Алгоритм методики

2.1. Прилади й реагенти

Фотоелектроколориметр;

Секундомiр;

Вимiрювальнi колби мiсткiстю 50 мл;

Піпетки мiсткiстю 5 мл;

Піпетки с подiлками мiсткiстю 1 и 5 мл;

П-фенiлендiамiн, 0,05 моль/л;

Пероксид водню, 2,5 моль/л;

Формальдегід, розчин з масовою концентрацiєю 40 мкг/мл;

Фосфатний буферний розчин з pH=6,86;

Етилендiамiнтетраацетат натрію (ЕДТА, трилон Б), 0,01 моль/л.

2.2. Побудова градуювального графiка

У 6 вимiрювальних колб мiсткiстю 50 мл (№ 1, 2,..., 6) вносять по 1 мл розчину ЕДТА, щоб зв'язати домiшки iонiв металiв, що у незв'я­за­ному станi можуть впливати на швидкiсть iндикаторної реакцiї. По­тiм вносять по 5 мл розчину п-фенiлендiаміну, по 20 мл фосфатного буферного розчину та, на­реш­тi, стандартний розчин формальдегiду в рiзних об’ємах – 0, 1, 2, 3, 4 и 5 мл (що по доведенню до мiтки забезпечує масу формальдегiду в колбi 0, 4, 8, 12, 16 та 20 мкг). У кол­бу № 1 додають 10 мл розчину пероксиду водню. У мить, коли введе­но першу краплю, вмикають секундомiр (час початку ре­ак­цiї), дово­дять до мiтки буферним розчином та перемiшують приблизно 1 хв. Тримати пpи цьому колбу за гоpло, щоб не охоплювати її кульки рукою й не нагрiвати рiдини. Через 5 хв пiсля початку реакцiї вимiрюють світ­ло­по­гли­нан­ня у кюветi з довжиною поглинаючого шару 0,5 см, зелений свiтлофiльтр (№ 6, якщо використовуємо фотоелектроколориметр ФЕК-М й вода як роз­чин порiвняння). Аналогiчно чинять з розчи­на­ми 2,... , 6. Кожне ви­мi­рю­ван­ня повторюють тричi з новими порцiями розчину й результати усереднюють. За результатами вимiрювань бу­ду­ють градуювальний графiк (або одержують роз­ра­хун­ко­ве рiвняння прямої за методом найменших квадратiв).

2.3. Вимiрювання невiдомої концентрацiї

Здійснюють тi ж самi опеpацiї, що й пpи гpадуюваннi, але за­мiсть вiдомих pозчинiв фоpмальдегiду беpуть вiд 1 до 5 мл аналізованого − залежно вiд попередньоi оцiнки його вмiсту. Масу фоpмальдегіду ви­зна­ча­ють за гpадуйовочною залежнiстю. Її пеpе­ра­хо­вують у масову кон­цен­тpа­цiю, подiляючи на об’єм вимipяної поp­цiї pозчину.

Лабораторна робота № 5.2. Визначення вмісту хрому (VI) в розчинах кінетичним методом.

1. Сутнiсть методики

Щоб визначити мiкрокiлькості хрому (VI), часто використовують ре­ак­цiю окислення о‑дiанiзидину iоном персульфату, на яку згаданий елемент дiє як каталiзатор. Окислення веде до сильно забарвленої сполуки в хиноїднiй формi,

 

S₂O₈^2‑ + 2 e^‑ Þ 2 SO₄^2‑,

 

У вiдсутностi хрому (VI) реакцiя плине повiльно. При ка­та­лі­за­то­рі швидкiсть реакцiї збiльшується й описується рiвнянням

d x / d t = k {c(S₂0₈^2‑) – x} C_кат(c₁ – x),

де x – концентрацiя продукту окислення, t – час перебiгу реакцiї, k – кон­станта швид­костi, c_кат – концентрацiя Cr (VI), c(S₂O₈^2‑) – концентрацiя пер­суль­фа­ту, c₁ – концентрацiя о‑дiанiзидину. На по­чат­ку процесу доданком x можна знехтувати й рiвняння зводиться до лiнiйного вiдносно концентрацiї ка­та­лi­за­то­ра

d x / d t = k c(S₂0₈^2‑) c_кат c₁.

Щоб визначити швидкiсть реакцiї, стежать за залежнiстю світ­ло­по­гли­нан­ня A вiд часу. Для реакцiї, що ми використову­ємо, по­чат­ко­ва дiлянка кiнетичної кривої – залежностi A вiд t – лiнiйна, а зна­чен­ня тангенса кута на­хи­лу є пропорцiйним швидкостi реакцiї.

Щоб визначити концентрацiю ка­та­лі­за­то­ра, готують декiлька розчинiв з однаковими об’ємами, величиною pH, вмiстом о-дiанiзидину й пер­сульфату амонiю, але зi змiнною концентрацiєю каталiзатора. За ре­зультатами вимірювань, A залежно вiд часу перебiгу реакцiї t, будують для заданих концентрацiй каталiзатора кiнетичні криві й визначають тангенси кутів нахилу лiнiйної дiлянки цих кривих. Аналогiчно дослiджують розчин, в якому концентрацiя каталізатора невiдома. Екс­пе­ри­мен­таль­нi данi обробляють таким чином. Крес­лять кiнетичнi кривi в ко­ор­ди­на­тах A ‑ t для всiх дослiдiв. Графiчно або розрахунком (дивись додаток: «За­сто­су­ван­ня програми MATCAD у розрахунках лабораторних робіт з фізико-хімічних методів аналізу») визначають величини тангенсiв кутiв нахилу на лi­нiй­них дiлянках кiнетичних кривих. За знайденими значеннями тангенсiв бу­ду­ють градуювальний графiк у координатах: тангенс - c. За графiком можна визначити невiдому концентрацiю каталізатора в розчинi.