Лабораторна робота № 16 Визначення концентрації гідрохінона

Мета: Зняти вольт амперну криву та визначити концентрацію гідрохінона.

Обладнання та посуд:.

1. 0,001 М розчин гідрохінона, який містить 1,5 М сульфатної кислоти.

2. 1,5 М Н₂SO₄;

3. Стакан хімічний на 100 мл;

4. Піпетка на 10 мл;

5. Мірний колба, 50 мл;

6. Промивалка

Принцип методу. В розчині гідрохінона при анодній поляризації на платиновому електроді проходить електрохімічна реакція:

С₆Н₆О₂ - 2ē↔ С₆Н₄О₂ + 2Н⁺

На полярограмі є площадка, яка відповідає граничному току дифузії молекул гідрохінона (і_гр).

Для визначення концентрації гідрохінона в досліджуваному розчині можна скористатися методом добавок стандартного розчину. Таким чином отримують дві вольт амперні криві – полярограми досліджуваного розчину та розчину після додавання стандартного розчину гідрохінона. Обчислення концентрації проводять за рівнянням:

де С_х., С_ст – відповідно концентрації досліджуваного та стандартного розчинів;

І_х, І_х+ст. – граничний струм досліджуваного розчину та після додавання стандартного розчину.

Хід аналізу. Визначуваний об'єм досліджуваного розчину, який знаходиться в мірній колбі на 50 мл, доводять за допомогою 1,5 М Н₂SO₄ до риски. Отриманий розчин переливають в електрохімічну комірку на 100 мл та на полярографі знімають вольт амперну криву в діапазоні потенціалів 0 – 1,2 В відносно насиченого каломельного електрода. Розчин перемішують.

Потім не знімаючи стакан з магнітної мішалки додають 10 мл 0,001 М розчину гідрохінона (стандартний розчин). Обчислюють концентрацію гідрохінона.

Для визначення потенціалу на півхвилі одну з кривих будують в координатах lg(І_гр – І)/І від Е. При lg(І_гр – І)/І=0 знаходять значення Е_1/2.

Контрольні питання.

1. Суть полярографічного метода. Електроди. Принципова схема полярографічної установки.

2. Рівняння полярографічної хвилі. Основи якісного полярографічного аналізу.

3. Якісний та кількісний полярографічний аналіз. Методи визначення концентрації.

4. Суть метода визначення концентрації гідрохінона. Запропонуйте інші методи визначення концентрації.

Амперметричне титрування

Амперометричне титрування являє собою титриметричний метод аналізу, у якому для індикації точки еквівалентності використовують струм, що виникає в ланцюзі за рахунок розряду іонів, які беруть участь у титруванні (визначуваного компонента, надлишку титранту) або продуктів їx взаємодії. Амперометричне титрування являє собою модифікацію полярографічного методу аналізу, заснованого на пропорційності дифузійного граничного струму від концентрації речовини, що приймає участь в електродній реакції i що обумовлює зміну граничного дифузійного струму, яка i є аналітичним сигналом у розглянутому методі аналізу.

=КС

В амперметричному титруванні визначуваний іон титрується стандартним розчином , при цьому вимірюють значення після кожного додавання титранту.

По витраті стандартного розчину титранту знаходять графічним мето­дом, точку еквівалентності i розраховують масу визначуваної речовини або її масову частку, використовуючи знайомі для титриметрії розрахункові формули

(г),

, або

Рис. 9 Графічне зображення зв'язку між полярограмами (вольтамперними кривими) 1 i кривими амперометричного титрування (2, 3)

Умови проведення амперметричного аналізу:

• наявність хімічної реакції;

• наявність електрохімічної реакції.

Амперметричне титрування зазвичай проводять на твердому індикаторному електроді (платиновому або графітовому).

Можливості амперометричного титрування значно ширші, ніж полярографічного аналізу. У полярографії електродну реакцію повинний давати визначуваний ioн. У той час як в амперометрії електрохімічно активними можуть бути не тільки визначуваний компонент, але i розчин, яким титрують, або продукт xiмiчнoї реакції, що виділяється. В амперметрії використовують реакції осадження, комплексоутворення і окисно-відновні реакції. Ширше i діапазон визначуваних концентрацій.

Звичайно знімають полярограму електродноактивної речовини й вибирають значення робочої напруги, що відповідає середені ділянки СД. Накладають на електроди вибране значення напруги і проводять титрування. Вигляд кривої титрування залежить від електрохімічних властивостей реагуючих компонентів.

Типи кривих амперметричного титрування.

В залежності від того, який компонент дає електродну реакцію, отримують криві титрування різного вигляду.

1. Електродну реакцію дає визначуваний іон. Наприклад,

(E=1,0В)

Хімічна реакція на фоні Н₂SO₄

Після додавання титранту записують силу струму при напрузі, що відповідає граничному струму (1,0В).

2. Електродну реакцію дає титрант

Хімічна реакція та електродна реакція

при Е=0,8В

За рахунок пасивації електроду поблизу точки еквівалентності струм зменшується (залишковий), як тільки з’являється надлишок R-, пропорційно збільшенню СR струм збільшується.

3. Електродну реакцію дає і титрант і речовина що визначається

Титрування проводиться по струму відновлення при Е=-0,5В на платиновому електроді. Визначення можливе, т.я. платина вкривається шаром металічного плюмбуму, на якому різко зростає перенапруга водню. На чистій платині при цьому потенціалі виділявся б водень.

4. Електродну реакцію дає продукт реакції

5. Титрування з амперметричним індикатором:

Компоненти реакції полярографічно неактивні. Тому додаємо Fe3+, які здатні до відновлення (при надлишку титранту F-). Вимоги до індикаторів: індикатор повинен вступати в хімічну реакцію після того, як від титрована визначувана речовина.

а) б) в)

Рис. 10 Крива диференційного титрування суміші Cu²⁺ та Cd²⁺ а), крива послідовного титрування суміші Pb²⁺ ,Cu²⁺ та Cd²⁺ (комплексна сполука свинцю з ДДТК натрію є електродноактивною) б), крива в) визначення кількості Cu²⁺ у присутності Cd²⁺ з доданим Pb(NO₃)₂

В тому випадку, коли потрібно проводити послідовні (диференційовані) титрування суміші іонів визначувані компоненти повинні реагувати з титрантом послідовно і електрохімічні властивості вихідних речовин, проміжних продуктів або продуктів реакції повинні забезпечувати фіксацію точки еквівалентності; якщо визначувані речовини та титрант в умовах проведення досліду не є електрохімічно активними, тоді використовують амперметричні індикатори, наприклад свинець при амперметричному визначенні кількості в суміші міді та кадмію.