2.2.6. Потенциометрическое определение хлорид-ионов (работа № 11)

Цель работы: количественное определение концентрации хлорид-ионов в растворе.

Сущность метода. Концентрацию определяют путем измерения потенциала ионоселективного электрода, обладающего избирательностью по отношению к хлорид-ионам.

Оборудование: 1) иономер ЭВ-74; 2) электроды: хлоридный (ион-селективный), хлоридсеребряный (сравнения); 3) термокомпенсатор; 4) штатив лабораторный; 5) стаканчики полиэтиленовые на 50 см³ – 5 шт.; 6) стакан для слива; 7) промывалка; 8) фильтровальная бумага; 9) бюретки на 50 см³ для растворов NaСl – 5 шт.; 10) бюретка на 50 см³ (для ацетатного буфера); 11) мерные колбы на 100 см³ – 4 шт.; 12) мерная колба на 500 см³ для приготовления растворов ацетатного буфера.

Реактивы: 1) 0,1 М раствор хлорида натрия; 2) ацетат аммония; 3) ацетатный буфер рН = 5; 4) концентрированная уксусная кислота.

Ход работы. Приготовление рабочих растворов хлорида натрия. 0,1 М – в мерную колбу на 1 дм³ помещают 5,8443 г NaСl, высушенного при 150 °С в течение 4 ч, растворяют и доводят объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой.

0,01 М – берут 10,00 см³ 0,1 М стандартного раствора и разбавляют в мерной колбе дистиллированной водой до 100 см³.

0,001 М – готовят из 0,01 М раствора. Берут 10,00 см³ 0,01 М раствора и разбавляют в мерной колбе дистиллированной водой до 100 см³.

0,0001 М – готовят из 0,001 М раствора путем разбавления в мерной колбе 10,00 см³ дистиллированной водой до 100 см³.

0,00001 М – готовят из 0,0001 М раствора путем разбавления 10,00 см³ раствора дистиллированной водой до 100 см³.

Приготовление ацетатного буферного раствора. В мерной колбе на 1 дм³ растворяют 77,8 г ацетата аммония в ~250 см³ воды и добавляют 57 см³ ледяной уксусной кислоты. Смесь разбавляют водой до 1 дм³.

Порядок проведения измерений на иономере. Потенциометрическая ячейка состоит из ион-селективного электрода и хлоридсеребряного электрода сравнения, помещенных в стакан, и магнитной мешалки. Включают прибор и магнитную мешалку в сеть. Электроды промывают дистиллированной водой, слегка протирают сухой фильтровальной бумагой и опускают в раствор. Проводят измерение потенциала индикаторного электрода в соответствии с инструкцией пользования иономером (приложение 3).

Построение градуировочного графика. В пяти полиэтиленовых стаканчиках приготовить пробы, приливая в каждый по 20 см³ ацетатного буферного раствора и по 20 см³ соответственно 0,1, 0,01, 0,001, 0,0001 и 0,00001 М раствора хлорида натрия. На иономере поочередно измеряют ЭДС в каждом растворе. Все замеры производят через 5 мин после опускания электродов в раствор при включенной магнитной мешалке. Рассчитывают концентрацию хлорид-ионов, результаты заносят в табл. 2.1 и строят градуировочный график в координатах Е – pCl (рис. 2.4).

Таблица 2.1

Построение градуировочной зависимости Е – рСl

(концентрация стандартного раствора – 0,1 моль/дм³)

Рис. 2.4. Градуировочный график потенциометрического анализа

хлорид-ионов с ион-селективным электродом

Учебная задача. Готовят не менее трех параллельных проб раствора хлорида натрия так, чтобы их концентрация была в пределах градуировочного графика. Измеряют ЭДС электродов в этих растворах. Затем по графику проверяют, соответствует ли измеренная ЭДС выбранной концентрации учебной задачи. Если относительное отклонение между заданной и измеренной концентрацией лежит в пределах 5%, то приступают к выполнению контрольной задачи.

Контрольная задача. Получают у инженера лаборатории определен-ный объем исследуемого раствора. Измеряют ЭДС раствора. По градуиро-вочному графику определяют концентрацию раствора в моль/дм³ и мг/дм³. Проверяют результат у инженера лаборатории.

Задание

1. По грудуировочному графику рассчитывают коэффициенты градуировочной функции, пользуясь методом наименьших квадратов (например, с помощью Microsoft Excel). Рассчитывают остаточное и стан-дартное отклонения, доверительный интервал для измеренной величины концентрации (см. приложение 1).

2. С помощью коэффициентов градуировочной функции рассчиты-вают концентрацию ионов Cl^– в моль/дм³ и г/дм³.

3. Рассчитывают относительную ошибку определения, принимая за истинный результат, сообщенный преподавателем.

4. При наличии измерений в серии параллельных опытов проводят статистическую обработку результатов анализа: рассчитывают среднее арифметическое значение, среднеквадратичную ошибку, доверительный интервал, относительную ошибку определения (см. приложение 2).

Контрольные вопросы

1. Мембранные электроды. Их разновидности.

2. Что такое мембранный потенциал?

3. Ион-селективные электроды, их устройство и механизм действия.

4. Свойства используемых полупроницаемых мембран.

5. Катионитовые и анионитовые мембраны.

6. Процессы, происходящие на границе раздела «мембрана – раствор».

7. Порядок хранения и использования мембранных электродов.

8. Электроды с твердыми мембранами: а) с гомогенными; б) с гете-рогенными.

9. Устройство стеклянного электрода. Характер зависимости «потен-циал – рН».