Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ"

Кафедра "Инженерная химия и естествознание"

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ХИМИИ

Методические указания

Научный редактор – д-р техн. наук

Л.Б. Сватовская

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ – 2007

Лабораторные работы по инженерной химии основаны на использовании современных инструментальных методов измерений и предполагают индивидуальное выполнение каждым студентом своего варианта работы (с представлением предварительного расчета).

Предназначены для студентов всех специальностей.

Методические указания разработали: д-р техн. наук, проф. Л.Б. Сватовская; канд. техн. наук, доц. С.Г. Герке; канд. техн. наук, доц. Т.В. Смирнова; канд. хим. наук, доц. Л.Г. Лукина; канд. техн. наук, доц. И.Н. Степанова; инж. Л.А. Зайцева.

Рецензент – канд. хим. наук, доц. А.В. Тарасов.

Содержание

Лабораторная работа № 1 "Гидролиз солей" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5
Лабораторная работа № 2 "Определение жесткости воды с помощью ионоселективного электрода "Эком–Са+Мg" и анализатора "Эксперт–001-3" . . . . . . . . . . . . . .	10
Лабораторная работа № 3 "Изучение химической активности металлов" . .	13
Лабораторная работа № 4 "Химическая идентификация (обнаружение) и измерение содержания веществ" . . . . . . . . . . .	19
Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	26

В основе выполнения предлагаемых лабораторных работ лежат электрохимические методы анализа и исследования, основанные на изучении и использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном пространстве. Любой электрический параметр (потенциал, сила тока, сопротивление и др.), функционально связанный с концентрацией анализируемого раствора и поддающийся правильному измерению, может служить аналитическим сигналом.

Существуют различные способы классификации электрохимических методов. По природе измеряемого параметра электрохимические методы подразделяются на потенциометрию, кулонометрию, кондуктометрию, вольтамперометрию и электрогравиметрию. Эти методы характеризуются высокой чувствительностью, низкими пределами обнаружения, широким интервалом определяемых содержаний и простотой. К числу существенных достоинств относится также широкий спектр их практического применения – от определения следов токсичных металлов в водах, атмосферных осадках, других объектах окружающей среды до идентификации и количественного определения (концентрации) определяемого иона.

В данных лабораторных работах используется потенциометрический метод. В основе потенциометрических измерений лежит зависимость равновесного потенциала электрода от активности (концентрации) определяемого иона. В потенциометрии применяют мембранные (ионоселективные) и металлические индикаторные электроды. Различают прямую и косвенную потенциометрию. Раздел прямой потенциометрии, где индикаторным электродом служит ионоселективный электрод (ИСЭ), называют ионометрией.

Возникновение потенциала мембранного электрода обусловлено ионообменными процессами на границе раздела электрод – раствор. По определению ИЮПАК, "ионоселективные электроды – это сенсоры (чувствительные элементы, датчики), потенциалы которых линейно зависят от lgа определяемого иона в растворе". Важнейшей составной частью большинства этих электродов является полупроницаемая мембрана – тонкая пленка, отделяющая внутреннюю часть электрода (внутренний раствор) от анализируемого и обладающая способностью пропускать преимущественно ионы только одного вида. Это удобный, простой и современный экспрессный метод, при котором на само измерение тратится не более 1–2 мин. От других физико-химических методов ионометрия отличается прежде всего простотой методик.

Лабораторная работа № 1