Jegyzőkönyv. Konduktometria. Ungvárainé Dr. Nagy Zsuzsanna

Átírás

1 Jegyzőkönyv CS_DU_e Konduktometria Ungvárainé Dr. Nagy Zsuzsanna Margócsy Ádám Mihálka Éva Zsuzsanna Róth Csaba Varga Bence I. A mérés elve A konduktometria az oldatok elektromos vezetésének mérésén alapuló analitikai módszer. Az elektromos vezetést a rendszerre kapcsolt elektromos tér nyomán meginduló ionvándorlás okozza. A vezetés értékéhez az oldatban található minden ion ad valamekkora járulékot. Ezek nem választhatók el egymástól, így a konduktometria nem alkalmas egyes ionok szelektív mérésére (nem ionspecifikus módszer). A vezetőképesség definíció szerint az ellenállás reciproka: γ = 1 R = κ A l Az egyenletben γ a vezetőképesség ([γ] = S = Ω 1 ), R az ellenállás ([R] = Ω), A az elektródok felülete ([A] = m 2 ), l az elektródok távolsága ([l] = m), κ a fajlagos vezetőképesség ([κ] = Sm 1 ). A fajlagos vezetőképesség additív az oldat komponenseire (oldószer és oldott anyagok) nézve: N κ = κ i A gyakorlatban gyakran használják az ekvivalens vezetőképességet (Λ, [Λ] = Scm 2 g(ekv. ) 1 SIegységekben), amivel az egyes ionok vezetőképessége már külön-külön jellemezhető: i=1 Λ = 1000κ c Végtelen híg oldatok esetén a teljes ekvivalens vezetőképesség közelítőleg az egyes ionok ekvivalens vezetőképességeinek az összege (ennek oka, hogy ilyen oldatokban a disszociáció teljesnek tekinthető, az anionok és kationok egymástól függetlenül mozognak). Kétféle konduktometriás mérést különböztethetünk meg: a direkt konduktometria során az ionok koncentrációját az oldat mért elektromos vezetéséből számítjuk ki, az indirekt konduktometria (konduktometriás titrálás) során a vezetőképesség változását mérjük a mérőoldat fogyásának függvényében, a koncentráció így a titrálás végpontjából határozható meg (a görbének a végpontban törése van). Utóbbi módszer mindenféle titrálásra alkalmazható, amelyben a lejátszódó reakció a vezetőképesség megváltozását vonja maga után. A titráláshoz használt konduktométer (Radelkis OK-102/1) egy harangelektródot tartalmaz, a titrálás során az ezen létrejövő feszültségesést mérjük.

2 II. A mérés menete, kiértékelése A mérések során az általános eljárás a következő volt: a törzsoldatok bizonyos térfogatát bemértük a titrálóedénybe, ezt vízzel hígítottuk addig, amíg az oldat teljesen el nem lepte a harangelektródot, beindítottuk a mágneses kevertetést és megkezdtük a titrálást. A mérések közötti eltéréseket a kissé eltérő mértékű hígítás okozta. Az illesztett egyenesek egyenleteiben az 1, vagy 2 index a töréspont előtti/utáni szakaszra utal. II.A. Ismert összetételű rendszerek mérése II.A.1 HCl-oldat (c névleges =0.1 M; f=1.007) titrálása NaOH-oldattal (c névleges =0.1 M; f=0.999) Bemérés: V be =5 cm 3 Tényleges koncentrációk: c HCl = M; c NaOH = M V mérő / cm 3 κ / µscm mérés 2. mérés

3 1. mérés: κ 1 μscm 1 = (V mérő cm 3 ) μscm 1 = (V mérő cm 3 ) 2. mérés: κ 1 μscm 1 = (V mérő cm 3 ) μscm 1 = (V mérő cm 3 ) Elméleti fogyás (a bemérési térfogatból és a koncentrációkból számítva): V elm =5.040 cm 3 Tényleges fogyások (az egyenesek egyenleteiből számítva): V 1. mérés =4.705 cm 3 ; V 2. mérés =4.703 cm 3 Átlagos fogyás: V=4.704 cm 3

4 II.A.2. HOAc-oldat (c névleges =0.1 M; f=1.072) titrálása NaOH-oldattal (c névleges =0.1 M; f=0.999) V be =5 cm 3 c HOAc = M; c NaOH = M V mérő / cm 3 κ / µscm mérés 2. mérés

5 mérés: κ 1 μscm 1 = (V mérő cm 3 ) μscm 1 = (V mérő cm 3 ) 2. mérés: κ 1 μscm 1 = (V mérő cm 3 ) μscm 1 = (V mérő cm 3 ) V elm =5.365 cm 3 V 1. mérés =5.289 cm 3 ; V 2. mérés =5.476 cm 3 V=5.383 cm 3

6 II.A.3. HOAc-oldat (c névleges =0.1 M; f=1.072) titrálása NH 3 -oldattal (c névleges =0.1 M; f=0.979) V be =5 cm 3 c HOAc = M; c NH3= M V mérő / cm 3 κ / µscm

7 κ 1 μscm 1 = (V mérő cm 3 ) μscm 1 = (V mérő cm 3 ) V elm =5.475 cm 3 V=5.717 cm 3

8 A három mérés eredményét egy grafikonon ábrázolva: II.B. Ismeretlen összetételű rendszerek mérése II.B.1. Ismeretlen NaOAc-oldat titrálása HCl-oldattal (c névleges =0.1 M; f=1.007) V be =10 cm 3 c HCl = M V mérő / cm 3 κ / µscm mérés 2. mérés

9

10 1. mérés: κ 1 μscm 1 = (V mérő cm 3 ) μscm 1 = (V mérő cm 3 ) 2. mérés κ 1 μscm 1 = (V mérő cm 3 ) μscm 1 = (V mérő cm 3 ) V 1. mérés =2.900 cm 3 ; V 2. mérés =2.895 cm 3 V=2.898 cm 3 V c NaOAc 3H2 O = c HCl = M V be M NaOAc 3H2O =136.1 gmol -1 A nátriumacetát-tartalom 100 cm 3 -re vonatkoztatva: c=0.397 g(100 cm 3 ) -1

11 II.5. Vörösbor titrálása NH 3 -oldattal (c névleges =0.1 M; f=0.979) V be =10 cm 3 c NH3= M V mérő / cm 3 κ / µscm

12 A titrálás során a bor színe bordóból egyre sötétebb zöldesbarna lett. V= cm 3 κ 1 μscm 1 = (V mérő cm 3 ) μscm 1 = (V mérő cm 3 ) A bor savtartalmát borkősavban fejezzük ki (M=150.1 gmol -1, kétértékű sav). c borkősav = c NH3 V 2V be =0.060 M 100 cm 3 oldatra vonatkoztatva: c =0.901 g(100 cm 3 ) -1 Ez az érték nagyobb, mint a korábban potenciometriás titrálással kapott érték (0.161 g(100 cm 3 ) -1 ). Ennek oka az, hogy míg potenciometria esetén (alkalmasan megválasztott indikátorelektróddal) el tudtuk érni, hogy csak csak a hidrogénionokat mérjük, addig konduktometria esetén ehhez hozzámérjük a borban lévő összes többi iont is. Ez alapján a bor savtartalmának mérésére a potenciometria használhatóbb módszernek bizonyul.

13 III. Konduktometriás titrálási görbék értelmezése Ismertek az alábbi titrálási görbék: 1. NaCl + AgNO 3 = AgCl + NaNO 3 2. NaCl + AgOAc = AgCl + NaOAc 3. HCl + AgNO 3 = AgCl + HNO 3 4. HCl + AgOAc = AgCl + HOAc Ion Λ Scm 2 (g(ekv. )) 1 H Na Ag Cl NO OAc

14 1. görbe: a vezetés alig változik a végpontig, mivel a kloridionok fogyását kompenzálja a titrálás során ekvivalens mennyiségben hozzáadódó, hasonló vezetőképességű nitrátion. A végpont után továbbhaladva a növekvő ezüst- és nitrátion-koncentráció miatt a vezetés folyamatosan nő. 2. görbe: a vezetés a végpont felé haladva kissé csökken, mivel a kisebb vezetőképességű acetátionok nem tudják eléggé ellensúlyozni a kloridionok fogyását. A végpont után az egyre nagyobb ezüst- és acetátion-koncentráció miatt a vezetés nő, bár az 1. görbéhez képest kisebb mértékben. 3. görbe: ugyanaz az értelmezése, mint az 1. görbének, csak magasabbról indul a hidrogénion nagy vezetőképessége miatt. 4. görbe: a vezetés a végpontig folyamatosan csökken, mivel a kloridion mellett a hidrogénionkoncentráció is csökken (az 1. reakcióban szereplő salétromsavtól eltérően az ecetsav gyenge sav, így nem disszociál teljesen). A végpont után a vezetés nő a növekvő ezüst- és acetátion-koncentráció miatt.