кривую титрования: из середины вертикального участка опускаем перпендикуляр. Эквивалентный объем равен 18,0 см3. При реакции метиламина с HCl протекает реакция СН3NH2 + HCl = СН3NH3Cl. Поэтому эквивалент метиламина равен М/1 . Содержание СН3NH2 рассчитываем по формуле:
Рисунок 4. – Кривая титрования