- •Введение
- •Обработка результатов физико-химических измерений Погрешность измерений
- •Выражение результатов измерений и расчетов
- •Термохимия Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 1. Определение интегральной теплоты растворения соли и теплоты гидратообразования
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 2. Определение энтальпии диссоциации слабого электролита
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 3 Определение изменения энтальпии реакции нейтрализации
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Коллигативные свойства растворов Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4. Криометрия
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Фазовые равновесия в однокомпонентных системах Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5. Давление насыщенного пара
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6. Получение кривой разгонки
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 7. Получение диаграммы состояния двухкомпонентной неконденсированной системы
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Распределение вещества в двухфазной системе. Экстракция Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9. Экстракция цветных металлов нафтеновой кислотой
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Электропроводность растворов электролитов Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10. Определение степени диссоциации слабого электролита кондуктометрическим способом
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа №11. Определение чисел переноса ионов
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Термодинамика электрохимических систем Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 12. Определение стандартных электродных потенциалов
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 13. Определение коэффициента активности электролита
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Ионометрия и рН-метрия Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 14. Определение константы диссоциации слабого электролита потенциометрическим методом
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Строение вещества. Молекулярные спектры Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15. Определение константы нестойкости тиоцианата (роданида) железа фотометрическим методом
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Химическая кинетика Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 16. Определение константы скорости реакции окисления иодида калия персульфатом аммония
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 17. Исследование кинетики омыления сложного эфира
- •Молекулярная адсорбция
- •Адсорбция на поверхности раздела жидкость – газ
- •Адсорбция на поверхности твердого тела
- •Ионообменная адсорбция
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 18. Исследование поверхности раздела фаз: раствор пав - воздух
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка экспериментальных данных
- •Лабораторная работа № 19. Исследование молекулярной адсорбции растворенного вещества из растворов на активированном угле
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 20. Исследование обменной адсорбции ионов
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 21. Исследование кинетики ионообменной адсорбции
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа №22. Разделение меди и цинка на катионите
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Устойчивость дисперсных систем Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 23. Получение лиофобных золей
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 24. Определение порога коагуляции визуальным методом
- •Выполнение работы
- •I. Приблизительное определение порога коагуляции
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •II. Уточнение значения порога коагуляции
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 25. Изучение коагуляции гидрозоля железа
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Лабораторная работа № 26. Определение размеров частиц дисперсных систем турбидиметрическим методом Краткие теоретические сведения
- •Контрольные вопросы
- •Выполнение работы
- •Содержание протокола лабораторной работы
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание отчета по лабораторной работе
- •Содержание
Содержание протокола лабораторной работы
Название электролита и его формула.
Концентрации электролита (указанная на емкости с электролитом и заданная преподавателем).
Схема гальванического элемента: (вместо Me и MeAn вписать ваши данные).
Температура проведения эксперимента.
Таблица экспериментальных данных.
Элемент |
Еизм |
|
|
Обработка результатов эксперимента
1. Заполнить таблицу.
Элемент |
Еизм |
|
|
|
|
2. Величину вычислить по формуле
, если φизм > 0
или , если φизм < 0.
3. Для нахождения потенциала хлорсеребряного электрода при температуре опыта следует воспользоваться формулой:
.
4. Вычисляют средний ионный коэффициент активности электролита на основе уравнения Нернста: , где стандартный потенциал металлического электрода, значение которого берут из справочника; , где С – концентрация раствора, моль/кг, искомая величина.
5. Сопоставляют полученное значение со справочным и находят погрешность определения: (расч) = | (эксп) (табл)|.
Содержание отчета по лабораторной работе
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Ход эксперимента.
4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).
5. Обработка экспериментальных данных.
6. Вывод.
Ионометрия и рН-метрия Краткие теоретические сведения
Ионоселективными электродами (ИСЭ) называют электрохимические системы, в которых потенциал определяется процессами распределения ионов между полупроницаемой мембраной и раствором. При этом распределяются обычно ионы одного знака, поэтому мембраны имеют ионную проводимость.
До середины 60-х годов прошлого века ИСЭ были стеклянными. К настоящему времени разработаны электродные системы на основе твердых ионообменных смол, минералов, жидких ионитов, ионо- и поликристаллов и.т.д.
Основная часть ИСЭ – мембрана, разделяющая два раствора: .
Пусть оба раствора L1 и L2 содержат определяемое вещество А. Тогда потенциал ионоселективного электрода, возникающий между растворами 1 (исследуемый) и 2 (как правило, стандартный и его концентрация известна) зависит от содержания вещества А в растворе 1 согласно уравнению Нернста:
,
которое справедливо в том случае, если в растворе 1 нет других ионов, способных к ионному обмену с материалом мембраны. В случае наличия таких ионов между мембраной и раствором устанавливается равновесие: , которое характеризуется константой обмена:
.
Влияние конкурирующего иона на величину электродного потенциала описывается уравнением В.И.Никольского:
.
Таким образом, потенциал ИСЭ в случае двух мембраноактивных ионов зависит от активностей обоих ионов. Чем меньше KA-B, тем слабее влияние иона В на потенциал ИСЭ, тем выше селективность электрода к иону А.
Следует отметить, что в отличие от обычных электродов, величина изменяется не только при изменении электрохимической системы, но и вида мембраны и даже технологии ее изготовления. Поэтому все ИСЭ требуют определенной калибровки не только для того, чтобы убедиться в правильности угла наклона градуировочной зависимости Е = f(aA), но и для уточнения для данного конкретного электрода при данной температуре. Из уравнения Никольского следует также, что с ростом константы обмена KA-B и концентрации иона В его мешающая роль увеличивается. При достаточно большом произведении KA-BaB потенциал электрода начинает зависеть уже главным образом от активности иона В. В таком случае говорят, что электрод вместо А-функции приобрел В-функцию.
Старейшим и наиболее распространенным ИСЭ является стеклянный электрод. Электродные стекла, состоящие из оксидов кремния, натрия и кальция обладают ярко выраженной Н-функцией. Введение в стекло оксидов бария, цезия, лантана расширяют, а оксида алюминия и бора сокращают интервал Н-функции. Введением последних в состав электродного стекла удалось создать стеклянные электроды с Na+, K+, Li+, , Ag+-функциями. На основе оксидов железа и титана созданы также окислительно-восстановительные электроды, которые с успехом конкурируют с инертными платиновыми электродами.
Измерение рН стеклянными электродами возможно в достаточно щелочных растворах вплоть до рН = 12–14, т.к. KH-Na обычно не превышает величину 10−12−10−14. Потенциал стеклянного электрода обычно измеряют по отношению к насыщенному хлорсеребряному электроду. В последнее время для измерения рН выпускают т.н. комбинированные электроды, в которых стеклянный и хлорсеребряный электрод помещены в общий корпус.
Потенциал ИСЭ вследствие их высокого сопротивления нельзя измерять низкоомными вольтметрами или потенциометрами. Подобные измерения возможны только на высокоомных вольтметрах, которые получили название иономера. Иономер, отградуированный в единицах рН называется рН-метром.
Классификация ионоселективных электродов по типу мембран – твердые, жидкие и особые – предложена в 1975 г. IUPAC. Твердые мембраны подразделяются на гомогенные и гетерогенные. Гомогенные мембраны: стеклянная, монокристаллическая, из сплава солей, спрессованная из порошков солей. Твердофазные электроды изготавливаются из труднорастворимых кристаллических солей, например, LaF3, AgCl, Ag2S. С их помощью определяют активности анионов, входящих в состав этих солей (F−, Cl−, S2−). У гетерогенных мембран активное вещество электрода введено в инертную матрицу, придающую мембране прочность. Например, AgA−Ag2S (A – Cl−, Br−, I−, SNC−, CN−) или MS−Ag2S (M – Cu2+, Pb2+, Cd2+). В таких мембранах сульфид серебра является матрицей для поликристаллических галогенидов серебра и сульфидов двухвалентных металлов.
Кристаллические мембраны отличаются высокой селективностью, превышающей иногда селективность жидкостных электродов на несколько порядков. Они также селективны относительно ионов, входящих в состав кристаллических солей.
В электродах с жидкими мембранами водная фаза отделяется от неводной пористой диафрагмой. Жидкие мембраны бывают трех типов.
1. Мембраноактивной частицей является крупный анион R. Например, алкилфосфорной кислоты ROPO2H. Такие электроды селективны относительно катионов (Са2+, Ba2+ и др.)
2. Мембраноактивной частицей является крупный катион, например, соли четвертичного аммониевого основания, комплексных солей переходных металлов. Такие электроды селективны относительно анионов ( , , Br−, Cl− и др.).
3. Электроды с мембраной на основе нейтральных лигандов, например, комплексонов, способных связывать катионы щелочных и щелочноземельных металлов, а также , к которым электрод и будет проявлять селективность.
Особые электроды также делятся на три группы.
1. Газочувствительные электроды, в которых используется газопроницаемая мембрана и индикаторный электрод. При растворении газов (NH3, CO2) образуются катионы или анионы ( , ), к которым электрод проявляет селективность.
2. Ферментные электроды, реагирующие на содержание ионов, образующихся в системе в результате протекания химической реакции. По потенциалу ИСЭ, чувствительному к образующимся ионам, судят о концентрации других веществ, участвующих в реакцию
3. Электроды с твердым внутренним контактом между мембраной и металлическим проводником. Эти электроды не имеют внутреннего жидкостного заполнения и поэтому очень удобны в эксплуатации.