2.3. Вимiрювання невiдомої концентрацiї

Здійснюють тi ж самi опеpацiї, що й пpи гpадуюваннi, але за­мiсть вiдомих pозчинiв фоpмальдегiду беpуть вiд 1 до 5 мл аналізованого − залежно вiд попередньоi оцiнки його вмiсту. Масу фоpмальдегіду ви­зна­ча­ють за гpадуйовочною залежнiстю. Її пеpе­ра­хо­вують у масову кон­цен­тpа­цiю, подiляючи на об’єм вимipяної поp­цiї pозчину.

Лабораторна робота № 5.2. Визначення вмісту хрому (VI) в розчинах кінетичним методом.

1. Сутнiсть методики

Щоб визначити мiкрокiлькості хрому (VI), часто використовують ре­ак­цiю окислення о‑дiанiзидину iоном персульфату, на яку згаданий елемент дiє як каталiзатор. Окислення веде до сильно забарвленої сполуки в хиноїднiй формi,

S₂O₈^2‑ + 2 e^‑  2 SO₄^2‑,

У вiдсутностi хрому (VI) реакцiя плине повiльно. При ка­та­лі­за­то­рі швидкiсть реакцiї збiльшується й описується рiвнянням

d x / d t = k {c(S₂0₈^2‑)  – x} C_кат(c₁ – x),

де x – концентрацiя продукту окислення, t – час перебiгу реакцiї, k – кон­станта швид­костi, c_кат – концентрацiя Cr (VI), c(S₂O₈^2‑) – концентрацiя пер­суль­фа­ту, c₁ – концентрацiя о‑дiанiзидину. На по­чат­ку процесу доданком x можна знехтувати й рiвняння зводиться до лiнiйного вiдносно концентрацiї ка­та­лi­за­то­ра

d x / d t = k c(S₂0₈^2‑) c_кат c₁.

Щоб визначити швидкiсть реакцiї, стежать за залежнiстю світ­ло­по­гли­нан­ня A вiд часу. Для реакцiї, що ми використову­ємо, по­чат­ко­ва дiлянка кiнетичної кривої – залежностi A вiд t – лiнiйна, а зна­чен­ня тангенса кута на­хи­лу є пропорцiйним швидкостi реакцiї.

Щоб визначити концентрацiю ка­та­лі­за­то­ра, готують декiлька розчинiв з однаковими об’ємами, величиною pH, вмiстом о-дiанiзидину й пер­сульфату амонiю, але зi змiнною концентрацiєю каталiзатора. За ре­зультатами вимірювань, A залежно вiд часу перебiгу реакцiї t, будують для заданих концентрацiй каталiзатора кiнетичні криві й визначають тангенси кутів нахилу лiнiйної дiлянки цих кривих. Аналогiчно дослiджують розчин, в якому концентрацiя каталізатора невiдома. Екс­пе­ри­мен­таль­нi данi обробляють таким чином. Крес­лять кiнетичнi кривi в ко­ор­ди­на­тах A ‑ t для всiх дослiдiв. Графiчно або розрахунком (дивись додаток: «За­сто­су­ван­ня програми MATCAD у розрахунках лабораторних робіт з фізико-хімічних методів аналізу») визначають величини тангенсiв кутiв нахилу на лi­нiй­них дiлянках кiнетичних кривих. За знайденими значеннями тангенсiв бу­ду­ють градуювальний графiк у координатах: тангенс - c. За графiком можна визначити невiдому концентрацiю каталізатора в розчинi.

2. Алгоритм методики

2.1. Прилади та реагенти

Фотоелектрокалориметр КФК з мікропроцесором;

Вимiрювальнi колби мiсткiстю 50 мл;

Пiпетки мiсткiстю 2 мл;

Пiпетки з подiлками мiсткiстю 10 мл;

Розчин о-дiанiзидину, 0,0036 моль/л;

Розчин персульфату амонiю, 0,001 моль/л;

Розчин хлороводневої кислоти, 0,1 моль/л;

Стандартний розчин дихромату калiю з масовою концентрацiєю хрому (VI) 25 мкг/мл.

2.2. Побудова градуювального графiка

УВАГА! СУВОРО ДОТРИМУЙТЕСЬ ПОРЯДКУ ЗМI­ШУ­ВАН­НЯ РОЗЧИНIВ РЕАГЕНТIВ!!! У декiлька вимiрю­валь­них колб (№ 1, 2, ..., 6) уво­дять послідовно по 2мл розчину персульфату амо­нію та змінні кількості стан­дарт­но­го розчину хрому(VI) - 0, 2, 4, 6, 8, 10мл. Вони пiсля розведення в колбi дадуть масові концентрацiї хро­му (VI) 0, 1, 2, 3, 4 й 5мкг/мл. У кожну колбу додають розчин хло­роводневої кислоти до початку звуження колби. У колбу №1 вмі­щу­ють 2мл розчину о-дiанiзидину й вiдзначають час початку реак­цiї. Якомога швидше доводять розчин у колбi до мiтки, додаючи хло­ро­вод­не­ву кислоту. Розчин перемiшують протягом 30с, вмiщують в кювету для фотометрування. Кювету встановлюють у фото­коло­ри­метр i вимiрюють за­леж­нiсть оптичноi густини вiд часу, вводячи при­лад у режим автоматичного видання результату через заданий промiжок часу. Оскільки у цьому режимі сигнал виводиться занадто часто – через кожні 5с, коли показання приладу істотно не зміню­ються, фіксують кожне шосте показання (тобто через 30с; можна час вимірювати і секундоміром, що можливе і для інших типів фо­то­ко­ло­ри­мет­рів), знімають показання для кількох точок (близько 10-ти, і що­най­мен­ше для 6-ти). Аналогiчнi вимiрювання здiйснюють для розчинiв №2, 3, ... , 6. Показання приладу за­но­то­вують i використовують для побудови графiків залежностi A вiд t.