Пример 2. Определить удельную и молярную электропроводности 0,04 М раствора нитрата серебра в ячейке с круглыми электродами диаметром 1,2 см и расстоянием между ними

Определить удельную и молярную электропроводности 0,04 М раствора нитрата серебра в ячейке с круглыми электродами диаметром 1,2 см и расстоянием между ними 1,5 см. К ячейке приложено напряжение 0,6 В. Сила тока 5 мА.

Решение: для определения удельной электропроводности воспользуемся формулой:

.

Рассчитаем площадь электрода:

Рассчитаем сопротивление проводника:

120 Ом.

Подставим величины l, S и R в формулу:

Ом^–1×см^–1.

Определяем молярную электропроводность:

где С – концентрация раствора, моль/см³.

6. Кулонометрический метод анализа

Кулонометрический метод анализа основан на законе Фарадея, согласно которому количество прореагировавшего вещества прямо пропорционально количеству электричества, прошедшего через электрохимическую систему.

Математическая запись закона Фарадея:

где К – электрохимический эквивалент, г/Кл; m – масса вещества, участвующего в электрохимических превращениях на электроде, г; Q – количество электричества, Кл; Q = I×t (где I – ток, А; t – время, с);
М _эк – молярная масса эквивалента, г/моль; М _эк = М_А/n (где М_А – молярная масса атома элемента, г/моль; n – валентность элемента);
F – постоянная Фарадея; F = 96500 Кл/моль-экв. = 26,8 А×ч/моль-экв.

Пример

При кулонометрическом титровании 10 мл бихромата калия раствором, содержащим железо (II), на восстановление потребовалось 25 минут, при силе тока 100 мА. Определите С _эк раствора бихромата калия.

Решение: 1. Определяем количество электричества:

Q = It = 25× 60× 0,1 = 150 Кл;

2. Определяем количество эквивалентов K₂Cr₂O₇

96500 Кл – 1 моль-экв

150 Кл – х х = 150/96500 = 0,0015 моль-экв.

3. Определяем С _эк раствора

0,0016 моль-экв – 10 мл

С _эк – 1000 мл С _эк = 0,16 моль/л.

7. Полярография и амперометрия

Пример 1. При полярографировании стандартных растворов свинца (II) получили следующие результаты:

С Pb×106,г/мл	0,25	0,50	0,75	1,0	1,25
h, мм	2,0	4,0	6,0	8,0	10,0

Навеску алюминиевого сплава массой 4,848 г растворили и раствор разбавили до 50,00 мл. Высота полярографической волны свинца в полученном растворе оказалась равной h_х = 7,0 мм.

Вычислите массовую долю (%) свинца в образце.

Решение. Строим градуировочный график (см. рисунок) в координатах h – C _Pb.

По графику находим С_х =
= 0,87×10^–6 г/мл, соответствующую
h_x = 7,0 мм, и рассчитываем массовую долю (%) свинца в сплаве:

Пример 2. При амперометрическом титровании 10,00 мл раствора сульфата цинка с Т (ZnSO₄/Zn) = 3,00×10^–4 мг/мл поместили в мерную колбу вместимостью 50,00 мл и довели водой до метки. Аликвоту полученного раствора (10,00 мл) оттитровали раствором K₄[Fe(CN)₆)]. Результаты титрования:

V (K4[Fe(CN)6], мл	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6
Id, мА

Вычислить условный титр раствора K₄[Fe(CN)₆] по цинку.

Решение. Строим кривую амперометрического титрования (рисунок) в координатах I_d –V (K₄[Fe(CN)₆]) и находим, что в точке эквивалентности объем титранта равен: V (K₄[Fe(CN)₆]) = 1 мл.

Вычисляем условный титр раствора K₄[Fe(CN)₆ по цинку:

Пример 3. Навеску сульфата кобальта массой 2,500 г растворили, добавили НCl, желатину, пиридин и довели водой до метки в колбе на 100 мл.

Аликвоту раствора объемом 50,0 мл полярографировали и получили диффузионный ток 1,35 мкА. Затем в полярографическую ячейку добавили 5,00 мл стандартного раствора, содержащего 10^–2 моль/л NiCl₂, и получили диффузионный ток 3,8 мкА. Вычислить массовую долю (%) Ni в образце.

Решение. В соответствии с уравнением Ильковича

I ₁ = kC ₁; I ₂ = kC ₂,

где I ₁, I ₂ – диффузионные токи до и после прибавления стандартного раствора; С ₁ – начальная концентрация никеля, С ₂ – концентрация никеля после добавления стандартного раствора.

Если С _ст – концентрация стандартного раствора, V – начальный объем раствора в полярографической ячейке, V _ст– объем прибавленного стандартного раствора, то

Отношение I ₁ /I ₂ = c ₁/ c ₂ преобразуем относительно с ₁:

, или .

Подставляем числовые значения:

Массовая доля (%) никеля равна:

8. Хроматографический метод анализа

Метод заключается в предварительном разделении исследуемой смеси веществ на отдельные компоненты при пропускании ее через слой сорбента.

Качественный хроматографический анализ сводится к обнаружению компонентов смеси путем «проявления» – окрашивания пятен хроматограммы реагентами – проявителями. Количественный хроматографический анализ показывает содержание компонентов или по площади их пятен на хроматограмме, или по высоте в осадочной хроматографии, или по площади пиков в газожидкостной хроматографии.

Важной характеристикой ионитов в ионообменной хроматографии является значение их обменной емкости. Обменная емкость – число миллимоль эквивалентов поглощенных ионов, приходящееся на 1 г сухого ионита или 1 мл набухшего ионита (ммоль/г, ммоль/мл). В статических условиях – это статическая обменная емкость. В динамических условиях может быть определена полная динамическая обменная емкость (ПДОЕ):

- емкость ионита при полном его насыщении поглощенными ионами, а также динамическая обменная емкость (ДОЕ);

- емкость ионита до проскока поглощаемых ионов.

Пример 1 (качественный хроматографический анализ).

Смесь катионов, содержащихся в молоке, при разделении в тонком слое оксида алюминия с помощью ацетона, содержащего 12 % воды и 12 % конц. HCl, дала после проявления K₄[Fe(CN)₆] три пятна со значениями R_f 0,37; 0,66; 0,79 соответственно.

Пробы катионов-свидетелей, помещенных на ту же пластинку, дали R_f Ni²⁺ – 0,37; Co²⁺ – 0,54; Cu²⁺ – 0,67; Fe³⁺ – 0,79. Определить катионы, входящие в состав молока.

Решение: R_f – коэффициент пробега, равный отношению длины пробега данного вещества от стандартной линии до центра пятна к длине пробега растворителя. R_f всегда меньше 1. Так как одинаковые вещества имеют в одних и тех же условиях разделения одинаковый R_f, то сравнивая длину пробега веществ-свидетелей и пятен компонентов смеси, можно сделать вывод о присутствии в смеси веществ, идентичных свидетелям.

Следовательно, в смеси присутствуют катионы: Ni²⁺, Cu²⁺, Fe³⁺.

Пример 2, 3, 4, 5 (количественный хроматографический анализ).