Учебное пособие по химии для самостоятельной работы студентов медицинских вузов Рекомендуется для студентов, обучающихся по специальностям
жүктеу/скачать 1,06 Mb.
|
Физико-химические методы (1)
| Скорость перемещения иона v под действием электрического поля в направлении соответствующего электрода зависит от действующей на него силы, т.е. напряжённости электрического поля Е, и от способности иона преодолевать сопротивление среды, которая характеризуется его подвижностью u:
v = u · E где v скорость движения иона, м/с; Е напряжённость электрического поля, В/м; u подвижность иона, м2/(В·с). Скорость направленного перемещения ионов зависит от различных факторов, в частности, от природы ионов и растворителя, температуры раствора, концентрации ионов данного вида и посторонних ионов. В очень разбавленных растворах подвижность любого вида ионов достигает максимального значения, которое называется предельной подвижностью. Предельной подвижностью иона uo называется средняя скорость его направленного движения в бесконечно разбавленном растворе в однородном электрическом поле напряжённостью 1 В/м. Она измеряется в м2/(В·с). Её величина используется для сравнительной оценки скорости перемещения различных ионов. Таблица 2. Предельная подвижность некоторых ионов и предельная молярная проводимость в водных растворах при 25ºС.
Кондуктометрические методы анализа применяются для аналитического контроля растворов на фармацевтических производствах, для оценки содержания солей в поверхностных и подземных водах, для контроля очистки и качества питьевой воды, определения загрязнённости сточных вод. В медицине кондуктометрия применяется, например, при диагностике нарушений водно-солевого обмена. Кондуктометрические методы имеют определённые преимущества перед другими методами анализа. Они позволяют: 1) проводить определения в мутных и окрашенных растворах, а также в присутствии окислителей и восстановителей, ограничивающих применение органических индикаторов; 2) анализировать не только концентрированные растворы, но и разбавленные до 104 моль/л; 3) проводить исследование не только водных, но и неводных, а также смешанных водно-органических растворов; 4) широко использовать разнообразные типы реакций: нейтрализации, осаждения, комплексообразования, окисления-восстановления, присоединения, замещения, омыления и т.д., сопровождающиеся изменением электропроводности исследуемых растворов; 5) во многих случаях избегать предварительного отделения примесей, обычно мешающих определению другими методами. Разновидностью кондуктометрии является кондуктометрическое титрование. В этом методе электропроводность раствора может служить индикатором при проведении объёмного анализа. Так, например, содержание вещества в растворе может быть определено по изменению электропроводности в процессе добавления к раствору соответствующего реагента. Кондуктометрическое титрование применяется в основном для раздельного определения веществ в многокомпонентных растворах, в т.ч. окрашенных и мутных. Измерение электропроводности при титровании используется для определения точки эквивалентности. Электропроводность измеряют после добавления каждой порции титранта. Графики зависимости электропроводности раствора от объёма добавленного титранта, т. е. кондуктометрические кривые, имеют характерные изломы, соответствующие точкам эквивалентности. Если вблизи излома кривая имеет нелинейный характер, то момент излома находят путем экстраполяции прямолинейных участков кривой (рис. 16). На рис. 16 приведены примеры кондуктометрических кривых, полученных при титровании гидроксидом натрия различных кислот и их смесей. Кривая 1 изображает изменение электропроводности в процессе титрования сильной одноосновной кислоты. По мере протекания реакции нейтрализации электропроводность раствора снижается, так как высокоподвижные ионы водорода заменяются менее подвижными катионами натрия. После точки эквивалентности электропроводность возрастает по мере увеличения избытка щёлочи, т.е. концентрации подвижных гидроксид-ионов. Кривая титрования слабой одноосновной кислоты (кривая 2) отличается более пологим первым участком, поскольку ввиду малой диссоциации слабой кислоты количество ионов водорода в растворе существенно меньше. Кривая титрования двухосновной кислоты имеет два излома, соответствующие двум ступеням (кривая 3), если константы диссоциации по этим ступеням сильно отличаются, или один излом, если они близки. При титровании смеси сильной и слабой кислоты (кривая 4) сначала нейтрализуется сильная кислота (электропроводность понижается), а затем – слабая (электропроводность повышается). На кривой 5 представлена зависимость электропроводности раствора, содержащего смесь сильной одноосновной кислоты и соли слабого однокислотного основания сильным основанием; второй излом соответствует вытеснению слабого основания из его соли сильным основанием в процессе титрования. Возможно и титрование более сложных смесей, например, смеси сильной кислоты, слабой кислоты и соли слабого основания и сильной кислоты (кривая 6). Близкие по характеру кривые получаются при титровании оснований и солей слабых кислот сильными кислотами. Помимо кислотно-основных реакций в кондуктометрическом титровании применяют также реакции осаждения, комплексообразования и (реже) окисления-восстановления, которые также сопровождаются изменением ионного состава и, следовательно, электропроводности раствора. Установка для кондуктометрического титрования аналогична установке для потенциометрического титрования, только индикаторный электрод и электрод сравнения заменены электродами для измерения электропроводности из платинированной платины. Рис. 16. Кривые кондуктометрического титрования раствором гидроксида натрия: 1 соляной кислоты; 2 уксусной кислоты; 3 хромовой кислоты; 4 смеси соляной и уксусной кислот; 5 смеси соляной кислоты и хлорида аммония; 6 смеси соляной и уксусной кислот и хлорида аммония. жүктеу/скачать 1,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|