С.В. Мугинова - Методические указания к курсу аналитической химии (2), страница 2

Электроды промываютдистиллированной водой и оставляют их погруженными в воду.Работа 2Определение фторида в водах с использованиемфторид-селективного электродаОпределение фторид-иона важно при анализе питьевойводы, биологических жидкостей, фармацевтических препаратови других объектов. Ионоселективный электрод на основемонокристалла LaF3 имеет нернстовскую электродную функциюв интервале pF от 1 до 6. Рабочий интервал рН исследуемогораствора составляет 4,5 - 8,0. Электрод обладает уникальнойселективностью: определению практически не мешаютзначительные избыточные количества Cl-, Br-, NO3-, SO32-, SO42и др. Более сильное влияние оказывает силикат-ион.Реагенты и аппаратураФторид натрия, 0,1000 М стандартный раствор.Нитрат калия, 0,1 М раствор.Силикат натрия (бромид, хлорид, иодид калия илинатрия), 0,1 М раствор.рН-метр, иономер.Индикаторный электрод, фторидселективный.Электрод сравнения, хлоридсеребряный.86Выполнение определения.

Включают измерительныйприбор в сеть и прогревают в течение 15-20 мин.Готовят в мерных колбах емкостью 50,0 мл 1⋅10-2, 1⋅10-3,1⋅10-4, 1⋅10-5 и 1⋅10-6 М растворы NaF последовательнымразбавлением исходного стандартного 0,1000 М раствора,создавая в каждой колбе постоянную (0,1 М) концентрациюсильного электролита KNO3. Растворы готовят согласно табл.5.1.Регистрируют зависимость потенциала фторидногоэлектрода от концентрации фторид-иона. Для этого в 6стаканов емкостью 50 мл наливают по 10-15 мл приготовленныхрастворов и измеряют Е, переходя последовательно отменьших к большим концентрациям.

Величину Е фиксируютпослеустановленияравновесногопотенциала.Вразбавленных растворах время отклика фторид-селективногоэлектрода возрастает и при концентрации фторид-иона 1⋅10-6 Мсоставляет 2-3 мин.Таблица 5.1. Приготовление растворов сравнения NaF№ п/п12cF, M1⋅10-11⋅10-231⋅10-341⋅10-451⋅10-561⋅10-6Способ приготовленияИспользуют 0,1 М NaF(в стакане)5,00 мл раствора (I) + 4,50 мл 1 М KNO3,разбавляют водой до объема 50,0 мл5,00 мл раствора (2) + 4,50 мл 1 М KNO3,разбавляют водой до объема 50,0 мл5,00 мл раствора (3) + 4,50 мл 1 М KNO3,разбавляют водой до объема 50,0 мл5,00 мл раствора (4) + 4,50 мл 1 М KNO3,разбавляют водой до объема 50,0 мл5,00 мл раствора (5) + 4,50 мл 1 М KNO3,разбавляют водой до объема 50,0 млПри смене раствора поднимают держатель с электродами,подсушивают торец электрода фильтровальной бумагой ипогружают электроды в стакан с новым раствором.

Послеокончания измерения потенциала в серии растворов мембрануИСЭ тщательно промывают дистиллированной водой.Результаты измерений записывают в табл. 5.2.87Таблица 5.2. Результаты измерения потенциала в зависимостиот pF для построения градуировочного графика№ растворарFE, мВСтроят градуировочный график в координатах E ⎯ рF инаходят область прямолинейной зависимости.

Определяюткрутизну электродной функции (угловой коэффициент наклонаградуировочного графика) и сравнивают ее с теоретическимзначением (59 мВ при 250С для однозарядного иона приизменении активности в 10 раз).Поградуировочномуграфикуоцениваютпределобнаружения (сmin,p) фторид-ионов и определяют их содержаниев анализируемом растворе.Коэффициенты селективности фторидного электрода поотношению к фторид-иону в присутствии посторонних анионов(SiO32-, Cl-, Br-, I-) определяют методом смешанных растворов.Для этого готовят серию растворов сравнения NaF сконцентрациями 1⋅10-2, 5⋅10-3, 1⋅10-3, 1⋅10-4, 1⋅10-5 М, используя вкачестве фонового электролита 0,1 М растворы Na2SiO3, NaCl,NaBr или NaI. Строят градуировочный график в координатах Е рF и находят концентрацию фторида, соответствующуюотклонениюэлектроднойфункцииотпрямолинейнойзависимости.

Рассчитывают коэффициент селективности поформуле:ckF/kпот = zFF/ zk ,ckгде cF и ck; zF и zk ⎯ концентрации и заряды основного ипостороннего ионов соответственно, отвечающие точкеперегиба на графике зависимости Е ⎯ рF.После окончания работы выключают прибор, промываютэлектроды дистиллированной водой и оставляют погруженнымив воду.Оформление работы. В лабораторном журнале следуетзаписать: а) название работы; б) данные для построенияградуировочногографика,градуировочныйграфик,нернстовскую область ИСЭ, крутизну электродной функции; в)88результатопределениясодержанияфторид-ионаванализируемомрастворе;г)результатыопределениякоэффициента селективности.Работа 3Определение нитрата методом добавокКонтроль содержания нитратов представляет важнуюаналитическуюзадачукакприанализеразличныхтехнологических объектов, так и объектов окружающей среды,так как известно, что избыточное содержание нитратов в почвеи воде оказывает вредное воздействие на живые организмы.Мембранный нитрат-селективный электрод создан на основеанионита из нитратов аминов и четвертичных аммониевыхоснований, например нитрата тетрадециламмония.Мембранасодержитполимерноесвязующее⎯поливинилхлорид, пластификатор (эфир фталевой, фосфорной,себациновой или других кислот), ионообменник (сольаммониевого, арсониевого основания).

Во внутренней полостиэлектрода находится хлоридсеребряный электрод сравнения,погруженный в раствор 0,1 М KNO3, содержащий 1⋅10-3 М KCl.Диапазон линейности нитрат-селективного электрода ЭМNO3-01 по паспортным данным составляет 0,35 - 4,0 рNO3 прирН от 2 до 9. Определению не мешают 100-кратные избыточныеколичества Cl-, 500-кратные - HCO3- и CH3COO-, 1000-кратные F- и SO42-.В настоящей работе нитрат определяют методом добавок,подробно описанном в гл. 2.2. Предварительно необходимоустановить крутизну электродной функции.Реагенты и аппаратураНитрат калия, 1,0000 М стандартный раствор.Иономер, рН-метр.Индикаторный электрод, нитратселективный.Электрод сравнения, хлоридсеребряный.Выполнение определения.

Включаютприбор в сеть и выжидают 20-25 мин.89измерительныйВ колбах емкостью 50,0 мл готовят последовательнымразбавлением водой серию растворов KNO3 (0,1 - 10-5 М). Дляэтого в колбу №1 вводят аликвотную часть (5,00 мл) 1 М KNO3,разбавляют до метки водой и тщательно перемешивают. Вколбу №2 пипеткой вносят 5,00 мл из колбы №1 и разбавляютдо метки водой и т.д.В пять стаканчиков наливают по 10-15 мл приготовленныхрастворов KNO3 c концентрацией от 0,1 до 10-5 М и измеряютэ.д.с., переходя от меньших концентраций к большим.Держатель штатива с электродами поднимают, осторожноудаляют с боковой поверхности электродов и с мембраныизбыток влаги фильтровальной бумагой и погружают электродыв новый раствор.Результаты измерений оформляют в табл.

5.3.Таблица 5.3. Результаты измерения потенциала в зависимостиот pNO3 для построения градуировочного графика№ растворас, МγI, МрNO3E, мВЗначение ионной силы (I) рассчитывают для каждого раствора,величины коэффициентов активности для соответствующейионной силы находят в справочных таблицах [8]. ЗначениерNO3 вычисляют как отрицательный логарифм активностинитрат-иона:рNO3 = − lg aNO3Строят график зависимости E ⎯ рNO3 и определяюткрутизну S электродной функции в мВ.

Полученное значениекрутизны используют в расчетной формуле метода добавок. Каконо отличается от теоретического значения?Для определения концентрации нитрат-иона в образценеобходимо измерить Е до и после добавок стандартногораствора KNO3. Для этого аликвоту анализируемого раствора20,00 мл) помещают пипеткой в сухой стакан, опускают в негоэлектроды и измеряют E. Затем добавляют по 2-3 каплистандартного раствора KNO3, пользуясь микропипеткой на 1-2мл. После каждой добавки перемешивают раствор магнитноймешалкой, следя за тем, чтобы она не касалась поверхности90мембраны во избежание ее повреждения. Измеряют Е ификсируют его изменение по отношению к анализируемомураствору.

Добиваются изменения Е не менее, чем на 30 мВ,вводя 2-3 добавки к одной порции образца.Рассчитывают результат определения по несколькимдобавкам, зная объем VS добавленного раствора сконцентрацией сS, объем контрольного раствора VX (20,00 мл) ипренебрегая разбавлением, по формуле:VS(10ΔЕ/S - 1)-1,сX = сVXгде ΔЕ ⎯ наблюдаемое изменение потенциала после добавки,мВ; S ⎯ крутизна электродной функции, установленная пографику, мВ.При необходимости учета разбавления используют болееточную формулу:VSVX -1[10ΔЕ/S ]сX = сSVX + VSVX + VSВычисляютсодержаниенитрат-ионоввмгванализируемом растворе (МNO3 = 62,01 г/моль).Работа 4Определение активности ионов натрияДля определения ионов щелочных металлов (Na, K) иаммония используют различные марки стеклянных электродов,атакжеэлектродысполивинилхлориднымипластифицированными мембранами на основе нейтральныхпереносчиков,вчастностиприродныхантибиотиков(валиномицина,лазалоцида,нонактинаидр.)либосинтетических макроциклических соединений.Электроды из натрий-селективных сортов стекла имеютвысокуюизбирательностьпоотношениюкдругим++однозарядным ионам за исключением ионов H и Ag .Для измерения активности указанных ионов в водныхрастворахстеклянныеипластифицированныеИСЭвыдерживают не менее суток в 0,1 М растворах хлоридовсоответствующих элементов.91Реагенты и аппаратураХлорид натрия, 1,0000М стандартный раствор.Буферный раствор, содержащий трис(гидроксиметил)аминометан (ТРИС), 1⋅10-3 М раствор, рН 8,5-9,0.Хлорид калия, 0,1 М раствор.рН-метр, иономер.Индикаторный электрод, ИСЭ со стеклянной илипластифицированной мембраной, чувствительной к ионамнатрия.Электрод сравнения, хлоридсеребряный.Выполнение определения.

Включают прибор в сеть ипрогревают 20 мин.В колбах емкостью 50,0 мл готовят растворы сконцентрациями от 0,1 до 1⋅10-5 М NaCl последовательнымразбавлением исходного раствора ТРИС-буферным растворомдля того, чтобы значение рН исследуемых растворовоставалось постоянным.Наливают растворы в стаканы и измеряют потенциал,переходяотразбавленныхрастворовкболееконцентрированным. Электроды промывают водой, осторожноподсушивают мембрану фильтровальной бумагой и измеряютпотенциал в исследуемом растворе.Результаты измерения оформляют в табл. 5.4.Таблица 5.4. Результаты измерения потенциала в зависимостиот pNa для построения градуировочного графика№ растворас, МγI, МрNaE, мВЗначение ионной силы рассчитывают для каждогораствора,величиныкоэффициентовактивностидлясоответствующей ионной силы выписывают из справочныхтаблиц [8].