Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Кондуктометрия

Теоретическое введение | Измерение ЭДС ГЭ. | Потенциометрическое титрование. | Выполнение работы. | Техника определения | Спектральный анализ | Работа №5 | Пламенно-фотометрическим методом | Натрия, калия, кальция в минеральной воде | Фотоэлектроколориметрический метод анализа |


 

Кондуктометрический метод анализа основан на измерении электрической проводимости (электропроводности) растворов электролитов.

Растворы электролитов обладают способностью проводить электрический ток под действием электрического поля. Двигающиеся в растворе ионы в поле электрического тока испытывают тормозящее действие со стороны молекул растворителя и окружающих противоположно заряженных ионов. Это так называемый релаксационный и электрофоретический эффекты. Результатом такого тормозящего действия является сопротивление раствора прохождению электрического тока. Электропроводность раствора W обратна его электрическому сопротивлению R:

W = (1)

где W – электропроводность раствора, Ом-1 или См (сименс),

R – электрическое сопротивление раствора, Ом

Для измерения электропроводности растворов используются электроды, погруженные в этот раствор. Сопротивление раствора обратно пропорционально площади электродов S (см2) и прямо пропорционально расстоянию между ними (см):

R = (2)

где - коэффициент пропорциональности, называемый удельным сопротивлением, Ом . см;

Если принять = 1 см, S = 1 см2, то R = . При этих условиях удельное сопротивление равно сопротивлению 1 см3 раствора.

В аналитических целях величина “электропроводность – W” как таковая используется крайне редко, поскольку электропроводность любого проводника – раствора или металла – зависит от его размеров и форм. Чтобы не учитывать зависимость электропроводности от размеров проводника, пользуются понятием “удельная электропроводность ”. Удельная электропроводность (Ом-1 . см-1 или См . см-1) является величиной, обратной удельному сопротивлению:

= (3)

Удельная электропроводность характеризует только проводящую среду, т.к. она не зависит от геометрии проводника.

Удельная электропроводность соответствует электропроводности раствора объемом в 1 см3, находящегося между электродами площадью 1 см2, расположенным на расстоянии 1 см друг от друга.х)

Для разбавленных растворов удельная электропроводность изменяется пропорционально концентрации. Поэтому в расчетах удобно пользоваться эквивалентной электропроводностью.

Эквивалентной электропроводностью называют проводимость раствора, содержащего 1 моль эквивалента вещества и находящегося между двумя параллельными электродами, расстояние между которыми 1 см. Единицей измерения является См.см2/моль экв. (СИ).

Удельная и эквивалентная проводимость взаимно связаны соотношением:

= , (4)

где С – молярная концентрация эквивалента, моль/л.

Подвижность ионов имеет постоянное максимальное значение при бесконечном разбавлении раствора, поэтому эквивалентная электропроводность раствора электролита при бесконечном разбавлении представляет собой постоянную величину, равную сумме подвижностей ионов при бесконечном разбавлении:

0 = 0+ + 0- (5)

где 0+ , 0- - предельная электропроводность (подвижность) ионов.

Если ион несет более одного заряда, то значение подвижности иона относят к одному заряду.

Когда в растворе присутствует больше, чем два вида ионов или смеси любых электролитов, эквивалентная электропроводность определяется уравнением Кольрауша:

= (6) Закон аддитивности электричес-

кой проводимости растворов

электролитов при бесконечном

разведении

где: С – общая концентрация электролита,

Сi –концентрация, I – ого вида ионов,

Zi - заряд ионов,

- ионные электрические проводимости (их величины указаны в книге Дж.Плэмбека “Электрохимические методы анализа”, М., “Мир”, 1985)

 
 


х) Примечание Формулы, обозначения и размерности некоторых величин в системах СИ и СГС сведены в таблицу 3

 

 

Таблица 3

 

№ пп Наименование величин Обоз- наче- ние Наименование размерности   Расчетные формулы
Система СГС Система СИ
           
  Электрическое сопротивление R Ом Ом ; U=Y · R
  Сила тока J А (Ампер) А (Ампер)
  Электрическое напряжение U В (Вольт) В (Вольт)
  Электрическая проводимость (электро-проводность) W Ом-1 См (сименс)
  Длина проводника см м
  Площадь сечения проводника S см2 м2
  Удельное электрическое сопротивление Ом . см Ом . м
  Удельная электрическая проводимость Ом-1 . см-1 Ом-1 . м-1 или Ом-1 . см-1
  Эквивалентная электрическая проводимость (эквивалентная электро-проводность) λ см2/Ом.(г-экв) Ом.см2/моль экв. Ом.м2.моль-1
  Концентрация раствора C г- экв . л-1 моль . см-3
  Объем раствора V л=дм3 мл=см3 м3

 

Аномально высокая подвижность ионов водорода и гидроксида в водных растворах объясняется особым механизмом передвижения этих ионов.

Известно несколько методов кондуктометрического анализа. Методом прямой кондуктометрии концентрация вещества определяется по электрической проводимости раствора, если между ними существует прямая пропорциональность и, в основном, для анализа однокомпонентных систем. Прямую кондуктометрию используют сравнительно редко, поскольку регистрируемый аналитический сигнал избирателен: электропроводность-величина аддитивная, определяемая наличием всех ионов в растворе.

Прямые кондуктометрические измерения успешно используют, например, для оценки чистоты растворителя, речных и минеральных вод, а также для определения констант диссоциации электролитов, состава и константы устойчивости комплексных соединений, растворимости малорастворимых электролитов.

Большое распространение в аналитической практике получил метод кондуктометрического титрования, основанный на использовании химической реакции, в результате которой происходит заметное изменение электропроводности раствора. При кондуктометрическом титровании могут быть использованы химические реакции всех типов.

Кондуктометрическое титрование обладает рядом достоинств: возможно дифференцированное титрование смесей ряда кислот или оснований, титрование мутных, окрашенных растворов, а также возможно титрование при образовании гидролизующихся солей. Нижний предел определяемых концентраций 10-4 моль/л, погрешность определений 2%.

При кондуктометрическом титровании происходит замещение ионов, находящихся в анализируемом растворе и участвующих в реакции с титрантом, ионами титранта, подвижностью которых больше или меньше подвижности ионов анализируемого раствора. Этим обусловлено получение восходящих или нисходящих ветвей кривых кондуктометрического титрования. Точность установления точки эквивалентности определяются углом пересечения прямых: угол должен быть как можно меньше, так как только в этом случае наблюдается излом на кривой титрования. Наиболее острый угол пересечения прямых получается при кислотно-основном титровании, так как ионы Н+ и ОН- вносят особенно большой вклад в электропроводность раствора. Наряду с реакциями кислотно-основного взаимодействия в кондуктометрии можно применять реакции осаждения, комплексообразования, окисления-восстановления.

В кислотно-основном титровании возможны следующие случаи (см. рис.9, 10, 11).

х Ом-1.см-1

d

 

 

а

 

в с

сильная слабая

кислота кислота

 

 
 


О V

см3 , титранта

Рис.9. Кривая титрования смеси сильной и слабой кислот сильным основанием.

 

 

Х

 

 

тэ

 

 

 


тэ

 

 

       
   


V, см3 V, см3

а б

Рис.10. Кривые титрования слабой кислоты

а) сильным основанием, б.) слабым основанием

 

При осадительном титровании катион или анион анализируемого раствора образует осадок с анионом (или соответственно катионом) титранта.

Кондуктометрическое титрование обладает рядом преимуществ. Его можно проводить в мутных и окрашенных средах, а также в присутствии окислителей и восстановителей, ограничивающих применение кислотно-основных индикаторов. Метод обладает повышенной чувствительностью и позволяет анализировать разбавленные растворы (до 10-4); более точно устанавливается конечная точка при титровании слабых кислот и оснований.

 


Дата добавления: 2015-08-20; просмотров: 129 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Определение нитратов в экстрактах пищевого сырья| Выполнение работы.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.019 сек.)