دانشگاه فنی انقلاب اسلامی تهران

وسایل :
پيپت حجم سنجي ، ارلن ، استوانه مدرج ، بشر ، بورت ، قيف ، پايه ، گيره ، پي ست ، كاغذ صافي
مواد :
معرف آمونيوم فريك سولفات  ، اسيد نيتريك غليظ ،نقره نيترات ،محلول 0.05 مولار آمونيوم تيو سيانات ،يك نمونه از آب شهر
مقدمه و تئوري:
تیتراسیونهای رسوبی با نقره نیترات

نقره نیترات یک واکنشگر حجم سنجی و پر مصرف است.این واکنشگر برای تعین آنیونهایی که با نقره ایجاد رسوب می کنند به کار می رود.از میان این گونه ها می توان به هالیدها,انواع آنیونهای دوظرفیتی,مرکاپتانها و بعضی از اسیدهای چرب اشاره کرد.روشهای تیترسنجی که با نقره نیترات انجام می شوند گاهی روشهای آرژانتومتری نامیده می شوند.
   
انواع منحنیهای تیتراسیون

در روشهای تیترسنجی با دو نوع کلی از منحنیهای تیتراسیون بر خورد می کنیم.در نوع نخست,که منحنی s شکل نام دارد,بررسیهای اصلی به ناحیه ی کوچکی در اطراف نقطه ی هم ارزی محدود می شود. یک منحنی s شکل در شکل 1-9 الف نشان داده شده است. در نوع دوم , که منحنی پاره خطی نام دارد اندازه گیریها در هر دو طرف  نقطه ی هم ارزی  و به اندازه ی کافی  دور از آن انجام می شود. از اندازه گیری در نزدیکی نقطه ی هم ارزی پرهیز می شود. یک نمونه از منحنی پاره خطی در شکل 1-9 ب نشان داده شده است. منحنی s شکل سرعت و سهولت را در اختیار استفاده کننده قرار می دهد. در واکنشهایی که تنها در حضور مقدار قابل توجهی از واکنشگر اضافی یا آنالیت کامل می شود استفاده از منحنی پاره خطی سودمند است.

منحنیهای تیتراسیون برای روشهای نقره سنجی

تهیه ی منحنی برای تیتراسیون نقره سنجی به سه نوع محاسبه نیاز دارد که هر یک برای مرحله ای ویژه از تیتراسیون به کار برده می شود:(1) نقاط پیش هم ارزی,(2) نقاط هم ارزی و(3) نقاط پس هم ارزی.
در مرحله ی پیش هم ارزی, غلظت آنالیت از غلظت اولیه ی آن و داده های حجم سنجی محاسبه می شود. در نقطه ی هم ارزی یون نقره و یون آنالیت در نسبتهای استوکیومتری وجود دارند و غلظت یون نقره مستقیم از روی ثابت حاصلضرب انحلال پذیری استخراج می شود. در مرحله ی پس هم ارزی , غلظت تجزیه ای مازاد نقره نیترات محاسبه می شود و فرض می شود که این مقدار با غلظت تعادلی برابر باشد.

عنوان : تیتراسیون PH متری اسید و باز قوی

هدف: تیتراسیون PH متری NaOH و HCl و رسم منحنی تیراسیون

تئوري:

مقدمه :
ا لکتروشيمي چيست؟ الکتروشيمي مبحثي در شيمي است که درمورد تبديل انرژي شيميايي به الکتريکي و بالعکس بحث مي کند.
در سلول هاي گالواني، انرژي شيميايي به الکتريکي تبديل مي شود.
در سلول هاي الکتروليز انرژي الکتريکي به شيميايي تبديل مي شود.
سلول شيميايي : هر سلول شيميايي در واقع يک واکنش اکسايشي - کاهشي است.
هر واکنش اکسايشي -کاهشي شامل دو نيم واکنش است.
هر نيم واکنش يک الکترود مي باشد.
نيم واکنش اکسايش، آند ونيم واکنش کاهش،کاتد نام دارد.
مثال در مورد يک سلول الکتروشيميايي :
يک ظرف شامل محلول سولفات مس که در آن تيغه مسي قرار دارد.
Cu2+ + 2e →Cu
يک ظرف شامل محلول سولفات روي که در آن تيغه اي از روي قرار دارد.
Zn → Zn2+ + 2e
اگر ظرف ها را با پل نمکي به هم و دو تیغه را نیز بهم وصل کنيم ،
جريان برق توليد مي شود.
Cu2+ + Zn → Zn2+ + Cu

پتانسيل سنجي potentiometric
اندازه گيري اختلاف پتانسيل ما بين دو الکترود شناساگر و الکترود مرجع .
الکترود شناساگريا انديکاتور: پتانسيل آن وابسته به غلظت گونه در تماس با آن است. الکترود مرجع، الکترودي که پتانسيل دقيقاً معيني دارد.

انواع الکترودهاي مرجع : الکترود استاندارد هيدروژن - کالومل و نقره - نقره کلريد
الکترود استاندارد هيدروژن SHE
2H+ +2e H2
Pt,H2(P=1atm) H+(1M)
E=0.059 log a H+
الکترود کالومل :
Hg Hg2Cl2(sat,d),KCl(XM)
واکنش آن؛
Hg2Cl2 +2e 2Hg +2Cl- E0=0.268
پتانسيل آن برحسب غلظت
اگر محلول کلريد پتاسيم اشباع باشد، SCE و پتانسيل آن 241/0 ولت
الکترود نقره - نقره کلريد :
Ag │AgCl (s) , Cl- (X M)
AgCl + e Ag + Cl- ْ

انواع الکترودهاي شناساگر : الکترودهاي فلزي ، الکترودهاي غشایی
انواع الکترودهای فلزی:
الکترودهاي مرتبه يک (کاتيون ها( Ag │Ag+ (X M)
الکترودهاي مرتبه دو (آنيون ها( Ag │KCl, AgCl
الکترودهاي مرتبه سه (اکسايشي – کاهشي(
 Pt │Fe3+ (X M)
انواع الکترودهاي غشائي :
1- الکترود شيشه PH ،
2-يون گزين (ساير کاتيونها(،
3- مايع غشائي
4- جامد و رسوبی
5-حساس به گاز

انواع روش های اندازه گيری پتانسيومتری:
1- روش مستقيم : الف)- منحنی کاليبراسيون ب)- افزايش محلول استاندارد
2- روش غير مستقيم: الف(تيتراسيون های پتانسيومتری ب)- تيتراسيون های ديفرانسيلی
تيتراسيون های PH- سنجی
 در اين نوع تيتراسيون حجم معينی از محلول مجهول(اسيد يا باز) در بشر میn ريزيم.
 در داخل محلول الکترود ترکيبی PH را قرار می دهيم.n
 از بورت بهn محلول بشر قطره قطره محلول استاندارد(باز يا اسيد) اضافه می کنيم به ازاء هر افزايش محلول استاندارد، PH را می خوانيم.
 از روی نمودار PH بر حسب حجم محلولn استاندارد، نقطه هم ارزی تعيين می کنيم..
الکترود شيشه ای ترکيبی شامل:
الکترودهای شيشه ای، الکترودهای مرجع داخلی و خارجی است.
Ag │AgCl (s) │Cl-(aq) ││H+(aq) H+(aq) , Cl-(aq) │ Ag (aq) │AgCl (s) │Ag
الکترود مرجع داخلی الکترود مرجع خارجی
E = L – 0591/0 PH

نکات اوليه در PH سنجی:
بايد طبق دستورالعمل شرکت سازنده الکترود را نگهداری کرد.
قبل از استفاده کردن از الکترود از سالم و پر بودن از محلول الکترولیت اطمینان حاصل کرد.
دستگاه PH متر را بر اساس دستورالعمل های شرکت سازنده،
با محلول های بافر با PH دقيقاً معلوم درجه بند ی(کالیبره) نمود.
خطاها در اندازه گيری PH :
خطای قليايي در 9
خطا در محلول های خنثی، تعادل دير برقرار می شود.
انواع تيتراسيون های PH سنجی:
اسيد قوی - باز قوی؛ مثل اسيد کلريد ريک با سود و يا بالعکس
اسيد ضعيف - باز قوی؛ مثل اسيد استيک با سود و يا بالعکس
باز ضعيف - اسيد قوی؛ مثل آمونياک با اسيد کلريد ريک
اسيد ضعيف - باز ضعیف؛ مثل آمونياک با اسيد استيک
روش های تعيين نقطه هم ارزی در تيتراسيون های PH متری و پتانسيل سنجی:
الف)- رسم نمودار PH يا ( E اختلاف پتانسيل) بر حسب حجم تيترا نت
ب)- رسم نمودار بر حسب حجم تيترانت (V)
ج)- رسم نمودار بر حسب حجم تيترانت(V)
د)-روش Gran
با توجه به شکل نمودار ،انتخاب روش صحییح تعیین نقطه هم ارزی
روش های تعیین نقطه هم ارزی در نمودارهای PH(E) بر حسب V :
1-روش نصف کردن
2-روش رسم بهتدین دایره
3- روش رسم متوازی الاضلاع
با توجه به شکل نمودار PH یاE )اختلاف پتانسیل) برحسب V باید یکی از روش های فوق را انتخاب نمود.
نمودار تيتراسيون PH سنجی سیستم های مختلف اسید و باز :

محاسبه Ka يک اسيد با کمک تيتراسيون PH سنجی :
HA H+ + A-


در هر نقطه از تيتراسيون PH را داريم. از روی نمودار می توانيم [A-] و [HA] راحساب کنيم.
شرح آزمایش :
در محیط آزمایشگاهی اکثر اوقات از کالومل استفاده می کنند ، مگر در مواردی که محلول به کلر حساسیت نشان می دهد ازسولفات جیوه استفاده می شود.
الکترود شناساگر : شیشه و الکترود مرجع : کالومل است .
• تیترات باید باز قوی باشد.
• به ازای تعداد پروتون باید یک جهش داشته باشیم.

مواد لازم: اسید قوی (مجهول) ، سود 0.1 مولار ، آب مقطر

وسايل لازم: مگنت ، بشر ، بالن ژوژه ، پیپت حبابدار ، کالومل ، بورت ، دستگاه PH متر

روش آزمايش:

کالیبراسیون PH متر:

برای کالیبراسیون PHمتر ابتدا باید دمای محلول بافر را به دستگاه بدهیم زیرا PH با تغییر دما تغییر می کند چون غلظت با دما تغییر می کند. سپس دو بافر با PH4 و 9 را در 2 بشر می سازیم و الکترود دستگاه را در بافر 4 قرار داده و با دکمه ی Standard ،  PH را بر روی 4 تنظیم می کنیم و سپس با بافر PH 9 هم این کار را انجام می دهیم . و بعد از انجام کالیبراسیون الکترود را با آب مقطر شسته و درون آب مقطر نگه داری می کنیم و تا آخر آزمایش دستگاه را خاموش نمی کنیم. (در این جا ما از بافر 7 استفاده کردیم)

ابتدا اسید  HClمجهول را داخل ارلن 100سی سی میریزیم و بوسیله آب مقطر به حجم می رسانیم . سپس بوسیله پیپت حبابدار 10 سی سی از اسید مجهول را برمی داریم . داخل بشر میریزیم و مگنت را در بشر می اندازیم.50 الی 100 سی سی هم آب مقطر داخل بشر می ریزیم.بشرراروی دستگاه قرار می دهیم. در قسمت پایینی پایه کالومل را وصل کرده و سر آنرا داخل بشر قرار میدهیم.(آند و کاتد ادغام شده اند،کالیبره شده)
دستگاه را روشن می کنیم تا مگنت شروع به چرخش کند .(باید دقت کنیم که مگنت با سرکالومل برخورد نکند)
دستگاه PH متررا روشن می کنیم . قبل از شروع تیتراسیون PH را می خوانیم.برای انجام تیتراسیون ابتدا یک بورت تمیز که با آب مقطرآبکشی شده و داخل آن سود ریختیم را بوسیله پایه دربالای بشرقرار می دهیم بطوریکه زمانیکه شیر بورت را باز می کنیم ، قطرات سود داخل بشر بریزد.
تیتراسیون را شروع می کنیم ، از یک تا بیست سی سی را یک سی سی یک سی سی طی می کنیم و بعد از20 سی سی را بصورت نیم سی سی طی می کنیم.برای اینکه بتوانیم جهش هارا رویت کنیم . فقط یک جهش داریم .
PH های بدست آمده را یادداشت می کنیم.نمودار را رسم می کنیم .

جدول داده ها:

محاسبات:

نقطه اکی والان:  

حجم NaOH مصرفی:          ml

موارد خطا :

زمانی که مقادیر یک میلی لیتر محلول درون بورت را در بشر اضافه می کنیم باید کمی صبر نمود تا محلول درون بشر کمی هم زده شود و عدد نمایشگر PH ثابت شود سپس آن را یاد داشت می نماییم.

نتيجه گيري:

هر چه اسید وباز قوی تر باشند جهش در نقطه اکی والان زیادتر می شود و هر چه رو به ضعیف تر  می رود جهش آن کمتر می شود بطوری که شاید تشخیص آن به سختی انجام شود.