- •Кафедра физической и коллоидной химии
- •Кафедра физической и коллоидной химии т.В.Шнее, с.Э.Старых, м.Ж.Будажапова, и.Б.Немировская, в.Т.Семко, т.А.Фёдорова
- •Оглавление
- •1. Определение электродных потенциалов и концентрации ионов в растворе методом измерения электродвижущих сил
- •Биологическое значение.
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Экспериментальная часть:
- •Задание 2. Измерение электродвижущей силы хлорсеребряно-цинкового гальванического элемента и вычисление потенциала цинкового электрода.
- •Задание 3. Измерение эдс медно-хлорсеребряного гальванического элемента и вычисление потенциала медного электрода.
- •Задание 4. Измерение эдс медного концентрационного гальванического элемента
- •Задания 5,6. Измерение эдс окислительно-восстановитель-ной цепи и вычисление окислительно-восстановительного потенциала.
- •2. Буферные системы. Изучение свойств буферных и небуферных систем.Определение буферной емкости раствора.Определение рН потенциометрическим методом в биологических объектах.
- •Буферные системы
- •Потенциометрический метод определения рН.
- •Биологическое значение.
- •Вопросы для самоконтрля:
- •Экспериментальная часть: Задание 1. Приготовление буферных растворов и почвенной вытяжки
- •Задание 2. Подготовка прибора к работе, настройка и измерение рН
- •Подготовка прибора к работе (выполняется инженером кафедры):
- •Настройка прибора и измерение рН:
- •Задание 3. Изучение буферности дистиллированной, водопроводной воды и ацетатного буферного раствора
- •Результаты определения буферного действия растворов
- •Задание 4. Влияние разбавления на рН буферных растворов
- •Влияние разбавления на рН буферных растворов
- •Задание 5. Определение буферной емкости буферного раствора по кислоте или щелочи
- •Результаты определения буферной емкости номерного раствора
- •3. Электрическая проводимость и ее использование для анализа растворов электролитов.
- •Практическое применение электрической проводимости.
- •Биологическое значение.
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Экспериментальная часть: Задание 1. Определение электрической проводимости раствора слабого электролита.
- •Задание 2. Определение солесодержания водопроводной воды по измеренному значению удельной электрической проводимости.
- •Задание 3. Определение коэффициента электропроводности сильного электролита (0,1н раствора кСl).
- •4. Термохимия. Закон гесса. Определение тепловых эффектов химических реакций, теплотворной способности кормов. Определение энтропии реакции.
- •Биологическое значение.
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Экспериментальная часть:
- •Задание 1. Определение постоянной калориметра
- •Задание 2. Определение теплового эффекта реакции окисления металлического цинка и восстановления ионов меди в водном растворе
- •5.Поверхностные явления и адсорбция.
- •1. Адсорбция
- •Поверхностно-активные вещества
- •Методы определения поверхностного натяжения
- •Экспериментальная часть. Задание 1. Определение постоянной капилляра
- •Задание 2. Определение поверхностного натяжения поверхностно-активных веществ (предельных спиртов).
- •Задание 3. Определение поверхностного натяжения водных растворов бутилового спирта различной концентрации.
- •Результаты вычислений к и адсорбционных характеристик пав
- •6. Коллоидные системы, их образование и свойства
- •Образование и структура коллоидной мицеллы.
- •Экспериментальная часть: Задание 1. Получение гидрозоля гидроокиси железа конденсационным методом (метод гидролиза).
- •Задание 2. Оптические свойства коллоидных растворов. Испытание на коллоидность полученных растворов.
- •Задание №3. Очистка коллоидных растворов (диализ) .
- •Задание 4. Наблюдение броуновского движения частиц приготовленного золя при помощи ультрамикроскопа.
- •Задание 5. Электрокинетические свойства коллоидных систем. Определение знака заряда и величины ζ-потенциала гидрофобных коллоидов электрофоретическим методом
- •Вопросы для самоконтроля:
- •7.Коагуляциялиофобныхилиофильных коллоидных растворов.
- •Коагуляция гидрофобных (лиофобных) коллоидов.
- •Пептизация коллоидов.
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Экспериментальная часть: Задание 1. Коагуляция гидрофобных коллоидов. Определение порога коагуляции и вычисление коагулирующей силы.
- •Задание 2. Коагуляция гидрофильных коллоидов действием дегидратирующих веществ. Установление обратимости и необратимости коллоидов.
- •8. Растворы высокомолекулярных соединений. Определение иэт гидрофильного золя вискозиметрическим методом.
- •Биологическое значение:
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Экспериментальная часть: Задание 1. Определение постоянной вискозиметра
- •Словарь терминов.
- •Список литературы.
Задание 2. Измерение электродвижущей силы хлорсеребряно-цинкового гальванического элемента и вычисление потенциала цинкового электрода.
Схематическая запись элемента:
Ag|AgCl,KCl|KCl|ZnSO4(1M)|Zn
Для приготовления этого элемента пользуются имеющимся цинковым электродом. Хлорсеребряный электрод AgAgCl,KClнасыщявляется электродом сравнения, его потенциалхс= 0,203 В. Этот электрод погружают в стаканчик с насыщенным растворомKCl, отсоединяют медный электрод и сохраняют его для 3-го и 4-го заданий. Присоединив зажимы к цинковому электроду и хлорсеребряному электроду, измеряют ЭДС хлорсеребряно-цинкового гальванического элемента и записывают в таблицу3 значение Еопв вольтах.
Вычисляют потенциал цинкового электрода, используя уравнение:
Еоп=хс-Zn, откудаZn=хс- Еоп
Проверив правильность полученных результатов у преподавателя, разбирают цинковый электрод. Вынимают из электродной ячейки цинковую пластинку, зачищают её и тщательно вытирают фильтровальной бумагой. Из ячейки выливают раствор ZnSO4 и ополаскивают её дистиллированной водой. Собрав полуэлемент, помещают его в стакан для хранения цинковых полуэлементов.
Задание 3. Измерение эдс медно-хлорсеребряного гальванического элемента и вычисление потенциала медного электрода.
Схематическая запись элемента:
Cu|CuSO4(1M)|KCl|KCl,AgCl|Ag
Для составления этого элемента используют медный электрод, приготовленный в первом разделе работы, и хлорсеребряный электрод сравнения, которым уже пользовались. Измеряют ЭДС так же, как в задании 2, и записывают результат в таблицу 3.
Затем вычисляют потенциал медного электрода, используя уравнение
Еоп=Cu-хс, откудаCu= Еоп+хс.
Задание 4. Измерение эдс медного концентрационного гальванического элемента
Схематическая запись элемента:
Cu|CuSO4(1M)|KCl|CuSO4(0,01M)|Cu
Для составления медного концентрационного гальванического элемента используют уже приготовленный медный электрод и второй электрод с концентрацией CuSO40,01M, приготовленный так: в проточную электродную ячейку наливают до половины её объема 0,01 М растворCuSO4, опускают в раствор медную пластинку. Оба электрода опускают в стаканчик с насыщенным растворомKCl. Присоединив зажимы, измеряют Еоп. Проверяют результат у преподавателя, записывают его в таблицу 3. Разбирают медные электроды и ставят в соответствующие концентрациям стаканы для хранения.
Задания 5,6. Измерение эдс окислительно-восстановитель-ной цепи и вычисление окислительно-восстановительного потенциала.
Контрольные растворы для выполнения заданий 5 и 6 получают у преподавателя.
Задание 5.
Схематическая запись элемента:
Pt|||KClнасыщ,AgCl|Ag
Выливают из стаканчика насыщенный раствор KClи ополаскивают его дистиллированной водой. В стаканчик наливают раствор, полученный у преподавателя, и опускают в него хлорсеребряный и ОВ- электроды. Подключив зажимы, измеряют ЭДС гальванического элемента и рассчитывают величину окислительно-восстановительного потенциала, используя уравнение:
Еоп=ов-хс, откудаов= Еоп+хс.
Задание 6.
Схематическая запись элемента:
Pt| почва ||KClнасыщ,AgCl|Ag
В стаканчик помещают образец почвы, добавляют дистиллированную воду (по заданию преподавателя) до получения однородной пастообразной массы. Опускают в образец хлорсеребряный и ОВ-электроды. Подключив зажимы, измеряют ЭДС гальванического элемента и рассчитывают величину окислительно-восстановительного потенциала почвы, используя уравнение:
Еоп=ов-хс, откудаов= Еоп+хс.
Проверив правильность выполненной работы и отметив её у преподавателя, приводят в порядок рабочее место.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
1. Вычислить теоретическую величину ЭДС гальванического элемента Даниеля-Якоби теоретически (Етеор):
Нормальный потенциал медного электрода 0Cu= 0,34 В.
Нормальный потенциал цинкового элетрода 0Zn= -0,76 В.
Поскольку fa,CuSO4 = fa,ZnSO4, теоретическая ЭДС элемента Даниеля-Якоби будет равна
Етеор=0Cu-0Zn
Вычисленную теоретическую величину ЭДС записывают в соответствующую графу табл. 3 и сравнивают её с ЭДС, найденной опытным путем. Эти величины должны отличаться не более, чем на 0,05 В.
2. Проверить правильность найденных значений электродных потенциалов медного и цинкового электродов, используя их опытные значения при вычислении ЭДС медно-цинкового гальванического элемента по уравнению
E=Cu-Zn
Сравнивают полученную величину с найденной величиной ЭДС опытным путем в первом задании. Если эти величины отличаются не более чем на 0,01 В, работа выполнена правильно.
3. Проверить правильность измерения ЭДС концентрационной цепи, вычислив теоретически ЭДС медного концентрационного элемента по уравнению
где – 2,303 = 0,0577 + 0,0002(t–18) для любой температурыt,n– валентность ионовCu2+;a’- активность ионов меди в 1 М растворе сульфата меди;f’- коэффициент активности ионов меди 1 М растворе сульфата меди, равный 0,041;a’’ – активность ионов меди в 0,01 М растворе сульфата меди;f’’ – коэффициент активности ионов меди в 0,01 М растворе сульфата меди, равный 0,41.
Вычисленную величину Етеорсравнивают с найденной опытным путем Еопи, если они отличаются не более чем на 0,01 В, записывают результаты в таблицу 3.
4. Рассчитать активность окисленной формы Fе, если известна величина окислительно-восстановительного потенциала (из задания 5 или 6 по указанию преподавателя), активность восстановленной формыFе равна 0,1, нормальный окислительно-восстановительный потенциал0ов для данных окислителя и восстановителя равен 0,771 В.