2001-04-02	Anna Stradomska	SMP II
Ćw. 19	Elektrody jonoselektywne. Wyznaczanie stężenia jonów metodami dodatku wzorca.	grupa 1	dr Marek Boczar

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stężenia jonów chlorkowych przy użyciu elektrody jonoselektywnej metodą jednokrotnego, dwukrotnego i wielokrotnego dodatku wzorca.

OPIS PRZEPROWADZONYCH POMIARÓW

1. Sporządzono serię roztworów KCl o następujących stężeniach: 10^-1 M, 10^-2 M, 3·10^-3 M, 10^-3 M, 3·10^-4 M, 10^-4 M, 3·10^-5 M, 10^-5 M, 3·10^-6 M, 10^-6 M.

2. Zaczynając od roztworu o najmniejszym stężeniu, zmierzono potencjał chlorkowej elektrody jonoselektywnej względem elektrody odniesienia.

3. Zmierzono potencjał chlorkowej elektrody jonoselektywnej względem elektrody odniesienia w 50 cm³ roztworu KCl o stężeniu 3·10^-4 M, a następnie po każdorazowym dodatku 0,5 cm³ roztworu KCl o stężeniu 10^-2 M ( dodano 8 porcji wzorca ).

OPRACOWANIE WYNIKÓW

Narysowano stężeniową krzywą wzorcową chlorkowej elektrody jonoselektywnej ( E = f( - log c_Cl- ) ). Dla badanej elektrody zakres prostoliniowości wynosi 10^-1 M - 3·10^-5 M, granica oznaczalności 3·10^-5 M.

Na podstawie współczynników prostej ( y = A + Bx ) dopasowanej do punktów pomiarowych odpowiadających stężeniom badanych roztworów: 10^-1 M - 3·10^-5 M wyznaczono S i E°:

S = -B = ( -51,0 ± 1,3 ) mV

E° = A = ( 43,3 ± 4,1) mV

Korzystając ze zmierzonych wartości potencjałów po dodaniu 0,5 cm³ oraz 3,0 cm³ roztworu wzorcowego obliczono stężenie jonów Cl^- w badanym roztworze według metody jednokrotnego dodatku wzorca ( korzystano z wzorów z pomijających oraz uwzględniających efekt rozcieńczenia ):

( z pominięciem efektu rozcieńczenia )

( z uwzględnieniem efektu rozcieńczenia )

Wyniki obliczeń zebrano w tabeli:

Vw [cm^3]	E1 [mV]	E2 [mV]	 E [mV]	cx[mol dm^-3] ( bez rozc.)	cx[mol dm^-3] (z rozc.)
0,5	224	219	-5	4,0 ·10^-4	3,8·10^-4
3,0	224	202	-22	3,5·10^-4	3,2·10^-4

Według metody dwukrotnego dodatku wzorca obliczono stężenie jonów Cl^- w badanym roztworze dla V = 0,5 cm³ oraz V = 2,0 cm³:

Ponieważ dla V = 0,5 cm³ otrzymanej wartości Z ( Z = 2 ) nie było w tabeli załączonej do instrukcji do ćwiczenia, więc dla tego przypadku rozwiązano powyższe równanie.

Oznaczam c/c_x = t, a więc równanie przyjmuje postać:

a zatem:

log[(1+t)²] = log(1+2t)

co prowadzi do wyniku:

t = 0 czyli c = 0, tzn. c_x = c_w

Wyniki obliczeń zebrano w tabeli:

V [cm^3]	E1 [mV]	E2 [mV]	E3 [mV]	 E2 [mV]	 E3 [mV]	Z	cx/c	cx[mol dm^-3]
0,5	224	219	214	-5	-10	2	---	1,0·10^-2
2,0	224	208	198	-16	-26	1,625	1,245	4,6·10^-4

Sporządzono wykres zależności ( V_p + V_w ) 10^E/S od V_w i wyznaczono V₀ dla którego wykres przecinał oś odciętych: V₀ = - 1,52 cm³ i na tej podstawie wyznaczono stężenie jonów Cl^-:

INTERPRETACJA WYNIKÓW

Najbardziej zbliżone do wartości rzeczywistej wyniki uzyskano stosując metodę wielokrotnego dodatku wzorca. W metodzie jednokrotnego dodatku wzorca uzyskano wyniki zawyżone, przy czym bliższe wartości rzeczywistej wyniki uzyskano stosując dokładniejszy wzór uwzględniający wpływ rozcieńczania roztworu ( błędy względne dla obliczeń zaniedbujących rozcieńczanie roztworu wynosiły 33% oraz 17%, podczas gdy przy uwzględnieniu rozcieńczania wynosiły odpowiednio 27% oraz 7% ).

Szczególnie duże błędy wystąpiły przy wyznaczaniu stężenia jonów chlorkowych metodą dwukrotnego dodatku wzorca ( dla V = 2,0 cm³ błąd względny wyniósł 53%, natomiast dla V = 0,5 cm³ aż 3233% ). Możliwe, że skumulowały się tu błędy przypadkowe - pomiary wykonywano jednokrotnie.

1

2

---