КУЛОНОМЕТРИЯЛЫҚ АНАЛИЗ


Кулонометриялық анализ заттың электролиз процесіне жұмсалған электр мөлшерін өлшеуге негізделген. Электролиз Фарадей заңдарына бағынады. Кулонометриялық анализдің екі әдісі белгілі:

1) Тура кулонометрия;

2) Кулонометриялық титрлеу.

1. Тура кулонометрия. Бұл әдіс бойынша заттың өзі электролизге ұшырайды. Электролиз көбінесе тұрақты потенциалда жүргізіледі, сонда әдіс потенциостатикалық кулонометрия деп аталады.

Бәсекелес реакциялар болмас үшін потенциалды дұрыс таңдау қажет. Электролиз процесі кезінде зат концентрациясы (С) азайған сайын ток күші де (І) азаяды. Электролизді ток күші тұрақты шамаға дейін жеткенше

Іt жүргізеді. Егер Іt = 0,01×І0 болса, анықтау қателігі 1% болады.

Егер Іt = 0,001×І0 болса, анықтау қателігі 0,1% болады.

2. Кулонометриялық титрлеу. Бұл әдіс бойынша зерттелетін зат ұяшықтағы көмекші заттың электролизі немесе анод материалы еру нәтижесінде пайда болған титрантпен әрекеттеседі. Мұндай титрантты электрогенерацияланған титрант деп, ал электродты генераторлы электрод деп атайды. Егер титрант генерациясы анықталатын заты бар ерітіндіде жүрсе, онда ішкі генерация деп аталады. Егер генерация жеке ыдыста жүргізілсе, онда сыртқы генерация деп аталады, бұл түрі аз қолданылады.

Кулонометриялық титрлеу тұрақты ток күшінде жүргізіледі, онда оны гальваностатикалық (амперостатикалық) кулонометрия деп атайды.

Кулонометриялық әдісте заттың ток бойынша шығымы 100%-ке тең болуы маңызды, яғни электр тогының әр кулоны зерттелетін заттың электролизіне жұмсалған болу керек,қосалқы кедергі жасайтын реакциялар болмауы қажет.

Вт = mтәж/ mтеор∙100% (50).

Электр тогының мөлшерін кулонометрлер көмегімен де өлшейді. Кулонометр белгілі заттың электролизі жүргізілетін электрохимиялық ұяшық. Кулонометрді зерттелетін заты бар ұяшықпен тізбектей қосады. Сонда екі ұяшық арқылы электр тогының бірдей мөлшері жүріп отырады. Электролиз аяқталған соң кулонометрде бөлінген заттың массасын өлшейді және сол бойынша Q есептейді.

m = МQ/nF (51) Q = mnF/M = m/Kэ (52)

Кулонометриялық титрлеуде химиялық реакцияның барлық 4 типі де қолданылады.

Эквивалент нүктені анықтау үшін келесі әдістер қолданылады:

1. Түсті индикаторлар әдісі

Зерттелетін затпен белгілі бір түс беретін индикаторды қолдану. Зат толық әрекеттесіп біткен кезде түс жойылып кетеді немесе басқа түске ауысады. Бұл эквивалент нүктені көрсетеді.

2. Потенциометриялық әдіс

Ерітіндіге әрекеттесуші заттардың біреуінің концентрациясының өзгеруіне сезімтал индикаторлы электрод батырып, оны жеке тізбекке қосады, эквивалент нүктеде потенциал секірісі пайда болады.

3. Амперометриялық әдіс

Ерітіндіге тамшылайтын сынап капилляр электродын немесе қатты электрод батырады да полярографиялық токты өлшейді. Ток күші заттың ерітіндідегі концентрациясына пропорционал. Электролиз соңында зат түгелдей электролизденіп біткен соң ток күші нольге дейін азаяды. Эквивалент нүктеге жеткен кезде секундомерді тоқтатады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Фарадей заңдарының оқылуы.

2. Ток бойынша шығым деген не, оның шамасы қандай болуы керек?

3. Тұрақты ток күшіндегі тура кулонометрияның негізі неде? Бұл әдіс қандай жағдайларда қолданылады?

4. Неліктен тура кулонометрияны көбінесе жұмысшы электродтың тұрақты потенциалында жүргізеді?

5. Кулонометриялық титрлеудің артықшылықтары.

БІЛІМ АЛУШЫНЫҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСЫНА (БӨЖ) ЖӘНЕ ОҚЫТУШЫ БАСШЫЛЫҒЫМЕН ОРЫНДАЙТЫН БІЛІМ АЛУШЫНЫҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСЫНА (БОӨЖ) АРНАЛҒАН ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ АНАЛИЗ ӘДІСТЕРІ БОЙЫНША ТАПСЫРМАЛАР

ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ

1. Стандартты сутектік электрод деп қандай электродтарды айтады және оның құрылысы?

2. Қандай электродтарды индикаторлық және салыстырмалы электродтар деп атайды? Хлоркүміс, каломельді, қаныққан электродтар туралы айту керек.

3. Стандартты тотығу-тотықсыздану (редокс) потенциал деп қандай мәнді айтады?

4. Потенциометриялық әдістің негізінде қандай принцип жатады?

5. Анализде потенциометрияның қандай түрлері қолданылады және олар неге негізделген?

6. Қышқыл-негіздік титрлеуде, редоксиметрияда, комплексонометрияда және тұндыру титриметрия әдісінде қандай индикаторлы электродтар қолданылады?

7. 100мл 0,01н НСI ерітіндісін не 0,01н NaOH ерітіндісін титрлеген кездегі интегралды және дифференциалды қисықтарды тұрғызыңдар.

8. Егер АgCI қанық ерітіндісіне батырылған күміс электродының 180С температурадағы шын потенциалы стандартты сутекті электродқа қатысты алғанда 0,518В болса, онда ЕКАgCI қанша болады?

Е0Аg+/Ag =+0,80В. Жауабы: 1,69 .10-10

9. Стандартты сутекті электродқа қатысты алынған мыс электродының шын потенциалын есептеу керек. Мыс электроды 300С температурада 0,02н мыс тұзы ерітіндісіне батырылған. Е0Сu2+/Cu = + 0,345В. Жауабы: + 0,294В.

10. 300С температурада стандартты сутекті электродқа қатысты алынған алюминий электродының потенциалын есептеу керек. Алюминий электроды 500мл құрамында 13,35г АICI3 тұзы бар ерітіндіге батырылған.

Жауабы: +1,656В.

11. 100 мл 0,1н ҒеSO4 ерітіндісін 0,1н К2Сг2О7 ерітіндісімен титрлегендегі титрлеу қисығын тұрғызу керек.

12. 250С температурада стандартты сутекті электродқа қатысты кадмий электродының потенциалын есептеу керек.

КОНДУКТОМЕТРИЯ

1. Кондуктометрия негізінде қандай құбылыстар жатады?

2. Қандай мәндерді меншікті және эквивалентті электрөткізгіштік деп атайды?

3. Анализде кондуктометрияның қандай түрлері қолданылады?

4. Кондуктометрияда қандай электродтар қолданылады?

5. Кондуктометр құрылысы және оның жұмыс орындау принциптері.

6. Ұяшықтар мен электродтарды жұмысқа қалай дайындайды?

7. Кондуктометриялық титрлеудің қандай түрлері бар?

8. 0,1н NaCI ерітіндісі бар ұяшықтың кедергісі 46,80 Ом. Әр электродтың ауданы 1,50см2, ал ара қашықтықтары 0,75см болса, меншікті және эквивалентті электрөткізгіштік қанша болады?

Жауабы: ϰ = 1,07 см . м-1; λ =1,07 . 10-4 см . м2 . экв-1.

9. 50мл НСI ерітіндісін 2н КОН ерітіндісімен титрлегенде мына нәтижелер алынған:

Vкон, мл 3,20 6,00 9,20 15,60 20,00 23,50

L, См 3, 20 2, 56 1,86 1,64 2,38 2,96

НСI ерітіндісінің нормальды концентрациясын анықтау керек.

Жауабы: 0,504моль/л.

10. 50мл сірке қышқылын 0,5н NaOH ерітіндісімен титрлегенде мына нәтижелер алынған:

VNaOH ,мл 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7.50 8.50

R,Oм 37,5 34,05 31,15 28,5 26,6 25,4 25,7 26,0

Ерітіндідегі СН3СООН массасын (г) мен нормальды концентрациясын анықтау керек.

Жауабы: 0,183 г; 0,061н.

11. 0,01н ВаСI2 ерітіндісінің кедергісі 231,3Ом. Электродтардың ауданы 0,865 см2, ал ара қашықтықтары 0,258см болса, осы ерітіндінің эквивалентті электрөткізгіштігі қанша болады?

Жауабы: 129см . см2 . экв-1 = 1,29 . 10-2 Cм . м2 . экв-1

12. Ұяшықтағы 0,05н NaCI ерітіндісінің кедергісі 93,5Ом. Электродтар ауданы 2,0см2, олардың арасы 1,0 см. Ерітіндінің меншікті және эквивалентті электрөткізгіштігін анықтау керек.

Жауабы: 0,0053см . см-1 = 5,35 . 10-1см . м-1;

107см . см2. экв-1= 1,07 . 10-2См . м2.экв-1.

13. 0,01н НСI ерітіндісінің меншікті және эквивалентті электрөткізгіштігін санау керек, егер ерітінді кедергісі 390,625Ом болса және әр электродтың ауданы 2 см2, аралары 1,0 см болса. Ерітінді құйылған ыдыстың константасы қанша?

Жауабы: 1,28 . 10-1 . см . м-1; 1,28 . 10-2 см . м2 . экв-1; 0,5

14. 50см3 НСI ерітіндісін 0,01н NaOH ерітіндісімен титрлегенде мына нәтижелер алынған:

VNaOH , см3 0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

ϰ, См . см-1 1,50 1,09 0,67 0,63 0,99 1,35

Кондуктометриялық титрлеу нәтижесі бойынша НСI концентрациясын анықтау керек. Жауабы: 0,001н.

ПОЛЯРОГРАФИЯ. АМПЕРОМЕТРИЯЛЫҚ ТИТРЛЕУ

1. Полярографиялық анализ әдісінің негізі, полярографияның қандай түрлері бар?

2. Шекті (диффузионды) ток деп қандай тоқты айтады?

3. Полярографияда индикаторлық электродтарға қандай талаптар қойылады?

4. Тамшылайтын сынып электроды мен айналатын платина электродының жетістіктері мен кемшіліктері.

5. Полярографияда қандай салыстырмалы электродтар қолданылады?

6. Полярографияда не үшін фон болатын электролит қолданылады?

7. Полярогафия анализінде жеке заттарды және олардың қоспасын анықтаудағы мүмкіншіліктері қандай?

8. Амперометриялық титрлеудің мәні мен теориялық негізі неде?

9. Амперометриялық титрлеу мен полярография әдісінің арасында ортақ қасиеттер мен айырмашылықтар неде?

10. Амперометриялық титрлеуге арналған ұяшықтың құрылысы.

11. Амперометриялық титрлеу арқылы қандай заттарды анықтайды?

12. Амперометриялық титрлеу қисықтарының типі.

13. Лай, түсті ерітінділерді және электродты активті емес заттар ерітінділерін амперометриялық титрлеу әдісімен титрлеуге бола ма?

14. РbСI2 затының қанық ерітіндісін (фон ерітіндісі ретінде аммонийлі буфер ерітіндісі алынған) полярографиялағанда қорғасынның полярографиялық толқынының биіктігі 30мм. 0,01М стандартты қорғасын ацетаты ерітіндісінің полярографиялық толқынының биіктігі 18,9мм. РbСI2-нің ерігіштік көбейтіндісін анықтау керек. Жауабы: ЕК РbСI2= 1,6 . 10-5.

15. Мырыш тұзы стандартты ерітіндісі полярографияланғанда мына нәтижелер алынған:

СZn2+, % 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50

h, мм 8,0 14,0 22,0 28,0 97,0

Егер ерітіндінің полярографиялық толқынының биіктігі 250мм болса, анализденетін ерітіндідегі мырыш мөлшері қанша болады? Жауабы: 0,35%

16. Егер ерітіндіні полярографиялағанда мына нәтижелер алынған болса:

Е, В 0,40 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 1,00

J, мкА 0 0 3,0 5,0 10,0 30,0 35,0 37,0 38,0

Шекті диффузионды тоқты анықтау керек. Жауабы: 0,37мкА.

17. Аммонийлі буфер қоспасы фон ретінде алынған, тамшылайтын сынап электродында түсірілген кадмийдің вольтамперлі қисығында мына мәндер алынған:

Е,В 0,10 0,20 0,30 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

h, мм 3,0 3,0 3,5 4,5 25,0 45,0 46,0 47,0 47,0

Кадмийдің жарты толқынының потенциалын Е1/2 есептеу керек.

Жауабы: −0,35В.

18. 50мл Рb2+ және Ва2+ қоспасы бар ерітіндіні −0,8В потенциалында 0,05М К2СгО4 ерітіндісімен амперометриялық титрлегенде мына мәндер алынған:

V К2СгО4, мл 0 1 2 3 4 6 8 10 11 12 13

J, мкА 90 70 50 30 10 10 10 10 35 60 85

Рb2+ және Вa2+ массаларын (г) және олардың титрін есептеу керек.

Жауабы: m Рb2+ = 0,0414г, Т Рb2+ = 0,000828 г/мл;

mВa2+ = 0.0411 г, ТВa2+ = 0,000822 г/мл.

19. 50см3 Ғе2+ ерітіндісін 0,05н К2Сг2О7 ерітіндісімен Е = +1,2В потенциалында амперометриялық титрлегенде мына мәндер алынған:

V К2СгО4,см3 0 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 0, 7 0, 8

I, мкА 100 85 70 55 40 25 10 10 10

Ерітіндідегі Ғе2+ иондарының концентрациясын %, Т, М анықтау керек.

Жауабы: 3,36.10-3%; 3,36∙10-5 г/ мл; 6.10-4 моль/л.