X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

تئوری ph متری

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

روشهای پتانسیل سنجی بر اساس اندازه گیری اختلاف پتانسیل بین دو الکترود فرو رفته در یک محلول استوارند. الکترودها و محلول یک سلول الکتروشیمیایی را می سازند.  تانسیل بین دو الکترود معمولاً با یک ph متر یا ولت سنج اندازه گیری می شود. یکی از دو الکترود را الکترود شناساگر می نامند و طوری انتخاب می شود تا به یک گونه خاص در محلول که فعالیت آن طی آزمایش اندازه گیری می شود جواب دهد. الکترود دیگر را الکترود مرجع می نامند که پتانسیل نیم ـ سلول آن ثابت و مشخص است. پتانسیل این الکترود به ترکیب محلول آنالیت بستگی ندارد. در پیلها ممکن است از الکترود مرجع نیز استفاده شود.

 

پتانسیل سنجی:

روشهای پتانسیل سنجی بر اساس اندازه گیری اختلاف پتانسیل بین دو الکترود فرو رفته در یک محلول استوارند. الکترودها و محلول یک سلول الکتروشیمیایی را می سازند.  تانسیل بین دو الکترود معمولاً با یک ph متر یا ولت سنج اندازه گیری می شود. یکی از دو الکترود را الکترود شناساگر می نامند و طوری انتخاب می شود تا به یک گونه خاص در محلول که فعالیت آن طی آزمایش اندازه گیری می شود جواب دهد. الکترود دیگر را الکترود مرجع می نامند که پتانسیل نیم ـ سلول آن ثابت و مشخص است. پتانسیل این الکترود به ترکیب محلول آنالیت بستگی ندارد. در پیلها ممکن است از الکترود مرجع نیز استفاده شود.

الکترودهای مرجع:

 یک الکترود مرجع باید پتانسیل نیم سلولی ثابتی داشته باشد که مسنقل از خواص محلولی باشد که الکترود در آن فرو رفته است. متداولترین الکترودهای مررجع عبارتند از : الکترود کالومل و الکترود نقره ـ نقره کلرید.

 

الکترودهای شنساساگر:

الکترود شناساگر از اهمیت زیادی در پتانسیل سنجی تجزیه ای برخوردار است.این الکترود باید به گونه مورد نظر طوری بر هم کنش داشته باشند که فعالیت این گونه را در محلول منعکس کند. مهم است الکترود شناساگر به آن گونه ویژه و نه به ترکیبات دیگر موجود در نم.نه که ممکن است مزاحم باشند،به طور گزینشی جواب دهد.

 الکترودهای شناساگر برای اندازه گیری پتانسیل از دو گروه اصلی تشکیل شده اند. یعنی، الکترودهای فلزی و الکترودهای غشایی. الکترودهای غشایی را الکترودهای یون گزین یا الکترودهای یون ویژه می نامند.

الکترودهای شیشه ای برای اندازهگیری pH :

سالهاست که مناسبترین روش برای تغیین pH شامل اندازه گیری پتانسیلی است که در سرتاسر یک غشای شیشه ای نازک که دو محلول با غلظتهای مختلف یون هیدروژن را از هم جدا می کند، ایجاد می شود. این سلول متشکل از الکترودهای کالومل و شیشه ای تجاری است که در محلول با pH مورد اندازه گیری فرو رفته اند.الکترود شیشه ای از مهر و موم کردن یک شیشه نازک و حساس به pH، به نوک انتهایی یک لوله شیشه ای با دیواره کلفت ساخته شده است. حباب جاصل با محلولی از هیدروکلریک اسید (غالباً M 0.1) اشباع شئه با نقره کلرید، پر شده است. یک سیم نقره ای در در این محلول فرو رفته است و به وسیله یک هادی خارجی به یکی از دو پایانه وسیله اندازه گیری پتانسیل وصل شده است. الکترود کالومل به  انتهای دیگر وسیله اندازه گیری پتانسی وصل شده است.

هدایت سنجی:

هدایت یک جریان الکتریکی به وسیله یک محلول الکترولیت، شامل مهاجرت گونه های باردار مثبت به طرف کاتد و گونه های منفی به طرف آند است. هدایت که از مقیاسی از جریانی است که از اعمال یک نیروی الکتریکی معین حاصل می شود، مستقیماً به تعداد ذرات باردار موجود در محلول بستگی دارد. تمام ذرات در فرایند هدایت شرکت دارند، ولی جزئی از جریان که به وسیله یک گونه خاص حمل می شود، به وسیاه غلظت نسبی و تحرک ذاتی آن گونه در محیط تعیین می گردد.

   به علت طبیعت غیر گزینشی خاصیت هدایت، کاربرد         اندازه گیریهای مستقیم هدایت در تجزیه محدود است.کاربردهای عمده اندازه گیریهای مستقیم هدایت به تجزیه مخلوطهای دوتایی آب ـ الکترولیت و تعیین غلظت کل الکترولیت محدود بوده است. اندازه گیری کل غلظت الکترولیت به ویژه به عنوان معیاری برای خلوص آب مقطر مفید است. هدایت ویژه آب خالص حدود    S/Cm 5*10^-8 است، مقادیر بسیار جزئی از یک ناخالصی یونی، این هدایت را به میزان ده برابر یا بیشتر افزایش می دهد.

   از طرف دیگر، تیتراسیونهای هدایت سنجی که در آنها        اندازه گیریهای هدایت برای تعیین نقطه پایانی به کار برده می شود، می توانند برای تعیین بسیاری از اجسام مورد استفاده قرار گیرند.

   مزیت عمده هدایت سنجی کاربرد آن در تیتراسیون محلولهای خیلی رقیق در سیستمهایی است که در آنها واکنش نسبتاً ناکامل است. بنابراین برای مثال، تیتراسیون هدایتی سنجی یک محلول آبی فنول(Ka=10^-10 ) امکان پذیر  است، ولو اینکه تغییر pH در نقطه هم ارزی برای تعیین نقطه پایانی به روش پتانسیل سنجی یا با شناساگر کافی نیست.

   این روش محدودیتهایی نیز دارد. به خصوص با افزایش غلظت کل الکترولیت ، از صحت آن کاسته می شود و کمتر رضایت بخش است. در حقیقت، تغییر هدایت مربوط به افزایش تیترانت را می توان توسط غلطتهای زیاد نمک  در محلول به مقدار زیادی پوشاند. در این شرایط این روش را نمی توان به کار گرفت.

تیتراسیونهای هدایت سنجی:

یک تیتراسیون هدایت سنجی شامل هدایت نمونه پس از افزایش پیاپی واکنشگر است. نقطه پایانی تیتراسیون با رسم هدایت یا هدایت ویژه بر حسب حجم اضافه شده تیترانت به دست می آید. با توجه به سیستم شیمیایی مورد مطالعه، منحنیهای تیتراسیون اشکال مختلفی به خود می گیرند، به هر حال، این منحنیها عموماً توسط پاره خطهای مستقیم با شیبهای متفاوت در دو طرف نقطه   هم ارزی ، مشخص می شوند.

روش آزمایش:

   برای انجام این آزمایش ابتدا باید pH متر را کالیبره کرد. برای این منظور الکترود را در یک محلول بافر با pH معین قرار می دهیم تا pH محلول بافر را به عنوان مبنا بپذیرد. پس از کالیبراسیون دستگاه آماده انجام آزمایش است.مقدار cc 10 هیدروکلریک اسید را داخل بشر ریخته و cc 150 آب به آن اضافه می کنیم . سپس مگنت را داخل آن می اندازیم. اکنون بشر را رود هیتر قرار می دهیم. سود N 0.1 را داخل بورت می ریزیم. ابتدا pH محلول داخل بشر را از روی دستگاه می خوانیم. این pH برای حجم صفر از تیترانت اضافه شده است.حال تیترانت را به محلول داخل بشر اضافه می کنیم و برای هر میلی لیتر تیترانت pH را یادداشت می کنیم. اضافه کردن تیترانت را تا تغییر ناگهانی pH و سه نقطه بعد از آن ادامه        می دهیم.حال با استفاده از اعداد و ارقام به دست آمده می توان غلظت اسید مجهول را به دست آورد.

   برای هدایت سنجی به جای الکترود شیشه ای،  الکترود مربوط به هدایت  را در محلول قرار می دهیم و به ازاء هر میلی لیتر pH را یادداشت می کنیم.

 

 

PH متری

هدایت سنجی

HCl

CH3COOH

HCl

CH3COOH

۲٫۵۱

۰

۳٫۱۱

۰

۱۰٫۷۹

۴

۰٫۷۹۸

۰

۲٫۵۳

۱

۳٫۳۷

۱

۹٫۷۳

۵

۰٫۶۲۲

۱

۲٫۵۸

۲

۳٫۶۹

۲

۸٫۵۲

۶

۰٫۸۰۳

۲

۲٫۶۴

۳

۴

۳

۷٫۶۱

۷

۱٫۱۲۳

۳

۲٫۷۱

۴

۴٫۲۹

۴

۶٫۴۹

۸

۱٫۲۶۲

۴

۲٫۸۴

۵

۴٫۵۶

۵

۵٫۵۵

۹

۱٫۴۹۷

۵

۳٫۰۷

۶

۴٫۹

۶

۴٫۶۶

۱۰

 

 

۵٫۲۵

۷

۶٫۱۸

۷

۴٫۵۲

۱۱

 

 

۱۰٫۵۴

۸

۱۰٫۵۵

۸

۵٫۰۴

۱۲

 

 

۱۰٫۸۵

۹

۱۰٫۹

۹

۵٫۶۷

۱۳

 

 

۱۱٫۰۹

۱۰

۱۱٫۰۵

۱۰

۵٫۷۲

۱۴

 

 

 

 

۱۱٫۲۲

۱۱

۶٫۸۳

۱۵

 

 

 

 

تئوری آزمایش

تیتراسیونهای اکسایش و کاهش:

واکنشهای اکسایش کاهش بر اساس انتقال الکترون هستند.اگر یک اتم یا یک مولکول و یا یک یون، الکترون دریافت نماید کاهش و اگر الکتون از دست بدهد اکسید می شود.جسمی که اکسید می شود الکترونهایی را برای جسم دیگر فراهم کرده و آنرا کاهش می دهد، به همین خاطر به آن کاهنده می گویند. جسمی که کاهش می یابد الکترونهایی را از جسم دیگر دریافت می کند و آنرا اکسید می کند، به همین خاطر به آن اکسنده می گویند.

   در تیتراسیون اکسایش کاهش ، یک جسم کاهنده را می توان توسط محلول استاندارد یک جسم اکسنده تیتر نمود. عکس این عمل نیز صادق است ، یعنی یک جسم اکسنده را می توان توسط محلول استاندارد یک جسم کاهنده تیتر نمود.تیتراسیونهای اکسایش کاهش انواع مختلف دارد. مانند:

منگانومتری ـ کروماتومتری ـ بروماتومتری ـ یدومتری

 مستقیم (یدی متری)                        

 غیر مستقیم (یدومتری)

روش آزمایش:

 هدف از این آزمایش تیتر کردن محلولی حاوی ید به وسیله تیو سولفات می باشد. برای این منظور ابتدا باید تیو سولفات رااستاندارد کرد. بنابر اینمواد زیر را با هم مخلوط کرده به عنوان تیترشونده درون بشر می ریزیم و آنرا با تیو سولفات تیتر می کنیم.    

۲۵ ml KIO3  0.1N + 3gr KI + 6ml H2SO4  2N

تیتر کردن را تا آبی شدن رنگ محلول ادامه می دهیم، سپس حجم تیترانت مصرفی را یادداشت می کنیم و از رابطه زیر غلظت تیـو ـ سولفات را محاسبه می کنیم.

V*N=n*Cm*V

در مرحله دوم آزمایش هدف تعیین خلوص سولفات مس می باشد. برای این منظور مواد زیر ار با هم مخلوط کرده و به عنوان تیترشونده داخل بشر می ریزیم و با تیو سولفات تیتر می کنیم.

۰٫۲gr CuSO4+3gr KI+10ml CH3COOH 0.2N+30ml H2o

تیتر کردن را تا بی رنگ شدن محلول ادامه می دهیم، آنگاه حجم تیترانت مصرفی را از روی بورت می خوانیم و از رابطه زیر می توان در صد خلوص سولفات مس را محاسبه کرد.

محاسبات:

۲٫۴۸ gr Na2SO3

۱۲۴٫۱۰۵gr

۰٫۲ eq

۱۰۰ml

 

۱ eq

۱۰۰۰ ml

 

 

۱٫۰۷ gr KIO3

۲۱۴ gr

۰٫۱ eq

۵۰ ml

 

۱ eq

۱۰۰۰ ml

 

 

 

۰٫۵۹ ml CH3COOH

۱ ml

۶۲ gr

۰٫۲ eq

۵۰ ml

 

۱٫۰۵ gr

۱ eq

۱۰۰۰ ml

 

نتیجه گیری:

پس از انجام آزمایش در مرحله اول حجم تیترانت مصرفی برابر ۴۹٫۲ میلی لیتر می باشد.داریم:

۲۵*۰٫۱*۶=۶*۵۰*Cm        Cm=0.05 M

پس از انجام آزمایش در مرحله دوم حجم تیترانت مصرفی برابر ۲۴٫۸ میلی لیتر می باشد.داریم:

(x/111.5)*1000=0.05*24.8      x=0.139 gr

 (0.139\0.2)*100=69.5%= در صد خلوص

یک نظر

  1. ملیکا 0021 گفته است :
    اسفند ۷ام, ۱۳۹۱

    سلام از شما برای مطلب خوبتنون ممنونم

ارسال نظر