Лабораторна робота №6 Визначення активної реакції (pH) води методом прямої потенціометрії

Мета роботи: визначити pH води на іономірі И-130.

Завдання:

1 Приготувати буферні розчини.

2 Визначити pH розчину на іономірі И-130.

6.1. Лабораторне приладдя, реактиви, матеріали

Іономір И-130; електрод порівняння (хлор-срібний); індикаторний електрод (скляний); розчини стандартних титрів для рН-метрії: калій кислий (KC₄H₅O₄)–pH 3.5; дигідрофосфат калію (КН₂PO₄) та гідрофосфат натрію (Na₂HPO₄ )–pH 6.8; стакани місткістю 50-100 мл.

6.2. Теоретичні відомості

Водневий показник води виражається величиною рН, що являє собою десятковий логарифм концентрації іонів водню, взятий із оберненим знаком; рН визначають в межах від 1 до 14. Даний показник є індикатором забруднення відкритих водойм кислими або лужними стічними водами. У практиці моніторингових досліджень поширений потенціометричний метод визначення рН.

Потенціометричний метод (пряма потенціометрія) визначення рН води відрізняється великою чутливістю (до 0,02), дозволяє проводити дослідження практично у будь-якій воді незалежно від її забарвлення, мутності, сольового складу.

Потенціометричний метод належить до електрохімічних методів визначення якісних і кількісних показників природних і стічних вод. Електрохімічні методи ґрунтуються на використанні електрохімічних перетворювачів (ЕХП). ЕХП являє собою посудину (комірку) заповнену досліджуваним розчином. В комірці розміщена система з двох електродів, які включені у вимірювальний ланцюг. Як елемент вимірювального ланцюга ЕХП, може характеризуватися різними електричними параметрами, зокрема електрорушійною силою (ЕРС), опором, ємністю, тощо. Значення цих параметрів залежать від складу, концентрації і температури, від природи електродів, характеру хімічних перетворень в комірці та інших факторів.

Електрохімічні методи можна класифікувати таким чином:

- прямі, в яких концентрацію досліджуваної речовини вимірюють безпосередньо за показниками приладу;

- непрямі, в яких точку еквівалентності фіксують за допомогою електрохімічних вимірювань.

Відповідно до цієї класифікації розрізняють пряму потенціометрію (іонометрію) і потенціометричне титрування.

Потенціометричні методи ґрунтуються на використанні залежності ЕРС розчину електроліту від концентрації (або активності) досліджуваної речовини в розчині, що аналізується. Потенціометрія – електрохімічний метод аналізу, який дозволяє за величиною різниці потенціалів електродів, що занурені в досліджуваний розчин,встановити концентрацію розчиненої речовини.

Потенціометрична комірка містить два електроди, потенціал одного з них залежить від концентрації досліджуваних іонів — це індикаторний електрод, другий електрод є електродом порівняння, відносно якого вимірюється потенціал індикаторного електроду.

В екологічній лабораторії кафедри інженерної екології потенціометричні методи реалізуються за допомогою іономірів И-130.

В іонометрії спочатку по стандартному буферному розчину будують калібрувальний графік або відповідно калібрують вимірювальний прилад (іономір И-130). Потім за ЕРС потенціометричної комірки знаходять концентрацію іонів, аналізованого розчину.

Буферними розчинами називають розчини, що проявляють буферну дію. Властивості деяких розчинів зберігати постійну концентрацію катіонів при розбавленні, а також при додаванні до них певної кількості сильних кислот або лугів називають буферною дією. Буферні розчини являють собою суміші розчину кислоти з її сіллю або слабкого гідроксиду і його солі.

Наприклад, амонійний буфер – розчин гідрату аміаку і хлориду амонію:

(рН 9.2) (6.1)

Ацетатний буфер-розчин оцтової кислоти і ацетату натрію:

СН₃СООН + СН₃СООNа (рН 4.7) (6.2)

Дія буферних розчинів полягає в тому, що іони або молекули буфера зв’язують іони або введених в них кислот або лугів з утворенням слабких електролітів.