از تجزیه

هدایت سنجی HAC ( مستقیم و در حضور NH3 ) و H2SO4 : کاربرد در تشخیص نقاط پایان اندازهگیری ؛

اساس :
محلول هاي يوني مي توانند همانند اجسام رسانا ، الکتريسيته را از خود عبور دهند . وقتي اختلاف پتانسيل متناوب ثابتي را بين دو الکترود شناور در محلول هاي يوني اعمال مي کنند واکنش هاي الکترو شيميايي اکسيداسيون و احيا در سطح الکترود ها ظاهر نشده و جريان فارادي بوجود نمي آيد . ولي جرياني از محلول عبور مي کند که از مهاجرت متناوب يون ها در ميدان الکتريکي موجود بين دو الکترود نشات مي گيرد .اين شدت جريان معياري از هدايت الکتريکي يا رسانايي محلول بوده مقدار آن تابع غلظت است ، تحرک و بار الکتريکي يون هاي موجود در محلول و برخي ويژگي هاي حلال ، نظير ويسکوزيته ي آن مي باشد .

رسانايي محلول تابع قانون اهم بوده و با عکس مقاومت محلول برابر است : X=1/R
بايد دانست که در ايجاد رسانايي محلول ها ، تمام ذرات باردار موجود در محلول شرکت نموده و جايگزيني يکي از آن ها با يک يون ديگر موجب تغيير رسانايي محلول مي گردد . اين امر اجازه مي دهد پيشرفت واکنش هايي را که در جريان آن ها ترکيب يوني محيط دستخوش تغيير مي شود با اندازه گيري مداوم رسانائي محيط دنبال نموده و با رسم منحني تغييرات X=F به تشخيص نقطه ي پايان موفق شدچنين روشي را به نام تعيين عيار هدايت سنجي مي نامند که از آن در تشخيص نقطه ي پايان اندازه گيري هاي اسيد _باز ، اکسيداسيون _ احيا ، ته نشيني ،پيدايش کمپلکس و نيز واکنش هاي مبادله ي يون و استخراج بهره مي گيرند .

بطور کلي هدايت الکتريکي يک محلول را مي توان با رابطه ي زير نشان داد:
(X = A ( Ci . Vi .Zi که در آن X نماینده ی رسانایی محلول ، A رقم ثابت ظرف هدایت سنجی ، Ci غلظت مولی هر یک از یون ها ، Vi هدایت یونی معادل هر یون و Zi بار الکتریکی هر یون می باشد . جدول زیر هدایت یونی معادل یون ها را نشان می دهد .

بر اساس این جدول ، محلول های حاوی اسید های قوی ، بیشترین رسانایی را خواهند داشت ، در حالی که محلول های حاوی اسید های ناتوان از رسانایی کمتری بر خوردارند . از سوی دیگر رسانایی اسید های قوی در جریان خنثی کردن آن ها بوسیله باز های قوی به تدریج کاهش یافته ، در نقطه ی پایان به کمترین حد خود می رسد و پس از آن با افزایش باز قوی ، مجددا رسانایی محلول افزایش می یابد در حالی که در جریان خنثی کردن اسید های ناتوان به وسیله ی باز های قوی ،رسانایی محلول از ابتدا افزایش یافته و پس از نقطه ی پایان ، این افزایش تشدید می شود .

این تصویر کوچکتر شده است. برای مشاهده با سایز اصلی روی این نوار کلیک کنید. سایز تصویر اصلی 934x487و حجم فایل 58KB است

شکل زیر ، رفتار منحنی های تعیین عیار هدایت سنجی را در جریان عیار سنجی های مختلف نشان می دهد :

1_ آلکالیمتری اسید قوی با باز قوی
2_ آلکالیمتری اسید ضعیف با باز قوی
4_ آلکالیمتری اسید ضعیف با باز ضعیف (آمفوتر )
5_ آلکالیمتری اسید قوی ( HCL ) و ضعیف (CH3COOH) بوسیله ی باز قوی (NaOH) .

وسایل مورد نیاز :
_ برای اندازه گیری رسانای محلول ها ،از هدایت سنج استفاده می شود . این دستگاه پل وتستونی است که یکی از بازو های آن را الکترود یا سلول هدایت سنج تشکیل می دهد . سه بازوی دیگر پل وتستون در درون دستگاه تعبیه شده است .شکل زیر طرحی از پل وتستون را نشان می دهد :

این تصویر کوچکتر شده است. برای مشاهده با سایز اصلی روی این نوار کلیک کنید. سایز تصویر اصلی 980x610و حجم فایل 51KB است

_ معرف های مورد نیاز عبارتند از :
* محلول اسید استیک آزمایشی
* محلول آمونیاک
* محلول سود تازه تهیه شده
* محلول سلفات آمونیوم آزمایشی
* محلول کلرور باریم
* محلول استات باریم

تئوری و اجرای آزمایش :
تیتراسیون هدایت سنجی یعنی کاربرد روش هدایت سنجی برای تعیین نقطه ی هم ارزی یک تیتراسیون .

برای داشتن تیتراسیون موفق باید 4 شرط در آن برقرار باشد :
1_ شرط سینتیکی ( سرعت مناسب )
2_ شرط ترمودینامیکی _ کمی بودن واکنش )
3_ مناسب از لحاظ استوکیومتری
4_ داشتن شناساگر مناسب جهت تعیین نقطه ی هم ارزی

اگر هرکدام از شرایط بالا برقرار نباشد نمی توان تیتراسیون را انجام داد و باید از روش غیر مستقیم برای مشخص کردن نقطه ی هم ارزی استفاده کرد . هدایت سنجی از روش های غیر مستقیم الکترو شیمیایی است و در آن بر اساس تغییرات هدایت درون محلول می توان مقدار ماده ی مورد نظر را اندازه گیری کرد .
رسانایی الکتریکی برای اجسام بسته به نوع آنها متفاوت خواهد بود : 1_ الکترونی خواهد بود برای فلزات 2_ الکترولیتی خواهد بود برای الکترولیت ها .
برای هر دو مورد رسانایی الکتریکی دارای قانون یکسانی خواهد بود ، و آن قانون یکسان قانون اهم است . R=E/I

استفاده از منبع اختلاف پتانسیل متناوب :
1_ برای این که جریان متناوب باشد ، به جای استفاده از منبع اختلاف پتانسیل مستقیم از منبع اختلاف پتانسیل متناوب استفاده می کنیم .
در منبع اختلاف پتانسیل متناوب ، در هر نیم پریود ، جهت قطب الکترودها فرق میکند و این باعث می شود که جریان متناوبی بدست آید ، که آن متناسب با رسانایی خواهد بود .
2_ اگر اختلاف پتانسیل اعمال شده بصورت مستقیم باشد ، یون های رسیده به الکترود ، این فرصت را خواهند یافت که در سطح الکترود واکنش الکتروشیمیایی انجام دهند ، بنابر این جریان ایجاد شده مخلوطی از جریان الکتروشیمیایی و جریان ایجاد شده در اثر هدایت خواهد بود . ولی وقتی اختلاف پتانسیل بصورت متناوب اعمال شود این فرصت به یون ها برای انجام واکنش الکترو شیمیایی داده نمی شود .

پل وتستون در حال تعادل :

شکل پل وتستون قبلی را در نظر بگیرید ،
گالوانومتر برای سنجش شدت جریان بکار برده می شود ، در لحظه ی اول وقتی که گالوانومتر عدد صفر را نشان می دهد ( یعنی اختلاف پتانسیل بین A و B صفر است ) پل وتستون در حال تعادل است و مقاومت مجهول را می توان بدست آورد .
R1R3 = R2Rx ====> Rx = R1R3/R2
در هدایت سنجی به جای مقاومت مجهول سل هدایت سنج قرار داده می شود . هدایت سنجی را به هدف تشخیص نقطه ی هم ارزی انجام می دهیم .

عوامل موثر بر روی هدایت :
هدایت وابسته به غلظت ، بار و هدایت یونی معادل یون مورد نظر می باشد
* هدایت یونی معادل بخاطر برهم کنش های یونی و تفاوت در میزان تحرک یون های مختلف بوجود می آید و در واقع وابسته به ماهیت یون مورد نظر می باشد .
* هدایت یونی محلول حاوی یک اکی والان از یون مورد نظر که در الکترود به فاصله ی یک سانتی متر از هم قرار دارند .
* ثابت سل ، نسبت فاصله ی دو سل هدایت سنج به مساحت آنها .
* جایی سراغ هدایت سنج می رویم که در خلال آزمایش تحول گونه های یونی را از حیث یا ماهیت داشته باشیم .

الف ) تیتراسیون آلکالیمتری استیک اسید : برای این تیتراسیون از PH متری هم میتوان استفاده کرد ولی به منظور آشنایی با هدایت سنجی از این روش استفاده می کنیم .
در ابتدا در داخل محلول : HAC <====> H+ + -AC

ب ) تیتراسیون آلکالیمتری HAC در حضور مقدار محدودی NH3 :

توجیه نمودار ::
توجیه روند الف ) در ابتدای تیتراسیون و قبل از افزودن سود به محلول ، هدایتی وجود خواهد داشت ناشی از تفکیک جزئی HAC که یون های +H و - AC را بوجود آورده است . بنابراین محلولی داریم که بخش اعظم آن HAC است و بخشی بصورت یون های تفکیک شده . وقتی NAOH به این محلول افزوده می شود ، در ابتدا سراغ + H و سپس سراغ HAC می رود . +H محدود و کمی که در ترکیب وجود دارد دارای هدایت بالایی است بنابر این قسمت اول نمودار تشکیل می شود ؛ سپس که +Na به سراغ HAC می رود قسمت دوم نمودار که دارای شیب کمتری است تشکیل می شود ؛ سپس + Na بصورت مازاد در ترکیب باقی می ماند و قسمت سوم نمودار تشکیل می شود .
نکته : نحوه ی سعود و نزول نمودار را هم می توانید از شکلی که رفتار منحنی های تعیین عیار هدایت سنجی را در جریان عیار سنجی های مختلف نشان می دهد (شکل قرار داده شده در بالا ) متوجه شوید .
توجیه روند ب )
HAC + NaOH ------> Na+ + AC- + H2O
NH4+ + NaOH ------> NH3 + Na+ H2Oدر ابتدا در محلول دو اسید داریم که باعث افزایش هدایت ابتدایی می شود ، با افزودن +Na ، ابتدا به سراغ HAC که قوی تر است می رود طی واکنشی که بین این دو اتفاق می افتد یک گونه ی بی بار به یک گونه ی باردار تبدیل می شود و این باعث افزایش هدایت می شود ؛ بعد از اتمام HAC یون + Na به سراغ + NH4 می رود و از آن جایی که هدایت یونی معادل + NH4 بیشتر از + Na است باعث کاهش هدایت می شود ؛ و با اتمام + NH4 یون + Na به صورت مازاد و هدایت افزایش شدید می یابد .

ج ) تیتراسیون تشکیل رسوب ؛ تیتراسیون آلکالیمتری آنیون H2SO4 با محلول معلوم العیار BaCL2 :

BaCL2 + (NH4+ )SO4 2- -------> BaSO4 + 2NH4 CL
هدف از این آزمایش اندازه گیری غلظت سولفات موجود در محلول است .
در ابتدا به محلول اتانول اضافه می کنیم . چون باعث کاهش محلولیت BaSO4 می شود ، به این ترتیب که الکل قطبیت محلول را کم می کند تا مانع انحلال این رسوب شود .در ابتدا منحنی با شیب ملایم صعود خواهد کرد ، چون BaSO4 بصورت جزئی تفکیک می شود .با گذر از نقطه ی هم ارزی و مازاد باقی ماندن BaCL2 که یک الکترولیت قوی است ، هدایت افزایش می یابد .

منبع : سایت علمی

از تجزیه

مطالب مشابه :

گزارش کار آلکالیمتری

آلکالیمتری

از تجزیه

از تجزیه

1- کربنات و بی کربنات

آزمایش تیتراسیون

تیتراسیون اسید-باز

از تجزیه

گزارش کار آزمایشگاه شیمی تجزیه 1(نسخه متفاوت)