WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 10 |

Оборудование, материалы: рН–метр или милливольтметр типа ЭВ74, индикаторный стеклянный электрод и электрод сравнения (лучше хлорсеребряный); магнитная мешалка, стаканчик для титрования объемом 3 50-100 см ; градуированные пипетки на 5,0 и 25,0 см ; бюретка; стандартные растворы для рН – метрии; стандартные растворы HCl; NaOH; CH3COOH с концентрацией 0,1 М.

Выполнение работы 1. Используя указания к работе 7, составляют гальваническую цепь (рис.4-5) и проводят измерение напряжения этой цепи в серии водных растворов с известным значением рНа.

Если серии стандартных буферных растворов нет, то последовательным разбавлением готовят серию растворов HCl с концентрацией 0,1; 1*10-2; 1*10-3; 1*10-4 и 1*10-5 моль/дм3 и стандартный 0,05 М раствор Na2B4O7 (тетрабората натрия), рН которого равен 9,18.

2. По полученным результатам строят калибровочную зависимость E = f (pHа). Проверяют ее линейность, оценивают наклон Е/рН, сопоставляют его значение с теоретическим, делают вывод об обратимости данного стеклянного электрода по отношению к Н+ – ионам.

3. В стаканчик для титрования наливают 20,0 см исходного раствора уксусной кислоты, опускают электроды и измеряют напряжение гальванического элемента. Бюретку заполняют стандартным раствором гидроксида натрия. Проводят титрование, добавляя по 1,0 см щелочи и измеряя напряжение (в ходе титрования раствор должен перемешиваться! ) гальванического элемента в каждой точке титрования. Когда рН раствора будет близок к 6 (ориентируются по зависимости E = f (pH)) щелочь добавляют порциями по 0,2 см вплоть до резкого изменения напряжения (на 0,2 0,3 В). Затем фиксируют еще 2-3 точки, добавляя титрант по 1,см.

4. В каждой точке титрования определяют рНа по имеющейся калибровочной зависимости для стеклянного электрода. По полученным результатам строят интегральную (рН = f(V)) и дифференциальную (рН/V = f(V)) кривые титрования (рис.4-6). По максимуму на дифференциальной кривой титрования (рис.4-6 б) определяют объем в точке эквивалентности Vт.э.. Зная эту величину, выбирают точки, соответствующие 10; 25; 50; 70 и % нейтрализации, и наносят их на интегральную кривую титрования (рис. 4-а).

рН рН/ V а б рН=0,2 ед V т.э.

V1 V5’ VРис. 4-Данным точкам соответствуют объемы V1 V5. От выбранных точек отмеряют вниз отрезки равные 0,2 ед.рН (можно в пределах 0,10,3), проводят параллельные оси абсцисс линии и находят объемы V1’ V5’. Зная объем щелочи, пошедшей на изменение рН на 0,2 единицы (V1 = V1 – V1’ и т.д.), по уравнению (4-32) рассчитывают.

5. Строят зависимость = f(cк-ты/ссоли), при этом расчет молярных концентраций кислоты и соли ведут по уравнениям:

cV cV - VNaOH cNaOH NaOH NaOH HAc HAc сNaAc = и сHAc =, + VV + VV HAc NaOH HAc NaOH где VNaOH – объемы щелочи в выбранных точках (V1 V5). Делают вывод о зависимости от соотношения концентрации электролитов. Оформляют работу.

Работа 12. Определение содержания лекарственного вещества потенциометрическим титрованием в апротонном растворителе Если анализируемое вещество представляет собой слабую кислоту (или основание), плохо растворимые в воде или имеющие константу диссоциации 1*10-8, то для анализа таких соединений и их смесей используют неводное титрование. При этом решающее значение имеет выбор растворителя. Подходящим является тот, в котором наиболее легко и глубоко протекает реакция нейтрализации. Глубина протекания процесса нейтрализации определяется отношением константы диссоциации кислоты К(с) НА или основания к ионному произведению растворителя К =.

КS Растворители, обладающие сильным сродством к протону, называются протофильными. В их среде кислотные свойства растворенных веществ усиливаются, а значит условия титрования кислот улучшаются, поскольку константа равновесия К реакции нейтрализации НА + ОН- = А- + Н2О в таком растворителе может быть на несколько порядков выше, чем в чистой воде.

Из протофильных растворителей чаще всего применяют диметилформамид (ДМФА), характеризующийся достаточно высоким значением диэлектрической проницаемости = 36,7 и малым значением ионного произведения КS = 2*10-26. Известно, что в среде ДМФА стеклянный электрод сохраняет свою Н+-функцию. Титрантами могут быть растворы NaOH или KOH в этаноле или этанольно-бензольной смеси, а электродом сравнения – хлорсеребряный электрод, заполненный насыщенным раствором хлорида калия в этаноле.

Задача работы: провести неводное потенциометрическое титрование слабой кислоты при помощи стеклянного электрода.

Оборудование, реактивы: рН-метр или милливольтметр типа ЭВ-74;

магнитная мешалка; стеклянный электрод с Н-функцией, хлорсеребряный электрод, заполненный насыщенным раствором хлорида калия в этаноле;

стакан для титрования с крышкой; полумикробюретка на 5,0 см ; 0,1 М раствор КОН в этаноле или этанольно-бензольной смеси (1:5); стандартный раствор бензойной кислоты в ДМФА; 3 конические колбы объемом 50 см ;

раствор тимолового синего в этаноле с массовой долей 1 %; раствор сульфадимезина (может быть заменен по указанию преподавателя на раствор барбитала, фталазола, метилурацила и т.д.).

Сульфадимезин (sulfadimezinum), или же 2-(п-аминобензолсульфамидо)-4,6диметилпиредин, является слабой кислотой.

Выполнение работы 1. Устанавливают точную концентрацию раствора КОН по стандартному раствору бензойной кислоты в ДМФА с индикатором тимоловым синим. Для этого в сухую коническую колбу отбирают 10,0 смстандартного раствора бензойной кислоты и добавляют 2-3 капли индикатора тимолового синего. Бюретку заполняют раствором КОН и титруют до перехода окраски раствора из желтой в синюю. Опыт повторяют дважды.

Результаты параллельных титрований не должны отличаться более, чем на 0,5 %. Концентрацию раствора КОН рассчитывают по уравнению:

с Vк--тык ты сКОН =, (4-33) VКОН где ск-ты – концентрация стандартного раствора бензойной кислоты; Vк-ты – объем пробы, взятой для титрования (в нашем случае 10,0 см ); VКОН – средний объем титранта, затраченный на титрование.

2. Таблетку сульфадимезина (или иного препарата) взвешивают на аналитических весах. Готовят анализируемый раствор растворением таблетки лекарственного препарата в 100,0 см ДМФА. Небольшая опалесценция раствора из-за наличия нерастворимых примесей – наполнителя – анализу не мешает.

3. Собирают гальванический элемент, как показано на рис. 4-5.

Отбирают аликвоту раствора сульфадимезина объемом 20,0 см в стакан для титрования. Включают мешалку и проводят титрование анализируемого раствора раствором КОН, добавляя титрант порциями по 0,5 см3 и фиксируя значение напряжения гальванического элемента. Определяют область резкого изменения напряжения. Опыт повторяют с той разницей, что вначале титрант добавляют по-прежнему по 0,5 см, а в области скачка на кривой титрования – по 0,1 см.

4. По полученным результатам строят интегральную и дифференциальную кривую титрования, определяют объем титранта в точке эквивалентности, рассчитывают массу сульфадимезина (г) по уравнению:

g = сКОН *VKOH * M *10-3, где М – молярная масса сульфадимезина, равная 246 г/моль.

Определяют содержания сульфадимезина в таблетке в масс. долях.

Оформляют работу.

ТЕМА 5. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ Работа 1. Получение коллоидных растворов и их коагуляция По среднему размеру частиц дисперсной фазы (10-9 – 10-7м ) коллоидные растворы (золи) занимают промежуточное положение между истинными и микродисперсными. Одним из основных методов получения коллоидных систем является конденсационный. В ходе химической конденсации получают вещество в дисперсном состоянии при помощи какой-либо химической реакции (гидролиза, окисления-восстановления и т.д.), продуктом которой является трудно растворимое соединение. Примером может служить реакция гидролиза:

FеС13(ж)+ 3 Н2О(ж) = Fe(OH)3(тв) + 3 НС1(ж). (5-1) После достижения необходимой степени дисперсности коллоидное состояние необходимо стабилизировать, чтобы предотвратить объединение микрокристаллических частиц в более крупные образования (коагуляцию).

Стабилизация осуществляется путем формирования вокруг микрокристаллической частицы ионной оболочки, образующей двойной электрический слой.

Основной структурной единицей коллоидного раствора является мицелла. Строение мицеллы вкратце рассмотрим на примере золя серебра, возникающего при добавлении KI в раствор AgN03.

В центральной части мицеллы находится трудно растворимый агрегат из m "молекул" AgJ; что отражается в т.н. коллоидно-химической формуле:

мицелла { m[AgJ] * nAg+ * (n - x)N03- }x+ * xN03-. (5-2) ядро гранула На поверхности агрегата избирательно сорбируется слой из n катионов Ag+, образующих внутреннюю обкладку двойного слоя. Так образуется ядро мицеллы. Электростатическими силами с катионами связано (n - х) анионов N03-, образующих внешнюю обкладку плотной части двойного слоя. Ядро мицеллы вместе с внешней обкладкой плотной части двойного слоя называется гранулой. Обычно из-за теплового движения частиц внешняя обкладка размыта, поэтому х анионов N03- расположено в диффузной части двойного слоя. Все гранулы несут в среднем одинаковый заряд, в данном случае положительный (n>х), что и предотвращает коагуляцию коллоидного раствора. Мицелла же в целом электронейтральна.

Электролитическую коагуляцию коллоидного раствора вызывают ионы, заряд которых противоположен заряду гранулы. Коагулирующее действие таких ионов тем выше, чем больше их зарядовое число (правило ШульцеГарди).

Задача работы: получение коллоидного раствора гидроксида железа, изучение его электролитической коагуляции.

Оборудование, материалы: термостойкая коническая колба на 200 - 3 250 см3, три колбы на 100 см, пипетка на 10 см, мерный. цилиндр, бюретка для титрования. Растворы: FeCl3 (0.3 М); K3[Fe(CN)6] (1*10-4 М); NaCl (2 М); Na2S04 (10-2 M).

Выполнение работы 1. Заливают в термостойкую колбу 100 см дистиллированной воды и доводят ее до кипения.

2. Отбирают пипеткой 10 см раствора FeCl3 (0.3 М) и постепенно, небольшими порциями, вводят его в кипящую воду при энергичном помешивании. Кипячение ведут не менее 5 минут. Охлаждают полученный по реакции (5-1) коллоидный раствор гидроксида железа. Составляют коллоидно-химическую формулу мицеллы.

3. В три колбочки вводят по 10,0 см коллоидного раствора. Поочередно титруют их, приливая к золю из бюретки порциями по 0.1 см растворы K3[Fe(CN)6], Na2S04 и NaCl соответственно. Титрование ведут до начала коагуляции, фиксируемой по возникновению мути. Записывают объем V электролитов, пошедших на титрование. Опыты необходимо дублировать 2-раза.

4. Пересчитывают объем V каждого из приливаемых электролитов на объем V’ этого же электролита, но при концентрации 1*10-4 М. Для этого используют формулу:

cэл -та 'V V =, (5-3) 110-где сэл-та - молярная концентрация титранта. Сопоставляя зарядовые числа анионов соли ( Fe(CN)63- ; S042- и С 1-) с соответствующими значениями V’, проверяют правило Шульце-Гарди. Анализируют результаты, формулируют выводы, оформляют работу.

Работа 2. Адсорбция поверхностно-активных веществ на границе вода - воздух Самопроизвольный изотермический процесс накопления вещества на границе раздела фаз называется адсорбцией. Зачастую под адсорбцией понимают также поверхностную концентрацию Г вещества (адсорбента).

Адсорбция связана с активностью а вещества в объеме и поверхностной энергией (поверхностным натяжением ) межфазной границы уравнением Гиббса дифференциальной изотермы адсорбции:

а d =-. (5-4) RT da Данное уравнение применимо к границам раздела любых фаз, находящихся в состоянии термодинамического равновесия. Для не слишком концентрированных растворов вместо активности можно использовать молярную концентрацию с. Расчет Г по (5-4) ограничен системами, в которых можно непосредственно измерить зависимость от с, например жидкость - газ.

Установлено, что при адсорбции ряда поверхностно-активных веществ (ПАВ) на границе раздела вода-воздух зависимость от с описывается эмпирическим правилом Шишковского:

(с) = (0) - b ln(l + kc), (5-5) где b и k - постоянные параметры для данного ПАВ.

Дифференцируя (5-5) и подставляя d/dс в (5-1), приходим к выражению:

kb c = RT (1 + kc). (5-6) Формально (5-6) полностью совпадает с уравнением интегральной изотермы адсорбции Л енгмюра, полученным для случая монослойной недиссоциативной адсорбции на энергетически однородной поверхности в отсутствие какого-либо взаимодействия между частицами адсорбата:

k с =. (5-7) 1+ kc Следует лишь принять, что b = RT, где - предельное значение адсорбции с образованием монослоя, a k имеет смысл константы адсорбционного равновесия.

Уравнение (5-7) удобно преобразовать к следующему виду:

11 = +. (5-8) kc Это позволяет, перестроив зависимость Г = Г(с) в координатах 1/Г от 1/с, найти как, так и k. По величине можно оценить площадь S0, приходящуюся на одну молекулу ПАВ в монослое:

S0 =, (5-9) N A где NA = 6.02*1023 част./моль - число Авогадро. Зная молярную массу М поверхностно-активного вещества и его плотность d, несложно найти и толщину монослоя, т.е. средний размер молекулы ПАВ при ее вертикальной ориентации:

М =. (5-10) d Задача работы: определение поверхностного натяжения серии водных растворов ПАВ, расчет адсорбции ПАВ на границе вода - воздух, проверка применимости уравнений Л енгмюра и Шишковского.

Оборудование, материалы: прибор для измерения поверхностного натяжения жидкости (сталагмометр), термометр, набор мерной посуды для приготовления растворов, 5 колб на 50 - 100 см, раствор СН3СООН (2М).

Выполнение работы 1. Готовят последовательным разбавлением по 50 см водных растворов СН3СООН с концентрацией: 0.25; 0.50; 1.00 и 1.50 М. По указанию преподавателя в качестве ПАВ могут быть использованы и спирты - этиловый, пропиловый, бутиловый или амиловый. Для них концентрации следует уменьшить в 2-3 раза. Измеряют температуру растворов.

2. Заполняют сталагмометр (рис.5-1) дистиллированной водой. Для этого следует, опустив кончик капиллярной трубки (1) в стакан с Н2О, поднять воду с помощью резиновой груши (2) выше метки (3), после (дист.) чего перекрыть кран (4). Винтовой зажим (5) при этом закрыт.

3. Осторожно открывая зажим (5), необходимо добиться медленного вытекания воды из капилляра - не более 1 капли в 2 секунды, и провести отсчет числа капель, отвечающего прохождению уровня воды между метками (3) и (6). Повторив опыт 2-3 раза, находят среднее число капель воды n0.

4. Промыв сталагмометр наиболее разбавленным раствором ПАВ, повторяют отсчет капель (положение зажима 5 при этом не изменяют).

Определяют среднее число капель n для каждого раствора.

Рис. 5-Устройство сталагмометра 5. Опыт повторяют с каждым из имеющихся растворов ПАВ. Данные заносят в табл. 5-1.

Таблица 5-С, М 0 0.25 0.50 1.00 1.50 2.ПАВ n, мДж/м6. Рассчитывают поверхностное натяжение каждого раствора по формуле:

dn n 0 = 0( ) = 0( ). (5-11) dn n Здесь d0 и d - плотности растворителя (воды) и раствора, которые полагают близкими. Необходимое для расчетов значение (0) при температуре опыта берут из табл. 5-2.

Таблица 5-Т, К 283 288 293 298 (0), 74.01 73.20 72.53 71.78 71.мДж/м7. Строят зависимость = (с). Проводят ее графическое дифференцирование, для чего необходимо провести к полученной кривой пять касательных при пяти используемых в опыте концентрациях (см. рис. 52). Определяют /с.

8. Используя уравнение (5-4), вычисляют пять значений Г, полагая, что /с = d/dс. Для получения значений Г в моль/м2 в уравнении (5-4) следует ввести множитель 10-3. Строят изотерму адсорбции Г = Г(с).

, мДж/мРис. 5- Пример графической обработки зависимости, с – с с, моль/дм0 2. 1,0 2,1.9. Перестраивают полученную зависимость в координатах 1/Г - 1/с.

Проверяют ее линейность, выносят суждение о применимости изотермы Ленгмюра для описания адсорбции уксусной кислоты на границе вода - воздух.

10. Экстраполируют полученную зависимость к значению 1/с 0, определяют Г по отрезку, отсекаемому на оси ординат. Зная Г, из наклона зависимости определяют k. Используя (5-9) и (5-10), находят S0 и для молекулы СН3СООН.

10. Строят зависимость от 1n(1+kc), проверяют ее линейность.

Экстраполяцией зависимости на 1n(1 + kc) 0 определяют (0), сопоставляют с табличным значением. Формулируют выводы, оформляют работу.

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 10 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.