Результати рефрактометричних вимірювань

 

№ з/п	Концентрація вуглеводню, %	Показник заломлення
Для побудови калібрувального графіку
Відпрацювання методики
Контрольні задачі
№ з/п	Концентрація вуглеводню, (%)	Похибка, %
Взято	Знайдено
Відпрацювання методики
Контрольні задачі

 

6. Після закінчення роботи промивають дистильованою водою приземний блок і висушують. Водопровідною водою промивати не можна, тому що утвориться каламутний наліт.

Питання та вправи для самоконтролю

1. Чому відбувається заломлення світлового променю на межі середовищ?

2. Яка величина характеризує здатність середовища до заломлення світлових проміней?

3. Якими методами можливо визначити за допомогою рефрактометра концентрацію розчинів?

4. За якою формулою розраховують рефрактометричний фактор?

 

ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ

Кондуктометрія

Метод аналізу, заснований на вимірюванні електричної провідності, називається кондуктометричним.

Електрична провідність для двокомпонентних розчинів (наприклад, вода - сіль) залежить від концентрації останньої. У загальному випадку ця залежність має складний характер:

де R - опір, Ом; - електрична провідність (Ом^-1); с - стала посудини, яка пов'язана з геометрією його і електродів.

Звичайно працюють у початковій ділянці концентрацій (розведений розчин), де залежність електричної провідності від концентрації близька до лінійної. При вимірюванні електричних провідностей рідин використовують змінний струм із частотою від 20 до 20000 Гц. При використанні постійного струму відбувається електроліз і результати будуть перекручені за рахунок електрохімічної поляризації електродів.

Електричну провідність вимірюють кондуктометрами. Практично усі вони працюють за мостовою схемою. У лабораторній роботі 5 застосовується реохордний міст Кольрауша (R-38), що є урівноваженим мостом із східчасто регульованим плечем порівняння і плавно регульованим відношенням плечей. Міст дозволяє вимірювати опір розчинів електролітів порядку 0,3 - 30000 Ом. Живлення моста здійснюється від мережі змінного струму частотою 50 Гц. Робоча область показань моста ділиться на п'ять меж вимірів. Кожний із них відрізняється опором порівняльного плеча моста (R₃). Ці опори можуть складати 1, 10, 100, 1000, 10000 Ом. Чим нижче опір, що вимірюється, тим менше треба встановлювати опір порівняльного плеча моста, що здійснюється за допомогою спеціального перемикача. Відношення плечей (R₁/R₂) може плавно регулюватися. Міст грубо врівноважують обертанням ручок плеча порівняння і реохорда, а потім ставлять нуль-інструмент у положення "точно" і обертанням ручки реохорда урівноважують міст (рис. 16).

У якості нуль-інструмента використовується вмонтований у прилад гальванометр постійного струму.

Похибка при вимірі опорів у межах 0,3-30 Ом не перевищує 5 %, а в межах 30-3000 Ом - не більш 1,5 %.

 

Рис. 16. Схема реохордного моста Кольрауша

 

У лабораторній роботі 7 пропонується вивчення даного методу на прикладі кондуктометричного титрування. Кондуктометричне титруваннявикористовують, якщо досліджувані розчини забарвлені і застосування звичайних індикаторів неможливо, так як забарвлення розчину маскує забарвлення індикатора. Метод заснований на одержанні кривої залежності електропровідності від кількості доданого титранта. Розглянемо три випадки кондуктометричного титрування. Кондуктометричні криві мають різноманітний характер (рис.17, 18, 19) у залежності від сили кислоти.

1). Титрування сильної кислоти лугом. Титрат – HCl, титрант –NaOH.

У точці А електропровідність максимальна, за рахунок повної дисоціації титрата (HCl). При додаванні титранту (по 0,5 мл) кількість іонів Гідрогену зменшується у результаті зв'язування гідроксид-іонами лугу з утворенням речовини, яка мало дисоціює.

HCl + NaOH = NaCl+ H₂O;

H⁺ + OH^– = H₂O.

Ve

Унаслідок зменшення концентрації самого рухливого іону Гідрогену (H⁺) електропровідність

 

Рис. 17. Графік кондуктометричного зменшується (відрізок АЕ на рис.13). У точці титрування сильної кислоти лугом. еквівалентності (т. Е) усі іони Гідрогену зв'язані,

тобто уся кислота відтитрована і електропровідність в цій точці мінімальна. Ця точка при даному виді титрування виражена чітко. При додаванні титранту на відрізку [ЕВ] збільшується електропровідність за рахунок збільшення концентрації іонів ОН^– (це другі за рухливістю іони після іону Гідрогену). Цей графік не симетричний. Відрізок [АЕ] більш гострий, а [ЕВ] більш пологий.

2). Титрування слабкої кислоти лугом. Титрат – CH₃COOH, титрант –NaOH.

Vе

У точці А електропровідність мінімальна, тому що ступінь дисоціації слабкої кислоти менше 3 %, отже, іонів Гідрогену мало. На ділянці [АЕ] при додаванні титранту по 0,5 мл відбувається реакція нейтралізації з утворенням солі слабкої кислоти (натрій ацетату), яка є більш сильним електролітом, ніж CH₃COOH.

 

Рис. 18. Графік кондуктометричного CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O;

титрування слабкої кислоти лугом. CH₃COOН + Na⁺ + ОН^– = CH₃COO^– + Na⁺ + H₂O. За рахунок появи цих іонів незначно збільшується електропровідність на відрізку [АЕ]. В точці Е оцтова кислота цілком відтитрована. В даному випадку точка еквівалентності виражена не чітко і находиться графічно по дотичним в точці перегину. На відрізку [ЕВ] концентрація збільшується за рахунок збільшення концентрації гідроксид–іонів.

3). Кондуктометричне титрування суміші сильної та слабкої кислот.

Титрат – HCl + CH₃COOH, титрант –NaOH. В точці А максимум електропровідності за

А В рахунок дисоціації сильної кислоти. На відрізку [АЕ₁] при додаванні лугу

титрується сильна кислота. В точці Е₁ пов­-

ністю відтитрована сильна кислота.

Е₂ На відрізку [Е₁Е₂] при додаванні NaOH тит­-

рується слабка кислота. На цій ділянці

Е₁ електропровідність незначно збільшується

за рахунок утворення сильного електроліту–

натрій ацетату. У точці Е₂ оцтова кислота

повністю відтитрована і ця точка відповідає

загальному об'єму лугу, що знадобився на титрування обох кислот. Кількість кислот розраховуємо за формулами:

Рис. 19. Графік кондуктометричного титрування υ_пр (HCl) = Vе₁·С(NaOH);

суміші сильної та слабкої кислот лугом. υ_пр (CH₃COOH) = Vе₂·С(NaOH), де Vе₂ = Vе – Vе₁

На ділянці [Е₂В] електропровідність збільшується за рахунок накопичення гідроксид-іонів.

Лабораторна робота 7

Кондуктометричний аналіз

 

Мета роботи: визначити кількість кислоти в розчині, а також кількості речовин слабкої та сильної кислот у розчині при спільній їхній присутності.

Обладнання і реактиви: міст Кольрауша, кондуктометрична комірка, розчин з молярною концентрацією еквівалентів хлоридної кислоти (HCl) 0,1 моль/л, розчин з молярною концентрацією еквівалентів ацетатної кислоти (CH₃COOH) 0,1 моль/л, розчин з молярною концентрацією еквівалентів натрій гідроксиду (NaOH) 0,5 моль/л, бюретки.

Методика виконання роботи

1. Робота з приладом.

1.1. Підводять до гнізд живлення приладу напругу змінного струму 220 В, переключають живлення у положення "~".

1.2. Перемикач плеча порівняння встановлюють у положення "установка 0", перемикач "гальв." у положення "точно", обертанням коректора на гальванометрі встановлюють стрілку в нульове положення.

1.3. У кондуктометричну комірку наливають досліджуваний розчин, занурюють електроди і підключають їх до приладу. Встановлюють перемикач "гальв." у положення "грубо" і врівноважують міст обертанням ручок плеча порівняння і реохорда, потім перемикають перемикач "гальв." у положення "точно" і обертанням ручки реохорда врівноважують міст.

1.4. Знімають показання приладу.

2. Виконують титрування сильної кислоти лугом. Наливають у кондуктометричну комірку 10 мл хлоридної кислоти, потім розбавляють кислоту дистильованою водою до того рівня, коли покриються розчином електроди (мітка на стакані). Збирають установку. Додаючи до розчину кислоти луг із бюретки по 0,5 мл, вимірюють опір і розраховують електричну провідність. Дані заносять у таблицю 12.

Таблиця 12