Визначення вмісту барію титруванням розчином біхромату калію

 

В основі визначення лежить реакція (23) осадження йона Ва²⁺ у вигляді малорозчинної солі BaCrO₄ (ДР=1,2∙10^–10). Як і у випадку йонів плюмбуму, процес титрування необхідно проводити в слабокислому середовищі (буферна суміш з рН = 6,0).

На електроди подають напругу –1 В, при якій електродноактивними є лише йони Cr₂O₇^2–, а йони барію (Е_½ = –1,8 В на фоні 0,1 М LiCl, (CH₃)₄NCl, MgCl₂) при такому потенціалі не відновлюються. Тому на електродах до точки еквівалентності реакції не протікають, а після точки еквівалентності мають місце реакції: на катоді — (27), на аноді — (28).

Реактиви, посуд та прилади

1. Стандартний розчин К₂Сr₂O₇ (титрант), С (¼ К₂Сr₂O₇) = 0,1 М.

2. Ацетатний буферний розчин з рН = 6,0.

3. Розчин хлориду барію (0,025 М).

4. Бюретка на 25 мл.

5. Циліндр на 50 мл.

6. Стакан для титрування на 100–150 мл.

7. Пристрій для амперометричного титрування.

Методика виконання роботи

До одержаного у викладача досліджуваного розчину в стакані для титрування доливають 10 мл ацетатного буферного розчину (рН = 6,0), який використовують і як фоновий електроліт, 10 мл дистильованої води. Встановлюють стакан з розчином під електроди, піднімають напірну склянку з ртуттю і закріплюють її на штативі. Ґальванометр повинен показувати протікання невеликого струму (5–15 поділок).

Титрують розчином біхромату калію порціями по 0,5 мл, аналогічно, як у випадку визначення йонів плюмбуму, до досягнення сили струму 50–70 поділок на ґальванометрі. Результати вимірювань записують в табл. 8. Оскільки рівновага в розчині у випадку титрування Ва²⁺ біхроматом наступає повільніше, ніж у системі Pb^2– – біхромат, то записи сили струму слід робити не раніше, ніж через 1,5 хв. після додавання кожної порції титранту.

Таблиця 8

VT, мл		0.5	1.0	1.5
І, поділки

Після закінчення вимірювань вимикають живлення, опускають резервуар з ртуттю вниз до упору, виливають з електролізера розчин з осадом і відпрацьованою ртуттю в посудину для зливу ртуті, яку закривають. Промивають електроди дистильованою водою і занурюють їх відповідно: РКЕ — в стаканчик з дистильованою водою, НКЕ — в стаканчик з розчином КСl.

Обробка одержаних даних

За результатами вимірювань (табл. 8) на міліметровому папері будують графік в координатах І – V_T. Візуально визначають дві групи точок, що відповідають ділянкам постійної та зростаючої сили струму, проводять через кожну групу пряму лінію, проекція точки перетину яких на вісь об`ємів визначає об’єм титранта в точці еквівалентності V_т.е..

Вміст барію у пробі розраховують за формулою:

m(Ва) = C(¼ K₂Сr₂O₇)∙V_т.е.∙M(½ Ва) (30),

де C(¼ K₂Сr₂O₇) — нормальна концентрація розчину біхромату калію, моль/л;

V_т.е. — об’єм титранту в точці еквівалентності, мл;

M(½ Ва) = 68.68 — молярна маса еквіваленту барію, г/моль.

 

Визначення вмісту нікелю титруванням розчином диметилгліоксиму

 

В основі визначення лежить реакція (22) утворення комплексної сполуки Ni[(CH₃)₂C₂N₂O₂H]₂, яка випадає в осад (ДР = 2,3∙10^–25). Реакція протікає в слаболужному середовищі, тому застосовують амонійну буферну суміш з рН = 10.

На електроди подають напругу –1.3 В, при якій електродноактивними є лише йони нікелю (Е_½ = –1,09 В в 1 М NH₄OH + 1 M NH₄Cl), а диметилгліоксим (Е _½ = –1,63 В в 2М NH₄OH + 2M NH₄Cl) при такому потенціалі не відновлюється. Реакції на електродах протікають тільки до точки еквівалентності:

на катоді

Ni²⁺ + 2 е^– + Hg^о ¾® Ni(Hg) (31)

на аноді — (28).

Реактиви, посуд та прилади

1. Стандартний 0,02 М розчин диметилгліоксиму (титрант).

2. Амонійний буферний розчин з рН = 10.

3. Розчин нітрату нікелю (~0,01 М).

4. Розчин желатину 1%-й.

5. Бюретка на 25 мл.

6. Циліндр на 50 мл.

7. Стакан для титрування на 100–150 мл.

8. Пристрій для амперометричного титрування.

Методика виконання роботи

До одержаного у викладача досліджуваного розчину доливають 2 мл амонійної буферної суміші (рН = 10), 20 мл дистильованої води і 2 краплі розчину желатину. Встановлюють стакан з цим розчином під електроди, піднімають напірну склянку з ртуттю, закріплюють її на штативі і відмічають силу струму, що протікає.

Титрують 0,02 М розчином диметилгліоксиму, додаючи його по 0,5 мл аж до стійкого утримування (4–5 поділок) малої і постійної сили струму. Результати вимірювань записують в табл. 9. Записи сили струму роблять через однакові проміжки часу після додавання кожної порції титранту — 1,5 хв.

Таблиця 8

VT, мл		0.5	1.0	1.5
І, поділки

Після закінчення вимірювань приводять пристрій у вихідний стан, як описано після табл. 7 і 8.

Обробка одержаних даних

За результатами вимірювань (табл. 9) на міліметровому папері будують графік в координатах І – V_T. Візуально визначають дві групи точок, що відповідають ділянкам спаду та постійної сили струму, проводять через них дві прямі лінії, проекція точки перетину яких на вісь об`ємів визначає об’єм титранта в точці еквівалентності V_т.е..

Вміст нікелю в пробі розраховують за формулою:

m(Ni) = C(ДМГО)∙V_т.е.∙M(½ Ni) (32),

де C(ДМГО) — молярна концентрація диметилгліоксиму, моль/л;

V_т.е. — об’єм титранту в точці еквівалентності, мл;

M(½Ni) = 29.35 — молярна маса еквіваленту нікелю, г/моль.

Звіт повинен містити назву роботи, короткий опис суті амперометричного титрування, проілюстрований прикладами визначення Pb²⁺, Ba²⁺ та Ni²⁺. У звіті наводяться описи методик виконання кожної роботи, результати вимірювань (табл. 7, 8, 9) та обробки експериментальних даних (графіки, розрахунки).

У висновках звіту повинен бути вказаний кінцевий результат дослідження.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ ПІДГОТОВКИ ДО КОЛОКВІУМУ

1. У чому суть полярографічних методів аналізу?

2. Накресліть принципову схему полярографа та поясніть призначення його частин.

3. Дайте пояснення виду вольтамперної кривої (основних ділянок полярограми) та вкажіть спосіб її запису.

4. Що таке залишковий струм, його складові та зміна з ростом потенціалу електрода?

5. Що таке потенціал виділення, потенціал півхвилі? Які фактори впливають на потенціал півхвилі?

6. У чому суть якісного полярографічного аналізу?

7. Стадії електродного процесу, що супроводжують відновлення (окиснення) електродноактивної речовини.

8. Контроль швидкості електродного процесу масопереносом та шляхи реалізації масопереносу до електрода.

9. Рівняння полярографічної хвилі та його використання в проведенні якісного аналізу.

10. Що таке граничний дифузійний струм? Як він пов’язаний з концентрацією деполяризатора в розчині?

11. Причини виникнення міґраційного струму та способи його усунення.

12. Що таке фоновий розчин? Причини використання та його вплив на вольтамперну криву.

13. Що таке поляризація електрода? З яких причин вона виникає? Які види поляризації електродів можуть мати місце?

14. Причини виникнення максимумів на полярограмах та способи їх усунення.

15. Рівняння Ільковича, характеристика величин, що в нього входять та практичне застосування цього рівняння.

16. Кількісний полярографічний аналіз за методом одного стандартного розчину.

17. Кількісний полярографічний аналіз за методом калібрувального графіка.

18. Кількісний полярографічний аналіз за методом добавок. Коли цей метод використовують?

19. Суть розрахункового методу визначення концентрації та його недоліки.

20. Наведіть приклади полярографічних визначень в неорганічній та органічній хімії.

21. Назвіть галузі застосування, переваги та недоліки полярографічних методів аналізу.

22. У чому суть амперометричного титрування?

23. Наведіть схему пристрою для проведення амперометричного титрування.

24. Наведіть приклади хімічних реакції, що використовуються при амперометричному титруванні.

25. Який вигляд мають криві амперометричного титрування? Чим пояснюється зміна сили струму на окремих ділянках?

26. Складіть рівняння реакцій, що протікають в розчині та на електродах при амперометричному титруванні плюмбуму та барію розчином біхромату калію.

27. Назвіть ділянки застосування, переваги та недоліки методу амперометричного титрування.

28. Будова краплинного ртутного електрода, його переваги та недоліки, можливості використання твердих електродів.

29. Що використовують як неполяризований (другий) електрод в електролітичних комірках? Які процеси протікають на цих електродах?

30. В чому суть і переваги нових варіантів полярографії: а) зміннострумової; б) амальгамної з накопиченням; в) осцилографічної?