تئوری برای گزارش کارهای شیمی تجزیه 2

[*مینا*]

" به نام وجودی که وجودم ز وجودش گشته است موجود"

سلام به همه ی برو بچه های شیمیست دانشجویان، مخترعین، مکتشفین و دانشمندان پر افتخار آینده ی ایران، و حتما کل جهان .

* این تاپیک شامل تئوری آزمایشگاه های شیمی تجزیه 1و2 هست ، و در اون از توضیحات اساتید دانشگاه تبریز استفاده کردم .

* هر گذارش کار از قسمت های مختلفی تشکیل شده ،
..... الف) اساس
..... ب) وسایل مورد نیاز
..... ج) تئوری و اجرای آزمایش :: که از اجرای آزمایش فقط مختصری توضیح دادم تا متوجه بشین که کدوم قسمته ، سپس پشت سرش تئوری مربوط به همون قسمت رو به طور کامل نوشتم.
از نحوه ی اجرای آزمایش هیچ اطلاعاتی آورده نشه ( آخه کار بلد خودش کارشو بلده )

* همچنین برخی سوالات مطرح هست که سعی می کنیم به اون ها هم جواب بدیم .

* دوستان عزیزی که تمایل به همکاری دراضافه کردن اطلاعاتی در این تاپیک دارند می تونن با من تماس بگیرن و من حتما در صورتی که اطلاعاتشون تکراری نباشه در پست ها به اسم خودشون قرار خواهم داد .


درصورت کپی برداری منبع : سایت علمی نخبگان جوان فراموش نشود

[*مینا*]

تئوری برای گزارش کار های شیمی تجزیه 2 :

1_ آلکالیمتری محلول اسیدی al3+ به وسیله ی سود در حضور یون های فلئور و اگزالات ............ ص1 ..... 3#
2_ تیتراسیون آلکالیمتری محلول نمک دی سدیمی . Edta: اتیلن دی آمین تترا استیک اسید .......ص1.......#4
3_ هدایت سنجی HAC ( مستقیم و در حضور NH3 ) و H2SO4 ........................................ص1 ......#5
4 _ کاربرد پتانسیومتری در بررسی واکنش های تشکیل کمپلکس .....................................ص1 ......#6
5_ ترسیم منحنی های نوترالیزاسیون به روش پتانسیومتری و بکمک الکترود شناساگر کینهیدرون......ص1 ...... #7
6_بررسی تاثیر تغییرات PH محیط بر پتانسیل الکترود .................................................. ................ص1.......#8
7 _ تعیین عیار های پتانسیومتری .................................................. ........................................ص1......#9 , #10
8_ کاربرد الکترود های انتخابی یون (ISE) .................................................. ..............ص2 .....#11


ادامه در دست تایپ است

[*مینا*]

1_ آلکالیمتری محلول اسیدی AL3+ به وسیله ی سود در حضور یون های فلئور و اگزالات :

بررسی تاثیر واکنش های تشکیل کمپلکس بر تعادل های ته نشینی ؛

اساس : یون های AL3+ جزو یون های نسبتا اسیدی است (PKa = 5 ) از این رو در PH های کم اسیدی هیدرولیز شده ، بصورت هیدروکسید کم محلول ته نشین می شوند . برای جلوگیری از پدیده های هیدرولیز ، در تهیه ی محلول های AL3+ ، محیط را بوسیله ی اسید قوی اسیدی می کنیم .

روی این اصل در جریان آلکالیمتری محلول های AL3+ ، ابتدا اسید قوی آزاد در محلول خنثی شده و آنگاه با ادامه ی افزایش باز قوی ، یون های AL3+ بصورت هیدروکسید ته نشین می شوند . بدیهی است برای تعیین غلظت AL3+ ، باید حجم سود بکار رفته را در فاصله ی آغاز و پایان ته نشینی AL(OH)3 بدست آورد . تعیین آغاز ته نشینی هیدرو کسید آلومینیم ، که پیش از خنثی شدن کامل اسید قوی فرا می رسد ، با دقت کافی ممکن نیست .برای تعیین آغاز ته نشینی با دقت قابل قبول ، اقدام به تضعیف اسیدیته ی یون های AL3+ با بهره گیری از واکنش های تشکیل کمپلکس می نماییم . تعیین نقطه ی پایان ته نشینی که با خنثی شدن اسیدیته ی کامل ( اسید قوی AL3+ ) با باز قوی مقارن است ، با دقت کافی بیشتر است .

وسایل و معرف های مورد نیاز :

_ PH متر .

_ الکترود شیشه + الکترود شاهد کالومل .

_ وسایل شیشه ای و بهمزن مغناطیسی .

_ محلول اسیدی AL3+ آزمایشی .

_ محلول سود معلوم العیار .

_ محلول فلئور سدیم و محلول اگسالات پتاسیم .

تئوری و اجرای آزمایش :

الف ) آلکالیمتری محلول اسیدی AL3+ بوسیله سود و رسم منحنی تغییراتش ؛

هدف : تعیین غلظت کاتیونAL3+ به عنوان کاتیونی با خاصیت اسیدی در محیط اسیدی

PKa برای AL3+ برابر 5 است ، اگر PH محیط بیشتر از 5 باشد به صورت بازی در محیط حضور خواهد داشت و اگر PH محیط پایین تر 5 باشد آلومینیم با فرم اسیدی در محیط حضور خواهد داشت . در PH های خنثی و اسیدی یا اسیدی ملایم AL3+ به صورت رسوب است ولی در PH های شدیدا اسیدی به صورت AL3+ است .

همان گونه که اشاره شد آلومینیم در PH های کم اسیدی هیدرولیز شده به صورت هیدروکسید کم محلول ته نشین می شود ، برای جلوگیری از پدیده ی هیدرولیز در تهیه ی محلول های AL3+ محیط را بوسیله ی اسید قوی اسیدی می کنند روی این اصل در محلول +AL3 ، محلول +H نیز حضور خواهد داشت ، اگر +H در محلول نبود به سهولت می شد +AL3 را به عنوان اسید ضعیف آلکالیمتری کرد و غلظت +AL3 را طی یک مرحله آزمایش بدست آورد اما بدلیل حضور پروتون این امر میسر نیست . لذا در جریان آلکالیمتری محلول های +AL3 ابتدا اسید قوی آزاد در محلول خنثی شده و آنگاه با ادامه ی افزایش باز قوی یون های +AL3 به صورت هیدروکسید ته نشین می شوند بدیهی است برای تعیین غلظت +AL3 باید حجم سود بکار رفته را در فاصله ی آغاز و پایان ته نشینی AL(OH)3 بدست آورد .
تعیین آغاز ته نشینی +AL3 که پیش از خنثی شدن کامل اسید قوی فرا می رسدبا دقت کافی ممکن نیست . PH پایان خنثی شدن +H تقریبا در 7 است در حالیکه +AL3 در PH حوالی 5 شروع به خنثی شدن می کند یعنی شروع رسوب گذاری +AL3 بر +H پیشی می گیرد . برای تعیین آغاز ته نشینی با دقت قابل قبول اقدام به تضعیف اسیدیته ی یون +AL3 با بهره گیری از واکنش های تشکیل کمپلکس می نماییم . استتار +AL3 با یک عامل کمپلکس کننده باعث می شود تا +AL3 به شکل رسوب در نیاید . تعیین پایان ته نشینی که با خنثی شدن اسیدیته ی کال محلول ( +AL3 و +H ) با باز قوی مقارن است با دقت کافی میسر است.

ب ) آلکالیمتری محلول اسیدی AL3+ بوسیله سود در حضور مازاد یون های فلئور ؛

برای استتار آلمینیوم از واکنش های تشکیل کمپلکس استفاده می کنند .
عوامل استتار کننده ی مورد استفاده در این آزمایش 1_ -F فلراید 2_ -C2O42 اگسالات ، میباشد .

استتار کننده ی مناسب تر آنی است که کمپلکس پایدار تری تشکیل دهد ، در غیر این صورت اگر کمپلکس پایداری خوبی نداشته باشد در جریان اضافه کردن -OH بعد از اتمام +H محیط ، آلمینیوم از کمپلکس جدا شده و مجددا رسوب آلمینیوم هیدروکسید دیده می شود . در این صورت جهش زیادی را نخواهیم داشت .

مقایسه : بین استتار کننده های مختلف آنی مناسب تر است که در طول تیتراسیون رسوبی تشکیل نشود ، و در این جا یون فلوراید پایدار تر خواهد بود .

AL3 + 6F - -----> ALf6 -3

بدین ترتیب در جریان آلکالیمتری این مرحله فقط +H مربوط به اسید قوی تینر می شود و حجم -OH مورد نیاز برای اسید قوی بدست می آید . ALF6 -3 کمپلکس پایدار تری است .

ج ) آلکالیمتری محلول اسیدی AL3+ بوسیله سود در حضور مازاد یون های اگزالات ؛

+AL3 را بوسیله ی اگزالات استتار می کنیم اما مقداری از +AL3 با اگزالات کمپلکس داده و مقداری از آن به صورت آزاد در نمونه باقی می ماند و در جریان آلکالیمتری با - OH وارد واکنش شده و رسوب AL(OH)3 تشکیل می شود . ولی بدلیل مزاحمت اگزالات روی +AL3 حلالیت رسوب زیاد می شود .

PH پایان خنثی شدن +H در 7 است در حالی که + AL3 در حوالی پی اچ 5 شروع به رسوب گذاری می کند . بنابر این تعیین آغاز ته نشینی + AL3 با دقت کافی نخواهد یود برای دقیق کردن آن + AL3 را استتار می کنیم .



محاسبات :
KSP = |AL3 +| . | OH- |**3 solv
برای تعیین غلظت |OH- |3 کافی است PH آغاز رسوبگذاری را بدست آوریم بعد آن را به POH تبدیل کرده و بعد غلظت هیدروکسید را بدست آوریم .
برای تعیین غلظت +AL3 بر اساس آنچه که آزمایش کرده ایم حجم هیدروکسید +AL3 را داریم آن را تبدیل به غلظت در لحظه ی رسوب گذاری می کنیم .
KSP را در حالت هایی خواهیم داشت که رسوب تشکیل شود . در الف ، ج KSP خواهیم داشت ، ثابت تعادل یا KSP ای که از آزمایش ج و در حضور اگزالات C2O4 2- معروفبه 'K مشروط به حضور یک عامل شیمیایی است .




نویسنده : *مینا*
منبع : سایت علمی نخبگان جوان njavan.com

[*مینا*]

2_ تیتراسیون آلکالیمتری محلول نمک دی سدیمی . EDTA: اتیلن دی آمین تترا استیک اسید
کاربرد الکترود های انتخابی یون ( ISE ) ؛ استفاده از الکترود شیشه برای اندازه گیری فعالیت یون های +H3O در آلکالیمتری نمک دی سدیمی EDTA و رسم منحنی تعیین عیار ؛



وسایل مورد نیاز:
_ PH متر ، بورت ، پی پت های ژوژه ، بشر و بهم زن مغناطیسی
_ محلول -H2Y2 آزمایشی با عیار مجهول .
_ محلول NaOH معلوم العیار .
_ محلول کلرور کلسیم مولار .
_ شناساگر فنل فتالئین و محلول بافر جهت تنظیم PH متر .

سه سری آزمایش انجام خواهیم داد که تئوری های آنها در این پست ذکر خواهد شد :

الف ) عدم تقویت EDTA :

EDTA اتیلن دی آمین تترا استیک اسید ( اتیلن دی نیتریلو ) تترا استیک اسید نیز نامیده می شود که به صورت EDTA مختصر شده است و ساختار زیر را دارد

این مولکول شش مکان بالقوه برای پیوند با یون های فلزی دارد . چهار گروه کربوکسیل و دو گروه آمین . در نتیجه یک لیگند 6 دندانه است . EDTA یک اسید 4 ظرفیتی است و چهار عامل کربوکسیلیک دارد و به صورت H4y ، (که در آن y بنیان آنیونی است )نشان داده می شود . و طی چهار تفکیک متوالی +H آزاد کرده به عنوان تیتران نیز استفاده می شود : PKa = 2.1_2.7_6.2_10.4

زمانی که EDTA در آب حل می شود درست شبیه یک آمینو اسید گلیسین عمل می کند به این صورت یک یون دو قطبی تشکیل می دهد که ساختار زیر را دارد :

توجه شود که این گونه دارای بار خالص صفر است و چهار پروتون قابل تفکیک دارد که دو تا از آن ها به دو گروه کربوکسیل و دو تای دیگر به دو گروه آمین مربوط اند .اولین و دومین مراحل تفکیک به تتیب با از دست دادن پروتون گره های کربوکسیلیک اسید صورت می گیرد ، سومین و چهارمین مرحله شامل تفکیک گروه های آمین پروتون دار شده است .

جالب توجه است که دو ثابت تعادل اول از نظر اندازه تقریبا یکسانند و این می رساند که دو پروتون درگیر در تفکیک متعلق به دو انتهای مخالف این مولکول طویل اند . لذا جدا کردن فیزیکی این پروتون ها ، بار منفی بوجود آمده بر اثر تفکیک اولین پروتون مانع بزرگی برای برداشتن دومین پروتون نخواهد بود . در حالی که چنین برداشتی را برای تفکیک دو پروتون دیگر که خیلی نزدیک ترند به گروه های منفی کربوکسیلات حاصل از تفکیک قبلی ، نمی توان داشت .
EDTA با یون های دیگر فلزی بدون توجه به بار آن ها در یک نسبت 1:1 ترکیب می شود اهمیت این واکنش گر نه تنها به دلیل تشکیل کی لیت با تمام کاتیون هاست بلکه به خاطر این است که اکثر این کی لیت ها آنقدر پایدارند که اساسی را برای روش های حجم سنجی بنا نهاده اند . بدون شک این پایداری زیاد به علت وجود چندین مکان کمپلکس دهنده ی درون مولکول است که به یک ساختار قفس مانند منجر میشود و کاتیون را در خود محصور و از دسترس مولکول های حلال دور نگه می دارد و ای ، هدف آزمایش کمپلکسو متری است . تعیین غلظت محلول کاتیون بوسیله EDTA .


چند ویژگی ای که EDTA دارد :
1_ به واسته ی گروه های عاملیش خواصیت کمپلکس کردن را دارد
2_ به واسته ی این که از چند م.قعیت این لیگاند می تواند با کاتیون متصل شود به آن شلاته کننده می گویند
3_ در بسیاری از تیتراسیون های کمپلکسو متری از این ترکیب به عنوان تیتراین استفاده می شود
4_ فرمول خلاصه شده ی آن H4Y می باشد و به واسته ی وجود 4تا H خاصیت اسیدی دارد و منتاظر با هر ثابت تعادل محیط اسیدی آن یک مقدار PKa داریم
5_ این ترکیب در آب عملا نا محلول است پس برای تهیه ی محلول های آن از نمکش استفاده می شود
6_ اگر می شد که با وزن کردن مقدار مشخصی از نمک و به حجم رساندن آن غلظت دقیق مورد نیاز را بدست آورد آن گاه این ترکیب جز مواد استاندارد اولیه می شد اما EDTA استاندارد نیست و بعد از تهیه ی محلولی از آن باید تعیین ایارش کرد .

یک روش تیتر EDTA ، تیتر با محلول معلوم العیار +Zn است که واکنشش واکنش تشکیل کمپلکس است .
اگر به ترکیب EDTA به عنوان باز نگاه کنیم باید امکان تیتراسیون اسیدیمتری را بررسی کنیم PKa های بازی آن برابر است با 2.1 _2.7 . خطای مجاز تیتراسیون 0.01 و میزان جهش 4 واحد است هر چه جهش از 4 واحد بیشتر باشد ، خطا از 0.01 کمتر خواهد بود با این شرایط اسیدیمتری امکان پذیر نخواهد بود .
بررسی امکان آلکالیمتری : PKa های اسیدی آن برابر است با 6.2 _ 10.4 با جهش PH برابر با 4.2 بنابراین با دقت مناسبی می شود محلول EDTA را آلکالیمتری کرد به هدف تعیین غلظت محلول EDTA



ب ) تقویت کامل : تعیین دقیق تر غلظت محلول EDTA :

به واسطه ی اهمیت دقیقی که غلظت EDTA دارد حتی 1% خطا هم که با قبول dPH = 4 بدست آمده قابل قبول نیست . چرا که قرار است از EDTA به عنوان تیتران در کمپلکسو متری استفاده شود پس نیاز است که دقت را بالا ببریم .
یکی از راه های افزایش دقت ، زیاد کردن جهش PH در نقطه ی هم ارزی است و برای این منظور اگر PH شروع را کمتر کنیم .یعنی اسیدیته ی EDTA تقویت شود جهش PH و دقت افزایش خواهد یافت .
مطابق اصل لوشاتولی اگر تغییری به یک سیستم در حال تعادل اعمال شود ، تعادل در جهتی جابجا خواهد شد که اثر تغییر را جبران کند .
واکنش های تشکیل کمپلکس را می توان برای تقویت اسید به کار برد :
برا آن کاتیونی را به محلول اضافه می کنیم که با بنیان آنیونی EDTA یا باز مزدوج آن بتواند تشکیل کمپلکس پایدار دهد و نتیجه ی این واکنش جابجایی تعادل به سمت راست خواهد بود .
سوالی که مطرح است این است که کدام یک از کاتیون ها این ویژگی را دارند ؟ آیا همه ی آنها ؟یا باید ویژگی خاصی داشته باشند ؟ در جواب باید گفت که 1_ کاتیون مورد نظر باید کمپلکس پایدار با بنیان آنیونی EDTA تشکیل دهد 2_ خودشان خاصیت اسیدیته نداشته باشند ... کاتیون هایی که این ویژگی را دارند به گروه فلزات قلیایی خاکی تعلق دارند .

طی این واکنش اسید ضعیف را به قوی تبدیل کردیم که این عمل را تقویت اسیدیته ی EDTA گویند .

اگر مقدار کلسیم را به صورت مازاد به محلول اضافه کنیم به این نوع تقویت ، تقویت کامل می گویند یعنی غلظت کلسیم مازاد بر مقدار مورد نیاز است .

V1 حجم - OH مصرفی برای خنثی سازی EDTA بدون تقویت بوده و V3 حجم سود مصرفی برای EDTA بدون تقویت و EDTA تقویت شده .

طول سکو که نشان دهنده ی حجم تیتران مصرفی است دو برابر شد ( در مرحله ی اول به جای یک مول EDTA پروتون آزاد می شود در حالی که این جا ما به ازای یک مول EDTA دو مول پروتون آزاد شد ، بنابر این طول سکو دوبرابر خواهد شد )

نتیجه : جهش PH در نقطه ی هم ارزی فزایش خواهد یافت ، یعنی خطا کمتر و دقت تعیین غلظت بیشتر خواهد شد .


ج ) تقویت ناقص EDTA :

در این قسمت از آزمایش نیز به منظور تقویت از +Ca2 استفاده می شود اما این بار به اندازه ی مازاد نمی ریزیم ، بلکه در حدی که غلظت کلسیم کمتر از EDTA باشد .در نتیجه بخشی از EDTA تقویت می شود و مقداری هم به صورت ضعیف باقی می ماند . با این شرایط دو اسید در محیط خواهد بود که ابتدا اسید قوی تر یعنی +H خنثی می شود.
هدف از تقویت ناقص نیز تعیین غلظت کلسیم است در حالی که در تقویت کامل اندازه گیری غلظت کلسیم به دلیل مازاد بودن وعدم اسیدیته قوی امکان پذیر نیست و تمام کلسیم آزاد نیست که بشود ؛آن را اندازه گیری کرد .



منبع : سایت علمی نخبگان جوان
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

هدایت سنجی HAC ( مستقیم و در حضور NH3 ) و H2SO4 :
کاربرد در تشخیص نقاط پایان اندازهگیری ؛


اساس :
محلول هاي يوني مي توانند همانند اجسام رسانا ، الکتريسيته را از خود عبور دهند . وقتي اختلاف پتانسيل متناوب ثابتي را بين دو الکترود شناور در محلول هاي يوني اعمال مي کنند واکنش هاي الکترو شيميايي اکسيداسيون و احيا در سطح الکترود ها ظاهر نشده و جريان فارادي بوجود نمي آيد . ولي جرياني از محلول عبور مي کند که از مهاجرت متناوب يون ها در ميدان الکتريکي موجود بين دو الکترود نشات مي گيرد .اين شدت جريان معياري از هدايت الکتريکي يا رسانايي محلول بوده مقدار آن تابع غلظت است ، تحرک و بار الکتريکي يون هاي موجود در محلول و برخي ويژگي هاي حلال ، نظير ويسکوزيته ي آن مي باشد .

رسانايي محلول تابع قانون اهم بوده و با عکس مقاومت محلول برابر است : X=1/R
بايد دانست که در ايجاد رسانايي محلول ها ، تمام ذرات باردار موجود در محلول شرکت نموده و جايگزيني يکي از آن ها با يک يون ديگر موجب تغيير رسانايي محلول مي گردد . اين امر اجازه مي دهد پيشرفت واکنش هايي را که در جريان آن ها ترکيب يوني محيط دستخوش تغيير مي شود با اندازه گيري مداوم رسانائي محيط دنبال نموده و با رسم منحني تغييرات X=F به تشخيص نقطه ي پايان موفق شدچنين روشي را به نام تعيين عيار هدايت سنجي مي نامند که از آن در تشخيص نقطه ي پايان اندازه گيري هاي اسيد _باز ، اکسيداسيون _ احيا ، ته نشيني ،پيدايش کمپلکس و نيز واکنش هاي مبادله ي يون و استخراج بهره مي گيرند .

بطور کلي هدايت الکتريکي يک محلول را مي توان با رابطه ي زير نشان داد:

(X = A ( Ci . Vi .Zi

که در آن X نماینده ی رسانایی محلول ، A رقم ثابت ظرف هدایت سنجی ، Ci غلظت مولی هر یک از یون ها ، Vi هدایت یونی معادل هر یون و Zi بار الکتریکی هر یون می باشد . جدول زیر هدایت یونی معادل یون ها را نشان می دهد .

بر اساس این جدول ، محلول های حاوی اسید های قوی ، بیشترین رسانایی را خواهند داشت ، در حالی که محلول های حاوی اسید های ناتوان از رسانایی کمتری بر خوردارند . از سوی دیگر رسانایی اسید های قوی در جریان خنثی کردن آن ها بوسیله باز های قوی به تدریج کاهش یافته ، در نقطه ی پایان به کمترین حد خود می رسد و پس از آن با افزایش باز قوی ، مجددا رسانایی محلول افزایش می یابد در حالی که در جریان خنثی کردن اسید های ناتوان به وسیله ی باز های قوی ،رسانایی محلول از ابتدا افزایش یافته و پس از نقطه ی پایان ، این افزایش تشدید می شود .





شکل زیر ، رفتار منحنی های تعیین عیار هدایت سنجی را در جریان عیار سنجی های مختلف نشان می دهد :



1_ آلکالیمتری اسید قوی با باز قوی
2_ آلکالیمتری اسید ضعیف با باز قوی
4_ آلکالیمتری اسید ضعیف با باز ضعیف (آمفوتر )
5_ آلکالیمتری اسید قوی ( HCL ) و ضعیف (CH3COOH) بوسیله ی باز قوی (NaOH) .


وسایل مورد نیاز :

_ برای اندازه گیری رسانای محلول ها ،از هدایت سنج استفاده می شود . این دستگاه پل وتستونی است که یکی از بازو های آن را الکترود یا سلول هدایت سنج تشکیل می دهد . سه بازوی دیگر پل وتستون در درون دستگاه تعبیه شده است .شکل زیر طرحی از پل وتستون را نشان می دهد :

_ معرف های مورد نیاز عبارتند از :
* محلول اسید استیک آزمایشی
* محلول آمونیاک
* محلول سود تازه تهیه شده
* محلول سلفات آمونیوم آزمایشی
* محلول کلرور باریم
* محلول استات باریم


تئوری و اجرای آزمایش :

تیتراسیون هدایت سنجی یعنی کاربرد روش هدایت سنجی برای تعیین نقطه ی هم ارزی یک تیتراسیون .

برای داشتن تیتراسیون موفق باید 4 شرط در آن برقرار باشد :
1_ شرط سینتیکی ( سرعت مناسب )
2_ شرط ترمودینامیکی _ کمی بودن واکنش )
3_ مناسب از لحاظ استوکیومتری
4_ داشتن شناساگر مناسب جهت تعیین نقطه ی هم ارزی

اگر هرکدام از شرایط بالا برقرار نباشد نمی توان تیتراسیون را انجام داد و باید از روش غیر مستقیم برای مشخص کردن نقطه ی هم ارزی استفاده کرد . هدایت سنجی از روش های غیر مستقیم الکترو شیمیایی است و در آن بر اساس تغییرات هدایت درون محلول می توان مقدار ماده ی مورد نظر را اندازه گیری کرد .
رسانایی الکتریکی برای اجسام بسته به نوع آنها متفاوت خواهد بود : 1_ الکترونی خواهد بود برای فلزات 2_ الکترولیتی خواهد بود برای الکترولیت ها .
برای هر دو مورد رسانایی الکتریکی دارای قانون یکسانی خواهد بود ، و آن قانون یکسان قانون اهم است . R=E/I

استفاده از منبع اختلاف پتانسیل متناوب :
1_ برای این که جریان متناوب باشد ، به جای استفاده از منبع اختلاف پتانسیل مستقیم از منبع اختلاف پتانسیل متناوب استفاده می کنیم .
در منبع اختلاف پتانسیل متناوب ، در هر نیم پریود ، جهت قطب الکترودها فرق میکند و این باعث می شود که جریان متناوبی بدست آید ، که آن متناسب با رسانایی خواهد بود .
2_ اگر اختلاف پتانسیل اعمال شده بصورت مستقیم باشد ، یون های رسیده به الکترود ، این فرصت را خواهند یافت که در سطح الکترود واکنش الکتروشیمیایی انجام دهند ، بنابر این جریان ایجاد شده مخلوطی از جریان الکتروشیمیایی و جریان ایجاد شده در اثر هدایت خواهد بود . ولی وقتی اختلاف پتانسیل بصورت متناوب اعمال شود این فرصت به یون ها برای انجام واکنش الکترو شیمیایی داده نمی شود .

پل وتستون در حال تعادل :

شکل پل وتستون قبلی را در نظر بگیرید ،
گالوانومتر برای سنجش شدت جریان بکار برده می شود ، در لحظه ی اول وقتی که گالوانومتر عدد صفر را نشان می دهد ( یعنی اختلاف پتانسیل بین A و B صفر است ) پل وتستون در حال تعادل است و مقاومت مجهول را می توان بدست آورد .

R1R3 = R2Rx ====> Rx = R1R3/R2

در هدایت سنجی به جای مقاومت مجهول سل هدایت سنج قرار داده می شود . هدایت سنجی را به هدف تشخیص نقطه ی هم ارزی انجام می دهیم .

عوامل موثر بر روی هدایت :
هدایت وابسته به غلظت ، بار و هدایت یونی معادل یون مورد نظر می باشد
* هدایت یونی معادل بخاطر برهم کنش های یونی و تفاوت در میزان تحرک یون های مختلف بوجود می آید و در واقع وابسته به ماهیت یون مورد نظر می باشد .
* هدایت یونی محلول حاوی یک اکی والان از یون مورد نظر که در الکترود به فاصله ی یک سانتی متر از هم قرار دارند .
* ثابت سل ، نسبت فاصله ی دو سل هدایت سنج به مساحت آنها .
* جایی سراغ هدایت سنج می رویم که در خلال آزمایش تحول گونه های یونی را از حیث یا ماهیت داشته باشیم .

الف ) تیتراسیون آلکالیمتری استیک اسید : برای این تیتراسیون از PH متری هم میتوان استفاده کرد ولی به منظور آشنایی با هدایت سنجی از این روش استفاده می کنیم .
در ابتدا در داخل محلول : HAC <====> H+ + -AC


ب ) تیتراسیون آلکالیمتری HAC در حضور مقدار محدودی NH3 :

توجیه نمودار ::

توجیه روند الف ) در ابتدای تیتراسیون و قبل از افزودن سود به محلول ، هدایتی وجود خواهد داشت ناشی از تفکیک جزئی HAC که یون های +H و - AC را بوجود آورده است . بنابراین محلولی داریم که بخش اعظم آن HAC است و بخشی بصورت یون های تفکیک شده . وقتی NAOH به این محلول افزوده می شود ، در ابتدا سراغ + H و سپس سراغ HAC می رود . +H محدود و کمی که در ترکیب وجود دارد دارای هدایت بالایی است بنابر این قسمت اول نمودار تشکیل می شود ؛ سپس که +Na به سراغ HAC می رود قسمت دوم نمودار که دارای شیب کمتری است تشکیل می شود ؛ سپس + Na بصورت مازاد در ترکیب باقی می ماند و قسمت سوم نمودار تشکیل می شود .
نکته : نحوه ی سعود و نزول نمودار را هم می توانید از شکلی که رفتار منحنی های تعیین عیار هدایت سنجی را در جریان عیار سنجی های مختلف نشان می دهد (شکل قرار داده شده در بالا ) متوجه شوید .
توجیه روند ب )

HAC + NaOH ------> Na+ + AC- + H2O
NH4+ + NaOH ------> NH3 + Na+ H2O

در ابتدا در محلول دو اسید داریم که باعث افزایش هدایت ابتدایی می شود ، با افزودن +Na ، ابتدا به سراغ HAC که قوی تر است می رود طی واکنشی که بین این دو اتفاق می افتد یک گونه ی بی بار به یک گونه ی باردار تبدیل می شود و این باعث افزایش هدایت می شود ؛ بعد از اتمام HAC یون + Na به سراغ + NH4 می رود و از آن جایی که هدایت یونی معادل + NH4 بیشتر از + Na است باعث کاهش هدایت می شود ؛ و با اتمام + NH4 یون + Na به صورت مازاد و هدایت افزایش شدید می یابد .


ج ) تیتراسیون تشکیل رسوب ؛ تیتراسیون آلکالیمتری آنیون H2SO4 با محلول معلوم العیار BaCL2 :

BaCL2 + (NH4+ )SO4 2- -------> BaSO4 + 2NH4 CL

هدف از این آزمایش اندازه گیری غلظت سولفات موجود در محلول است .
در ابتدا به محلول اتانول اضافه می کنیم . چون باعث کاهش محلولیت BaSO4 می شود ، به این ترتیب که الکل قطبیت محلول را کم می کند تا مانع انحلال این رسوب شود .در ابتدا منحنی با شیب ملایم صعود خواهد کرد ، چون BaSO4 بصورت جزئی تفکیک می شود .با گذر از نقطه ی هم ارزی و مازاد باقی ماندن BaCL2 که یک الکترولیت قوی است ، هدایت افزایش می یابد .

منبع : سایت علمی نخبگان جوان
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

4 _ کاربرد پتانسیومتری در بررسی واکنش های تشکیل کمپلکس :
حالت کمپلکس های سیانور نقره ؛

اساس :
وقتی به محلول از +Ag ، سیانور قلیایی اضافه شود ، مطابق واکنش زیر ، رسوب سفید رنگ سیانور نقره تشکیل می شود :

Ag + + CN - ----------> AgCN

با ادامه ی افزایش سیانور رسوب تشکیل شده ، به دلیل پیدایش کمپلکس آرژانتو سیانور ، در مازاد معرف حل می شود ؛

برعکس اگر مجهول از KCN ، نیترات نقره اضافه شود ، ابتدا رسوبی ظاهر نمی شود و پیدایش رسوب منوط به کافی بودن غلظت + Ag است . واکنش ها را می توان در این مورد به طرز زیر نشان داد :

می توان پتانسیل محیط را در تمام موارد بالا با استفاده از یک الکترود شناساگر نقره اندازه گرفت . چنین الکترودی ، بسته به ترکیب محیط در نقش الکترود نوع اول یا نوع دوم فعالیت نموده و شناساگر فعالیت + Ag یا - CN خواهد بود . با اندازه گیری پتانسیل در جریان افزایش + Ag به محلول از KCN ، می توان به نتایج زیر دست یافت :
الف) تعیین فرمول کمپلکس( Ag ( CN با رسم منحنی تعیین عیار .
ب) تعیین ثابت تفکیک کمپلکس تشکیل شده با آنالیز منحنی تعیین عیار .
ج) تعیین حاصل ضرب محلولیت رسوب سیانور نقره با آنالیز منحنی تعیین عیار .


وسایل مورد نیاز :

_ دو الکترود نقره
_ پل نمکی حاوی نیترات پتاسیم اشباع در ژل آگار
_ پتانسیومتر برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل .
_ ظروف شیشه ای مورد نیاز
_ محلول سیانور پتاسیم آزمایشی
_ محلول سیانور پتاسیم
_ محلول نیترات سدیم
_ محلول نیترات نقره

توجه : سیانور پتاسیم سم بسیار خطرناکی است ، برداشت محلول های آن برای انتقال به ظروف آزمایشی حتما باید با استفاده از لاستیک پی پت انجام گیرد . اسیدی کردن محلول های سیانور ، بدلیل امکان خروج گاز سمی HCN بسیار خطرناک است و باید از اینکار جدا خودداری شود .



تئوری و اجرای آزمایش :

کاربرد ( اهداف ) پیل غلظتی:
الف) اگر غلظت گونه ی تاثیر گذار در اختلاف پتانسیل در یکی از نیم پیل ها مشخص نباشد با اندازه گیری اختلاف پتانسیل پیل می توان غلظت آن گونه را بدست آورد .
ب) بررسی برگشت پذیری تعادل مبادله ی الکترون ؛ رابطه ی نریت برای سیستم هایی قابل نوشتن است که تند و برگشت پذیر باشند . پس اگر اختلاف پتانسیل از رابطه ی نرست تبعیت کرد یعنی واکنش برگشت پذیر است
ج) پتانسیومتری غیر مستقیم ؛ مقدار پتانسیل مد نظر نیست ، بلکه پتانسیل ابزاری برای تعیین نقطه ی هم ارزی است.

مفهوم پتانسیومتری یعنی تشکیل یک پیل که از دو نیم پیل تشکیل شده و پتانسیل بین آنها بوسیله پتانسیومتر سنجیده می شود .هر پیل پتانسیل متناسب به خود را دارد که از مبادله الکترون و برقراری تعادل بوجود آمده است . سطح انرژی این تعادل با پتانسیل متناسب است که از رابطه ی نرست قابل محاسبه است.

پیلی مانند این را که نیروی الکتروموتوری آن از دو تعادل یکسان در دو خانه متفاوت حاصل می شود و تنها در غلظت جز باهم اختلاف دارند ، پیل غلظتی می گویند . پتانسیل این پیل مستقل از E0 هاست چون تعادل مبادله ی الکترون در هر دو یکسان است .

نقره سنجی - CN ؛ روش پیوسته :
به تیتراسیون هایی نقره سنجی می گویند که تیتران + Ag استاندارد معلوم العیار است . در مورد آرژانتی متری - CN ، آنالیت - CN است . در هر مرحله از افزودن + Ag واکنش های زیر انجام می گیرد :

این واکنش تا زمانی که در محلول CN- آزاد داریم انجام می گیرد:

Ag + + 2CN - --------> Ag (CN)2 - 1

رسوب نامحلول ، کمپلکس دو هسته ای :

Ag + + Ag(CN)2 - -------------> Ag[ Ag( CN)2] 2

نقره اضافه شده بد از این که تمام - CN مصرف شد سراغ - Ag ( CN ) 2 می رود و با آن واکنش انجام می دهد .

توجیه روند نزولی تغیرات پتانسیل :
محلولی که شامل -CN است دچار تغییر ترکیب می شود ، اما + CAg ثابت باقی خواهد ماند و پتانسیل آن ثابت است و به عنوان نیم پیل شاهد یا مرجع به کار می رود و عوامل تغییر دهنده پتانسیل در این الکترود تاثیر ندارد . اما الکترود 2 پتانسیل متغییری دارد چون ترکیب آن تغییر می کند و به آن الکترود شناساگر گویند . در الکترود شناساگر + Ag آزاد نداریم بلکه تا Veq1 تمام + Ag بصورت کمپلکس آنیونی در می آید .
بعد از لحظه ی تعادل دوم نیز پتانسیل از غلظت مازاد + Ag تبعیت خواهد کرد .

کاربردهای این پتانسیومتری غیر مستقیم : هدف جانبی : تعیین غلظت سیانور است . در لحظه ی تعادل اول N/2 = M و در لحظه ی تعادل دوم N = M برای سیانور خواهد بود . هدف اصلی : تعیین تشکیل کمپلکس سیانور نقره است .
با استفاده از این آزمایش می توان عدد کئوردیناسیون کمپلکس را نیز محاسبه کرد به شرطی که غلظت های + Ag و - CN مشخص باشد در این صورت با داده های حاصل از جهش اول و تکمیل فرآیند تشکیل کمپلکس n بدست می آید .
پایداری کمپلکس نیز از روی Kc آن قابل دریافت است .

روش ارائه شده در بالا قالب تیتراسیونی ناپیوسته نام دارد چرا که با افزایش تدریجی به صورت پیوسته محلول های مختلفی تولید کردیم .

_ روش غیر پیوسته : در این روش غلظت های مختلفی از - CN و - Ag (CN)2 خودمان تهیه می کنیم . تعدادی بالن برداشته و به همه مقدار مشخصی از + Ag اضافه می کنیم . سپس به همه ی آن ها به جز یک مورد مقدار مشخص ، متغیر و مازاد بر نقره ، - CN می ریزیم . مازاد بودن - CN باعث تکمیل فرایند تشکیل کمپلکس می شود اگر رسوبی تشکیل شود باید هم زد تا از بین برود . محلول فاقد - CN الکترولیت خانه ی شاهد خواهد بود و بقیه بالنها هر کدام هر بار در نقش الکترولیت های خانه ی شناساگر خواه8ند بود و با اتصال آن ها به هم در قالب یک پیل اختلاف پتانسیل هرکدام قابل ثبت خواهد بود . به این روش غیر پیوسته روش مازاد لیگند نیز گفته می شود .
چون - CN مازاد است به هر اندازه که در هر بالن + Ag ریخنه ایم تبدیل به کمپلکس شده و غلظت های برابر دارند .

عامل شیمیایی مزاحم در تعادل اول - CN و در تعادل دوم - Ag(CN)2 است .

4عامل موثر روی تعادل مبادله ی الکترون : 1_ دما 2_ غلظت 3_ واکنش شیمیایی 4_ تحرک یونی




قابل توجه است که نحوه ی محاسبات رو نیاوردم ، به امید این که خود شیمی دان ها که تا این مرحله از دانشگاه رسیده اند ، توانایی محاسبات رو دارند .




منبع : سایت علمی نخبگان جوان
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

5_ ترسیم منحنی های نوترالیزاسیون به روش پتانسیومتری و بکمک الکترود شناساگر کینهیدرون .

اساس : می توان تغییرات ph را در جریان نوترالیزاسیون به کمک یکی از الکترودهای شناساگر ph دنبال کرد . اهم الکترود های شناساگر ph عبارتند از :
الف) الکترود هیدروژن
ب) الکترود غشائ شیشه
ج) الکترود های شناساگر ردوکس .
الکترود های نوع اخیر یعنی الکترود های شناساگر ردوکس ، نیم پیل هایی از نوع ردوکس می باشند که پتانسیل آن ها از PH محیط تبعیت می کند . از مهمترین این دسته از الکترود ها می توان الکترود کینهیدرون را نام برد که پتانسیل آن در فاصله ی PH<10 به طرز زیر به PH محیط بستگی دارد .

Q + 2e + 2H+ <-----> H2Q (1



2)

اگر نسبت Q/H2Q برابر با یک باشد ( حالت استاندارد ) در این صورت پتانسیل نیم پیل بالا بر اساس رابطه ی زیر با PH تغییر می کند .

بنابر این می توان با اضافه کردن مقدار معینی از کینهیدرون ( کمپلکس کینون _ هیدروکینون ) به محلول آزمایشی و قرار دادن یک الکترود زنگ نزن ( مانند پلاتین ) اقدام به تهیه ی الکترود شناساگر PH کینهیدرون کرد . لازم به تذکر است در PH>10 رابطه ی 3 صادق نبوده و رابطه نشان دهنده ی تغییرات پتانسیل بر حسب حجم و رابطه ی خطی واری نمی باشد ( به کتاب اصول شیمی تجزیه جلد اول مراجعه شود )

وسایل مورد نیاز :
_ پتانسیو متر
_ الکترود پلاتین
_ الکترود شاهد
_ بهم زن مغناطیسی
_ محلول 0.01 نرمال کینهیدرون در آب
_ محلول کلرور سدیم0.2 مولار
_ محلول بورات سدیم 0.001 مولار
_ محلول سود سوز آور 0.01 مولار

تئوری و اجرای آزمایش :

این الکترود شناساگر به گونه ی + H است و محلول آن حاوی غلظت های برابری از کینون و هیدرو کینون است .

به محلول حاوی غلظت های برابری از Q و H2Q کمپلکس کین هیدرون گفته می شود .
* کینون و هیدروکینون زوج های ردوکس هستند .

H2Q اسد است و در PH های متفاوت دارای فرم های متفاوتی خواهند بود .
ولی Q نه خاصیت اسیدی دارد و نه بازی ، پس پی اچ هیچ تاثیری روی آن نخواهد داشت
* از آنجایی که الکترود مربوط به Q و H2Q ما باید H2Q را به همین فرم داشته باشیم و نه فرم دیگر ، بنابر این باید پی اچ کمتر از 10 را انتخاب کنیم .

الکترود مربوط به این محلول باید فلز نجیبی مثل پلاتین باشد تا در تعادل مبادله ی الکترون مربوطه شرکت نکند .


از آنجایی که در الکترود کینهیدرون |Q| = |H2Q| می باشد برای پتانسیل تعادل خواهیم داشت :

این Eeq هم همان 'E0 است چون 'E0 زمانی است که غلظت تمامی اجزائ به جز جزئ دخیل برابر واحد باشد .
در محلول حاوی غلظت های برابر از کینون و هیدروکینون ، یک الکترود ، الکترود پلاتین است ( بستر انجام واکنش الکترو شیمیایی ) و الکترود دیگر الکترود نقره به عنوان الکترود شاهد SCE میباشد ، است .

انواع الکترود ها :
الکترود هیدروژن _ الکترود شناساگر زوج ردوکس _ غشای شیشه ای .
در ابتدا الکترود هیدروژن شناخته شده بود ولی این الکترود به خاطر گاز هیدروژن بسیار خطرناک است . به همین دلیل به فکر جایگزینی برای آن افتادند . زوج های ردوکس که غلظت آن ها تابع PH باشد می تواند جایگزین مناسبی باشد . مثل کینون و هیدروکینون که تقریبا محدوده ی PH خوبی نیز دارند .
البته غشای شیشه ای به علت داشتن محدوده ی وسیع تر 0_14 مناسبتر است ، ولی در محلول های آبی که به غشای شیشه ای دسترسی نداریم و یا در محلول های غیر آبی که منجر به خراب شدن الکترود شیشه ای می شود ، از الکترود کین هیدرون استفاده خواهیم کرد .

سوال ؟ اگر در ترسیم منحنی نوترالیزاسیون اسید کلریدریک و اسید استیک ، به جای محلول بورات از محلول سود استفاده می کردیم ، آیا باز هم تعیین PKa به کمک منحنی امکان پذیر بود ؟
از آ« جایی که H2Q یک اسید است ، باز قوی می تواند +H های آن را گرفته و باعث تخریبش شود و در نتیجه این باعث می شود که نسبت مساوی Q و H2Q از بین برود و بنابراین PH بالا خواهد رفت و در نهایت رابطه ی پتانسیل بدست آمده در این باره صادق نخواهد بود و بدین طریق نمیتوانیم PKa ها را اندازه گیری بکنیم .
و از طرفی بعد از نقطه ی تعادل و خنثی سازی +H توسط-OH ، مازاد آن موجب افزایش PH تا بزرگتر از 10 خواهد شد ، و در این صورت ما نقطه ی X=2 را نخواهیم داشت ، در صورتی که برای بدست آوردن PKa نیاز به این نقطه داریم .
پس بدین طریق نمی توان PKa را بدست آورد .



منبع : سایت علمی نخبگان جوان
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

6_بررسی تاثیر تغییرات PH محیط بر پتانسیل الکترود ؛
اندازه گیری هیدرو کینون بوسیله ی محلول سنجیده ی سلفات سریک و محلول سنجیده ی ید در PH های متفاوت ،

اساس : پتانسیل الکترود شناور در محلول حاوی برخی سیستم های الکترو شیمیایی ، از PH محیط تبعیت می کند بعنوان مثال می توان سیستم کینون _ هیدرو کینون را متذکر شد :

Q + 2e + 2H+ <-----> H2Q


=

بنابر این توانایی H2Q در نقش یک احیا کننده به تبعیت از PH محیط تغییر میکند و با افزایش PH بر قدرت احیا کنندگی آن افزوده شده و اکسیداسیون آن تسهیل می گردد . می توان تغییر قدرت احیا کنندگی هیدروکینون را بصورت تغییر میزان جهش پتانسیل در نقاط تعادل تعیین عیارر های پتانسیومتری هیدرو کینون بوسیله ی اکسید کننده های مناسب مشاهده کرد . با استفاده از همین منحنی های تعیین عیار پتانسیومتری است که می توان تاثیر تغییرات PH را بر پتانسیل سیستم Q/H2Q مورد بررسی قرار داد .

معرف ها و وسایل مورد نیاز :
_ محلول تامپون دی کلرو استیک .
_ محلول تامپون دی سلفوریک مولار .
_ محلول تامپون مونو کلرو استیک .
_ محلول تامپون استیک .
_ محلول سلفات سریک
_ محلول ید .
_ محلول هیدروکینون .
_ PH متر
_ پتانسیومتر
_ الکترودهای شیشه ، شناساگر پلاتین شاهد کالومل .


تئوری و اجرای آزمایش :

توضیحات این قسمت تقریبا شبیه توضیحات آزمایش شماره ی 5 هست ، پس دیگه موارد تکراری رو نمی نویسم ...

نکات :

در این آزمایش از تیتران ید در مقابل تامپون استات _ از تیتران ید در مقابل تامپون بی کربنات _ از تیتران کرومات پتایم در مقابل تامپون دی سولفوریک استفاده کردیم ، اما چیزی که جای سوال داره اینه که :
؟ علت عدم استفاده از دی کرومات در مقابل تامپون استات و بی کربنات چیست؟
از اکسید کننده های اکسیژن دار در محیط های اسیدی و شدیدا اسیدی باید استفاده شود .


با توجه به واکنش نیز مشخص می شود که لزوم احیای دی کرومات حضور در محیط اسیدی است ولی در غیر این صورت اگر محیط قلیایی باشد و یا حتی از اسیدی کمی برخوردار باشد در این صورت واکنش به سمت تولید دی کرومات یعنی به سمت اکسید شد کروم 3 پیش خواهد رفت و این بر خلاف آن چیزی است که ما می خواهیم ، در این جا نیز بافر های استات و بی کربنات دارای پی اچ بالایی هستند .

؟ معایب و مزایای الکترود غشای شیشه و الکترود کینون_ هیدرو کینون :
1_ محدوده ی PH : این محدوده برای الکترود غشای شیشه بیشتر ( 0_14 ) از الکترود کینون _ هیدروکینون ( 0_10 ) است و این یک مزیت است .
2_ منشا E : برای الکترود غشای شیشه تعادل مبادله ی یون ولی برای کینون هیدروکینون تعادل مبادله ی الکترون است .
عیب دیگر غشای شیشه خطای قلیایی در PH های بالا است این خطا باعث می شود که غشا -OH را بجای +H از خود عبور دهد و PH های قرائت شده کم تر از مقدار حقیقی باشد .

منبع : سایت علمی نخبگان جوان
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

7 _ تعیین عیار های پتانسیومتری ؛
تشخیص پتانسیومتری نقطه تعادل در اندازه گیری سریمتری آهن دو ،

اساس : وقتی مجهولی از آهن دو در محیط اسیدی از سلفات سریک افزوده شود واکنش زیر انجام می گیرد :

+Fe 2+ + Ce 4+ <====> Fe 3+ + Ce 3

الکترود پلاتین شناور در چنین محلولی ، قبل از نقطه ی تعادل ، پتانسیل تعادل سیستم را بنحوی می گیرئ :

و پس از نقطه ی تعادل ، در حضور مازاد +Ce 4 ، الکترود پلاتین پتانسیل تعادل سیستم را نشان می دهد

تبعیت پتانسیل الکترود از دو سیستم متفاوت در دو سوی نقطه تعادل ، موجب تغییر سریع پتانسیل در این نقطه و امکان تشخیص نقطه ی تعادل با اندازه گیری مداوم تغییرات پتانسیل در جریان آزمایش می گردد . برای تشخیص نقطه ی تعادل می توان از روش های گوناگون پتانسیومتری بشرح زیر استفاده کرد ::
_ پتانسیومتری با شدت جریان صفر و یک الکترود شناساگر پلاتین ( الکترود قطبی نشده )
_ پتانسیومتری با شدت جریان صفرو دو الکترود شناساگر پلاتین( الکترود های قطبی نشده )الکترود های غیر هم سطح و غیر هم جنس.
_ پتانسیومتری با شدت جریان کوچک i+ و در یک الکترود شناساگر پلاتین در نقش آند ( الکترود قطبی شده )
_ پتانسیومتری با شدت جریان کوچک i- و در یک الکترود شناساگر پلاتین در نقش کاتد ( الکترود قطبی شده )
_ پتانسیومتری با شدت جریان کوچک i + - و در الکترود شناساگر پلاتین ( الکترود های قطبی شده ) . در این جا دو الکترود هم سطح و همجنس هم می توان استفاده کرد.


معرف ها و وسایل مورد نیاز :
_ محلول سلفات سریک آمونیاک
_ محلو محلول فروی آمونیاک
_ الکترود شناساگر پلاتین
_ الکترود شاهد نقره _ کلرور نقره و یا کالومل
_ پتانسیومتر یا میلی ولتمتر
_ دستگاه رئوستات برای برقراری شدت جریان های کوچک و ثابت در مدار
_ بهمزن مغناطیسی .

اشکال زیر نحوه ی سوار کردن دستگاه ها را در دو روش مختلف i=0 و i = + - i نشان می دهد :

............


تئوری و اجرای آزمایش :

همان گونه که در بالا اشاره شد تیتراسیون های پتانسیومتری یا همان پتانسیومتری غیر مستقیم در دو دسته کلی قابل دسته بندی است ، در دسته الف ) جریانی از مدار عبور نمی کند و پتانیسل ها همان پتانسیل تعادلی است چرا که واکنش الکترو شیمیایی انجام نمی شود . در دسته دوم ب ) جریان کوچکی از مدار عبور می کند که می تواند ماهیت آندی + یا کاتدی - را داشته باشد و بواسطه ی عبور این جریان واکنش الکتروشیمیایی در سطوح انجام می گیرد .
_ پتانسیومتری با الکترود های غیر قطبی معمول تر از روش ب است چرا که به ابزار های ساده ای مثل پتانسیومتر ، الکترود شاهد و شناساگر دارد .

سریمتری آهن دو :
سریمتری به تیتراسیون هایی گفته می شود که تیتران در آن ها محلول معلوم العیار +Ce4 است . در این آزمایش آنالیت +Fe2 است . این تیتر از نوع اکسدیمتری است بواسطه ی اکسنده بودن +Ce4 و واکنش تیتراسیون آن از نوع واکنش مبادله الکترون یا ردوکس است .

الف) الکترود ها ؛ یکی شناساگر ، یکی شاهد ( i = 0 ) :
هدف از تیتراسیون ها تعیین نقطه ی هم ارزی است تا از روی آن غلظت +Fe2 محاسبه شود .
* توجه به ترکیب محلول باعث می شود تا منحنی تیتراسیون را درست رسم کنیم و در منحنی تیتراسیون 4 نقطه ی مهم وجود دارد که ترکیب محلول دچار تغییر می شود .

**در X = 0 آهن دو و هیدرید وجود دارد ، پتانسیل غیر واقعی بوده و از رابطه ی ER بدست می آید
**در X بین صفر و یک ذوج ردوکس وابسته به یک سیستم می باشد ، مواد موجود : آهن دو ، آهن سه ، سلنیم سه ، هیدرید می باشد . پتانسیل واقعی است و از رابطه ی نرنست تبعیت می کند .
**در X=1 آهن سه و سلنیم سه وجود دارد ، زوج ردوکس وابسته به دوسیستم متفاوت است و پتانسیل غیر واقعی بوده و از ER بدست می آید
** در X>1 سلنیم 4+ ، سلنیم 3+ ، آهن 3+ وجود دارد ، زوج ردوکس وابسته یک سیستم استو پتانسیل واقعی است و از رابطه ی نرنست تبعیت می کند


نکته : در محیط های قیایی نمی شود از +Ce4 استفاده کرد ، در محلول اجزای ردوکس داریم ، پس الکترودی که پتانسیلش تابع ذوج ردوکس باشد مورد استفاده است : الکترود فلزی نوع دوم .
ER پتانسیل وابسته به جریان ته مانده است .
در X=2 مقدار پتانسیل با E سیستم برابر می شود . در دو برابر حجم مصرفی تا نقطه ی هم ارزی پتانسیل به پتانسیل سیستم می رسد .
در پتانسیومتری غیر مستقیم وقتی یک الکترود شاهد و یک الکترود شناساگر داریم میزان جهش را می توان ار اختلاف Eo های بوجود آمده در نقطه ی قبل و بعد ار هم ارزی بدست آورد .

اگر سه حالت داشته باشیم پتانسیل تعادل از نوع غیر واقعی خواهد بود :
1_ فقط یکی از اجزای ردوکس به تنهایی در محلول باشد .
2_ زوج ردوکس وابسته به دو سیستم متفاوت داشته باشیم .
3_ زوج ردوکس وابسته به یک سیستم کند و برگشت ناپذیر باشد .

ب) الکترود ها هر دو شناساگر پلاتین ( i = 0 ) :
در اینجا چون جنس الکترود ها را یکی گرفتیم بنابر این باید سطحشان متفاون باشد

_ پتانسیل های تعادل واقعی Eeq از جنس و سطح الکترود ، مستقل اند .
_ پتانسیل های تعادل غیر واقعی ER وابسته به جنس و سطح الکترود اند .

در این الکترود ها پتانسیل الکترود های شناساگر غیر واقعی است ، با توجه به وابستگی پتانسیل تعادل غیر واقعی به جنس وسط ، اختلاف پتانسیل خواهیم داشت .

تنها موردی از محور های پتانسیل است که محور را مدرج نمی کنیم !

**در X=0 پتانسیل غیر واقعی است و تشخیص مقدار دقیق آن مقدور نیست ( اما مقدارش کم است )
** در x بین صفر و یک : پتانسیل واقعی است و مقدار آن صفر است .
** در X=1 پتانسیل غیر واقعی است و مقدار کمی دارد .
** در X>1 پتانسیل واقعی است و مقدار آن صفر است .

توجیه : پتانسیل ها واقعی هستند چون زوج ردوکس وابسته به سیستم تند و برگشت پذیر داریم ، مقدار پتانسیل صفر است چون پتانسیل های واقعی به جنس و سطح الکترود وابسته نیستند ، و چون در این قسمت از آزمایش الکترود ها را یکی در نظر گرفتیم بینشان اختلاف پتانسیلی نخواهد بود ( بین دو الکترود غیر یکسان اختلاف پتانسیل خواهیم داشت )

توجیه : پتانسیل های غیر واقعی وابسته به جنس و سطح الکتروداند ، در این قسمت از آزمایش الکترود ها هم جنس اند اما سطح متفاوتی دارند پس به مقدار کمی جریان وجود خواهد داشت ، که اگر جنس الکترود ها را هم متفاوت در نظر می گرفتیم نتیجه ی بهتری بدست می آوردیم .


ادامه در پست بعد ....



منبع : سایت علمی نخبگان جوان
نویسنده : *مینا*

[*مینا*]

ادامه ی تئوری آزمایش فوق ...

توجه : پتانسیل تعادل، مربوط به زمانی است که جریان مربوط به نیم پیل صفر باشد .

ج) الکترود ها ؛ شناساگر در نقش آند ، شاهد در نقش کاتد ( i=/= 0 )
دستگاه پلاریزور برای اعمال جریان بسیار اندک میکرو آمپر استفاده می شود .خروجی پلاریزور به پتانسیومتر وصل می شود . اگر از الکترود شناساگر جریان وارد مدار شود شناساگر در نقش آند خواهد بود و الکترود شاهد در نقش کاتد .
در الکترود های شاهد Ref جزئ الکترود های به طور ایده آل غیرقطبی است . یعنی چه جریان عبور کند و چه جریان نداشته باشیم پتانسیل این الکترود ها از حالت تعادل فرق نمی کند . علت :: 1_ پلاریزاسیون سینتیکی در آن ها رخ نمی دهد چون تعادل مبادله الکترون تند و برگشت پذیر است 2_ پلاریزاسیون غلظتی هم ندارد ، مقدار اجزائ تشکیل دهنده غلظت هایشان زیاد است .
هر گونه ای که در تامین جریان شرکت کند ، چه آندی چه کاتدی ، الکترد پتانسیل مربوط به آن گونه را ثبت می کند .
اگر پتانسیل الکترد را از وضعیت تعادل افزایش دهیم جریان آندی را خواهیم دید و اگر کاهش دهیم جریان کاتدی ( در حالت قطبی ) اگر سیستم برگشت پذیر باشد این اختلاف جزئی خواهد بود ، اما اگر سیستم برگشت ناپذیر باشد علاوه بر تغییر پتانسیل باید یک پتانسیل مازاد هم اعمال می شد .

تامین جریان برعهده ی+ Fe2 با جزئی پتانسیل مثبت تر نسبت به Eeq
** در x بین صفر و یک+ Fe2
** در X=1 به+ Ce3
** در x بین یک و دو به + Ce3

د) الکترود ها ؛ شناساگر در نقش کاتد ، شاهد در نقش آند ( i=/= 0 )
نکته : آن گونه ای که پانسیل کوچکتری دارد تمایل به اکسید شدن دارد
شکل منحنی این گروه هم در شکل بالا به نمایش در آمده است .
** در X=0 به + H
** در x بین صفر و یک به +Fe3
** در X=1 به +Fe3
** در X بزرگتر از یک به + Ce4

ه) الکترد ها ؛ هر دو شناساگر ، یکی در نقش آند و دیگری در نقش کاتد ،

شکل این آزمایش باشکل مورد دوم حالت بدون جریان یکسان است ، اما توجیه آن ها متفاوت است ،در i=0 به وابستگی و عدم وابستگی پتانسیل ها به جنس و سطح الکترود استناد کردیم اما در این مورد به گونه های تشکیل دهنده استناد می کنیم .

** در حالت X=0 :: در آند +Fe2 و در کاتد +H
** در حالت x بین صفر و یک :: در آند +Fe2 و در کاتد +Fe3
** در حالت X=1 :: در آند +Ce3 و در کاتد +Fe3
** در حالت Xبزرگ تر از یک :: در آند +Ce3 و در کاتد +Ce4

+ نقطه ی تعادل زود رس :: الکترودی که در نقش آند قطبی شده زمانی می تواند جریان آندی را تامین کند که +Fe2 در محلول باشد وقتی که در حوالی نقطه ی تعادل غلظت کم +Fe2 بسیار کم می شود دیگر نمی تواند این جریان را تامین کند بنابر این گونه کاهنده ی بعدی یعنی +Ce3 وارد عمل می شود یعنی در نقاط کوچکتر از تعادل به علت غلظت کم +Fe2 تامین جریانی برابر مثبت اپسیلن به دوش +Ce3 می افتد و خطلای نقصانی خواهیم داشت و یک نقطه تعادل زودرس می باشد .

+ نقطه تعادل دیر رس :: بعد از نقطه ی تعادل در شناساگری که در نقش کاتد قطبی شده +Ce4 مازاد آن قدر ناچیز است که پتانسیل همچناناز احیای +Fe3 تبعیت می کند و در نتیجه نقطه تعادل دیر رس خواهیم داشت و خطای افزونی به وجود می آید .

به همین دلیل جریان های اعمالی باید کوچک باشد به علاوه برای کاهش این خطا در محاسبات نقطه ی تعادل را برای تعادل زودرس در شکست دوم منحنی در نظر می گیرند و برای تعادل دیررس نقطه شکست اول را به عنوان نقطه تعادل در نظر می گیرند .


منبع : سایت علمی نخبگان جوان njavan.com
نویسنده : *مینا*