پاسخ : تئوری برای گزارش کارهای شیمی تجزیه 2
8 _ کاربرد الکترود های انتخابی یون (ISE) ؛
استفاده از الکترد شیشه برای اندازه گیری فعالیت یون سدیم
*** برای مشاهده ی کامل متن باید عضو سایت باشید ***اساس : با تعدیل ساختمان الکترد شیشه ، الکترد های حساس به ین های یک ظرفیتی گوناگون نظیر Na +, + K , + Cs ,+ Ag , +Li و غیره را تهیه می کنند . غشائ شیشه ای حساس به یون های + Na از لحاظ ساختمانی از اکسید های سیلسیوم ، آلومینیم ، سدیم یا لیتیم درست شده است . مکانیسم کارکرد این الکترود همانند الکترد شیشه حساس به + H است ، با این اختلاف که مایع درونی این الکترد را محلولی از کلروسدیم تشکیل می دهد .
برای منطقه ی معینی از فعالیت یون های + Na ، پتانسیل الکترد شیشه حساس به + Na به طور خطی تغییر می نماید و می توان این تغییرات را براساس رابطه ی نرنست بطرز زیر نشان داد :
و یا :
در روابط بالا، فعالیت یون سدیم ؛ E پتانسیل الکترود ،
پتانسیل استاندارد الکترد ، R ثابت گاز ها ، T درجه حرارت مطلق و F عدد فاراده را نشان می دهند .
در دمای 25 درجه ی سانتیگراد روابط بالا بصورت زیر قابل نمایش می باشند :
الکترد شیشه حساس به یون سدیم می تواند تحت تاثیر یون های مزاحم دیگر قرار گیرد . چنین مزاحمتی مطابق تعادل زیر قابل نمایش است ::
ملاحظه می شود که نتیجه مزاحمت یون +M ، ورود آن در غشائ شیشه ای و جایگزینی آن به جای یون Na است . برای تعادل بالا ثابتی تعلق می گیرد که بنام ثابت برگزیدگی نامیده می شود :
ثابت برگزیدگی
نماینده ی میزان مزاحمت یون +M در فعالیت الکترد سدیم است ، مثلا
این مفهوم را دارد که الکترد برای هر دو یون +Na و +M به یک اندازه حساس است . برای
، حساسیت الکترد به بون های +Na صد برابر بیش از یون های +M است . بالاخره برای
حساست الکترد نسبت به یون +Na صد برابر کمتر از یون +M است .
از میان یون های یک ظرفیتی مختلف ، یون +H بیش از همه برای الکترد شیشه سدیم ایجاد مزاحمت می کند ، از این رو اندازه گیری یون های سدیم باید در pH های بازی انجام گیرد . مناسب ترین pH برای اندازه گیری که در منابع ذکر شده با توجه به فعالیت یون سدیم آزمایشی با رابطه ی زیر قابل نمایش است :
PH > pNa + 3
معرف ها و وسایل مورد نیاز :
_ الکترد شیشه حساس به یون سدیم
_ الکترد شاهد کالومل
_ پتانسیومتر بدل E510 (یونومتر)
_ محلول های آزمایشی که در جدول های موجود در دستور کار درج شده اند .
تئوری و اجرای آزمایش :
استفاده از الکترود های شیشه ای برای اندازه گیری فعالیت یون سدیم:
الکترود های شیشه ای جزو الکترود های شناساگر می باشند . تمامی الکترود هایی که پتانسیل آنها نماینده ی فعالیت یون معینی در محلول باشد را الکترود شناساگر می گویند . از میان الکترود های شناساگر دو نوع از آنها در شیمی تجزیه به کار می رود : الکترود های شناساگر فلزی _ الکترود های شناساگر غشایی . هر کدام از این ها نیز دارای انواع مختلفی می باشند ، که الکترود های شیشه ای یک نوعاز الکترود های شناساگر غشایی می باشند. فعالیت الکترود های غشایی از رفتار ویژه ی غشا در قبال یون های مختلف نشات می گیرد و بر پیدایش اختلاف پتانسیل بین دو محلولقرار گرفته در دو سوی غشا استوار است . در حالی که هر دو محلول دارای یون معین ولی با غلظت های متفاوت می باشند .
کاربرد الکترود های انتخابی یون با الکترود های غشایی معولا در تعیین یون ها به روش پتانسیو متری مستقیم است ، ولی می شود از آن ها در تعیین عیار های پتانسیو متری برای تشخیص نقطه ی پایان ( هم ارزی ) نیز استفاده کرد .
قسمت اساسی الکترد های غشایی شیشه را لایه ی نازکی از شیشه با ساختمان مخصوصی تشکیل می دهد که به عنوان جزئ حساس الکترود در دماغه ی آن قرار می گیرد . این لایه نازک شیشه ای متشکل از سه قسمت اساسی است :- ... گروه های آنیونی ثابت ( بنیان های سیلیکاتی )- ... کاتیون های تک ظرفیتی قابل مبادله ( کاتیون های قلیایی تک ظرفیتی )- ... کاتیون های ثابت دو یا سه ظرفیتی ( کاتیون های قلیایی خاکی ) -> غیر قابل مبادله شدنغشایی با چنین ساختار وقتی بین دو محلول کاتیون M+ ( که غشا نسبت به این کاتیون حساس است ) قرار می گیرد، اگر غلظت محلول ها متفاوت از هم باشد ، اختلاف پتانسیلی بین دو سوی غشا ومحلول مجاور آن ها ، به دلیل وجود دو نوع مبادله ی یون متفاوت ایجاد خواهد شد . چنین اختلاف پتانسیلی را می توان با قرار دادن دو الکترود شاهد یکسان ، هر کدام در یک سوی غشا اندازه گرفت . اگر غلظت در یک سوی غشا ثابت باشد ، با در دست داشتن این اختلاف پتانسیل می توان غلظت مجهول در یک سوی غشا را بدست آورد .
بر این اساس و با فرض این که ساختار غشا در هر دو طرف یکسان است برای E2 - E1 معادله ای شبیه به معادله نرنست خواهیم داشت :
برای الکترود شیشه ای حساس به + H کاتیون های قلیایی در PH های بالا ایجاد مزاحمت می کند .به این دلیل که در PH های بالا به علت غلظت کم + H و غلظت بالای ماتیون های قلیایی فعالیت + H نسبت به این کاتیون ها کمتر می شود و این کاتیون ها در لایه ی هیدارته جایگزین + H می شوند و باعث ایجاد اختلال در پاسخدهی الکترود نسبت به + H می شوند و باعث خطا می شوند ( قرائت PH هایی کمتر از PH واقعی را خواهیم داشت ) .
با تعدیل اختمان غشائ شیشه ، الکترود های حساس برای کاتیون های یک ظرفیتی مثل + Na , K+ , Cs+ , Ag+ ,Li+ ... را می توان تهیه کرد .
از شیشه های با خطای قلیایی بسیار بالا ، می توان به عنوان غشا ، برای تعیین فعالیت یون های قلیایی ( پتاسیم ، سدیم ، لیتیم ) در PH های حنثی یا بازی استفاده کرد . از نظر ساختمانی ، نشان داده شده است که وجود Al2O3 یا B2O3 در ترکیب شیشه موجب افزایش خطای قلیایی و تشکیل غشائ مناسب برای تهیه ی الکترود های انتخابی برای یون های قلیایی می شود .
غشا های شیشه ای به کار رفته در ساختمان الکترود های انتخابی سایر کاتیون های یک ظرفیتی ، معمولا از ترکیب اکسید های Na2O ، Al2O3 ، SiO2 بهنسبت های مختلف تهیه می شوند . گاهی به جای Na2O از Li2O نیز استفاده می گردد .
ویژگی های هر الکترود ::- ... محدوده ی کارایی هر الکترودمحدوده ی پاسخ دهی الکترود ، محدوده ای از غلظت آنالیت است ، که در آن محدوده آنالیت از رابطه ی زیر تبعیت می کند ::
- ... میزان مشارکت سایر یون ها در پاسخ دهی الکترود.
ناحیه ی شیب دار ناحیه ی کارکرد الکترود می باشد . ناحیه ای که در آن غلظت آنالیت از رابطه ی قبل تبعیت می کند .
برای بدست آوردن ناحیه ی کارکرد یک الکترود وحد تشخیص ، یک سری محلول با غلظت های متفاوتی از آنالیت ( سدیم ) تهیه می کنیم و پتانسیل مربوط به هر یک را اندازه می گیریم و نمودار مربوطه را رسم می کنیم .
برای این که بتوانیم غلظت را استفاده کنیم . باید نیروی یونی را تثبیت کنیم . و این کار با کلرور آمونیوم انجام می دهیم . زیرا این یون برای الکترود سدیم مزاحمتی ایجاد نمی کند . ضمنا با این که الکترود نسبت به + Na از خود پاسخ نشان می دهد ، با توجه به خاصیت شیشه + H در هر شرایطی مزاحم بسیار قوی خواهد بود. بدین ترتیب باید به گونه ای مزاحمت آن را از بین ببریم، این کار را می توان با قلیایی کردن محیط انجام داد . برای این کار باز های معدنی مناسب نخواهند بود .چون با خود یون قلیایی وارد محیط می کنند که این یون ها خود ایجاد مزاحمت می کنند . از این رو از باز های آلی استفاده خواهیم کرد . برای این منظور از باز آلی تری متانول آمین استفاده می کنیم و PH محیط را در حدود 11 تنظیم می کنیم . در نهایت پتانسیل هر یک از محلول ها را با استفاده از الکترود شناساگر شیشه سدیم اندازه می گیریم .
مشارکت یون های مزاحم در پاسخ دهی الکترود ::
الکترود شیشه حساس به یون سدیم می تواندتحت تاثیر یون های مزاحم دیگری قرار بگیرد . این امر بر اساس تعادل مبادله ی یون + Na موجود در لایه ی آبداربا یون مزاحم موجود در محلول بیرونی صورت می گیرد که به قرار زیر است :
برای این تعادل ثابتی در نظر گرفته می شود با عنوان ضریب برگزیدگی که معادله ی مربوطه را دستخوش تغییر خواهد کرد ::
روش های تعیین ضریب برگزیدگی::
الف ) مزاحمت ثابت : تهیه ی یک سری محلول با غلظت متفاوت از یون اصلی و ثابت از یون مزاحم .
برای یافتن میزان مزاحمت +K باید مزاحمت + H را زا بین ببریم و برای یافتن مزاحمت +H باید محلول عاری از +K باشد .
نیروی یون در تمامی محلول ها باید تثبیت شود تا بتوان از غلظت ها به جای فعالیت استفاده کرد .
در غلظت های کمی از + Na میزان فعالیت یون های مزاحم بیشتر خواهد بود و الکترود به آن پاسخ خواهد دادولی از غلظت معینی به بعد پاسخ دهی الکترود فقط به + Na خواهد بود که در این ناحیه پاسخدهی از رابطه ی نرنست تبعیت خواهد کرد .
ب) محلول های جداگانه : تهیه ی دو سری محلول ؛ 1_ محلول هایی با غلظت متغییر از یون اصلی 2_ محلول هایی با غلظت متغییر از یون مزاحم .
با اندازه گیری پتانسیل هر محلول نمودارهای مربوط به هر یک را رسم می کنیم و یک بار پتانسیل های یکسان و بار دیگر فعالیت های یکسان برای هر سری را در نظر می گیریم :
منبع : سایت علمی نخبگان جوان njavan.com
نویسنده : *مینا*
دوست عزیز، به سایت علمی نخبگان جوان خوش آمدید
مشاهده این پیام به این معنی است که شما در سایت عضو نیستید، لطفا در صورت تمایل جهت عضویت در سایت علمی نخبگان جوان اینجا کلیک کنید.
توجه داشته باشید، در صورتی که عضو سایت نباشید نمی توانید از تمامی امکانات و خدمات سایت استفاده کنید.
پاسخ با نقل قول
پاسخ : تئوری برای گزارش کارهای شیمی تجزیه 2
.gif)
به امید اینکه ادامه اش هم زودتر با لطف و عنایت خدا وزحمت شما اماده بشه .
علاقه مندی ها (Bookmarks)