<no title>

ساخت وبلاگ

      " هدایت سنجی در شیمی تجزیه "              

 

                     

یک محلول الکترولیتی حامل جریان الکتریسیتهبوده و می توان قانون اهم را (E=IR) در مورد آن به کار برد . Iشدت جریان عبور کرده از محلول بر حسب آمپر ، Eاختلاف پتانسیل اعمال شده بر حسب ولت و و Rمقاومت محلول بر حسب اهم می باشد . هدایت (conductance)محلول، معکوس مقاومت محلول تعریف شده و با علامت cنشان داده می شود . C = 1/R

هدایت محلول بستگی به ابعاد الکترود هاییداردکه جریان الکتریسیته از آن عبور می کند هدایت محلول متناسب با معکوس فاصله بیندو الکترود (L ) و هم چنین متناسب با مساحت سطح مقطع الکترود(A)میباشد . C = K A/L

ثابت Kهدایت مخصوص (specificconductance) نامیده می شود و واحد آن ) ohm-1 (cm-1 می باشد . نسبت l/Aکه اندازه ای از ابعاد سل محتوی الکترولیت می باشد ، ثابت سل نامیده می شود و باعلامت θ نشان داده می شود : = L/Aθ

بدیهی است که ثابت θمی تواند cm-1 باشد . معادله C = K A/Lمی تواند به صورت زیر بازنویسی شود : C = K / θ

به عبارت دیگر حاصل ضرب هدایت محلول در ثابت سل، هدایت مخصوص محلول را می دهد .

همانطور که میدانیم یونهای موجود در هر محلولسبب هدایت جریان الکتریسیته توسط آن محلول می شوند و چون یونهای مختلف از نظرقابلیت هدایت جریان الکتریسیته با هم اختلاف دارند باید کمیتی برای جریانالکتریسیته در نظر گرفت تا بر میبنای آن بتوان قابلیت هدایت یونها ی مختلف را باهم مقایسه کرد و نسبت به هم سنجید .

کمیت انتخاب شده برای این منظور را به نامهدایت اکی والان نامیده و با λ نمایش می دهند . می توان آنرا به صورت زیر تعریف نمود :

هدایت اکی والان یک یون ، عبارت است از هدایتحجمی از محلول که شامل یک اکی والان گرم از آن یون ، به شرط آنکه این حجم بین دوالکترود موازی که فاصله آنها از هم برابر یک سانتی متر و سطح هر یک از آنها از نظرعددی برابر حجم محلول بر حسب میلی لیتر باشد واقع شود .

باید توجه داشت که در محلول یک الکترولیت بیشاز یک یون وجود دارد و به همین دلیل کمیتی که به عنوان مرجع برای سنجش قابلیتهدایت محلول یک الکترولیت در نظر میگیرند هدایت اکی والان محلول آن الکترولیت استکه با0 Λ نمایش داده شده و به صورت زیر تعریف می شود :

چنانچه محلولی شامل یک اکی والان گرم از یکالکترولیت بوده و حجم آن به اندازه ای باشد که سبب رقت زیاد و در نتیجه تفکیک کاملالکترولیت شود ، در این صورت هدایت مربوط به این حجم محلول هدایت ای والان آن است. به شرطی که حجم فوق بین دو الکترود موازی به فاصله یک سانتی متر و سطح مساوی بامقدار حجم ( عددی ) محلول واقع شود .

از آنجایی که قابلیت هدایت یک خاصیت جمعی استباید هدایت اکی والان یک لیتر را برابر مجموع هدایت های اکی والان یونهای سازندهآن الکترولیت دانست . به عنوان نمونه در مورد الکترولیت ABمی توان نوشت : BλΛο= λA +

قدرت هدایت یونها در یک اکی والان گرم از یکالکترولیت با کاهش غلظت الکترولیت ، زیاد می شود و به یک حدی در محلولهای خیلیرقیق می رسد . اینمقدار به عنوان هدایت اکی والان در رقت بی نهایت ، با علامت Λοوگاهی Λ ، شناخته می شود . اندیس های οو ∞ به ترتیب دلالت بر غلظت صفر و رقت بی نهایت محلول دارد . بر طبق قانون کوهلروش(kohlyauschs low ) ، مهاجرت یونها در محلول مستقل از یکدیگر بوده و می توان نوشت :BλΛο= λA +

سلول هدایت سنج :

آنچه به نام سلول همراه یک دستگاه هدایت سنج میباشد و به دستگاه وصل می شود ، تا با فرو بردن آن در محلول هدایت مخصوص را اندازهگیری کنید در واقع دو الکترود است . برای ثابت ماندن مقدار و شکل هندسی و حجمی ازمحلول که در آنها قرار می گیرد ، کارخانه های سازنده آنها را روی سطوح شیشه ایثابت کرده و به صورت یک واحد در اختیار قرار می دهند .

حال اگر فاصله دو الکترود یک سلول برابر Lسانتیمتر و سطح الکترود آن S سانتی متر مربع فرض شود ، هدایت مربوط به حجمی از محلول که در اینسلول جای می گیرد ، به صورت زیر داده می شود :

نسبت S/Lبه نام ثابت سلول نامیده می شود و به علت ثابت بودن Lو S مقداری است ثابت .

هدایت مخصوص محلول = ثابت سلول × K c

ثابت سلول از مشخصات آن سلول بوده و معمولا باذکر ابعاد مربوط در روی آن نوشته شده است . چنانچه ثابت سلول را در دستگاه ذکرنکرده باشند ، می توان با استفاده از محلولی با هدایت مخصوص معلوم آن را تعیین کرد.

Kc یعنی هدایت مخصوص از مشخصات هر محلول است و عبارت است از هدایتمربوط به یک سانتی متر مکعب از آن محلول ، نه هدایت مربوط به حجمی از آن محلول کهسلول را پر کرده است و به همین دلیل درجه بندی اغلب دستگاههای هدایت سنج با در نظرگرفتن سلولی که همراه دستگاه است و مورد استفاده قرار می گیرد ، تنظیم می شود تاضمن اندازه گیری مستقیما هدایت مخصوص محلول مورد اندازه گیری روی صفحه دستگاهخوانده شود .

دستگاه هدایت سنجی که در این آمایش مورداستفاده قرار می گیرد به جای اهم با زیمنس درجه بندی شده

است .

K = زیمنس × Cm -1

اجزای زیمنس که در دستگاه درجه بندی شده اندعبارتند از :

میلی زیمنس mS= 10-3 S

میکرو زیمنس = 10-6 S

در مورد الکترولیت های قوی تجربه نشان می دهد :

Λο=Λ-kcc

که kcیک ثابت تجربی می باشد . شکل زیر بستگی هدایت اکی والان الکترولیت های مختلف را باجذز غلظت نشان می دهد .. براساس بستگی هدایت اکی والان با جذز غلظت ، مطابق شکل دونوع الکترولیت قابل تشخیص می باشد : الکترولیت های قوی ، نظیر اغلب نمکها و اسیدهایی همچون هیدروکلریک ، نیتریک و سولفات که دارای هدایت اکی والان بالا بوده و بهملایمت با افزایش رقت محلول زیاد می شود و الکترولیت های ضعیف نظیر اسید استیک ودیگر اسید های آلی و محلول آبی ، آمونیاک ، که دارای هدایت اکی والان خیلی کمتریدر غلظت بالا می باشند ، لاکن مقدار آن با افزایش رقت محلول ، خیلی زیاد افزایش مییابد

 

                     

   : هدايت سنجي 1-(تيتراسيون اسيد قوي و باز قوي)2-(تيتراسيون اسيد ضعيف و باز قوي)

       

هدف:

1-تيتراسيون اسيدقوي (HCL) توسط باز قوي (NaOH) و اندازه گيري رساناييمحلول ها و يادداشت كردن اعداد دستگاه هدايت سنج براي رسم نمودار.

2- تيتراسيون اسيد ضعيف( CH3COOH) توسط باز قوي (NaOH) و اندازه گيري رساناييمحلول ها و يادداشت كردن اعداد دستگاه هدايت سنج براي رسم نمودار.

مقدمه و تئوري:

محلول هاي يوني مي توانندهمانند اجسام رسانا ، الکتريسيته را از خود عبور دهند. وقتي اختلاف پتانسيل متناوب ثابتي رابين دو الکترود شناور در محلول هاي يوني اعمال مي کنند واکنش هاي الکترو شيميايي اکسيداسيونو احيا در سطح الکترود ها ظاهر نشده و جريان فارادي بوجود نمي آيد . ولي جريانياز محلول عبور مي کند که از مهاجرت متناوب يون ها در ميدان الکتريکي موجود بيندو الکترود نشات مي گيرد .اين شدت جريان معياري از هدايت الکتريکي يا رسانايي محلولبوده مقدار آن تابع غلظت است ، تحرک و بار الکتريکي يون هاي موجود در محلول و برخيويژگي 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
رساناييمحلول ها ، تمام ذرات باردار موجود در محلول شرکت نموده و جايگزيني يکي از آنها با يک يون ديگر موجب تغيير رسانايي محلول مي گردد . اين امر اجازه مي دهد پيشرفتواکنش هايي را که در جريان آن ها ترکيب يوني محيط دستخوش تغيير مي شود با اندازهگيري مداوم رسانائي محيط دنبال نموده و با رسم منحني تغييرات X=F به تشخيص نقطه ي پايانموفق شدچنين روشي را به نام تعيين عيار هدايت سنجي مي نامند که از آن در تشخيصنقطه ي پايان اندازه گيري هاي اسيد _باز ، اکسيداسيون _ احيا ، ته نشيني ،پيدايشکمپلکس 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 نمایندهی رسانایی محلول ، A رقمثابت ظرف هدایت سنجی ، Ci غلظت مولی هر یک از یون ها ، Vi هدایت یونی معادل هر یونو Zi بار الکتریکی هر یون می باشد . جدول زیر هدایت یونی معادل یون هارا نشان می دهد .

بر اساس
این جدول ، محلول های حاوی اسید های قوی ،بیشترین رسانایی را خواهند داشت ، در حالیکه محلول های حاوی اسید های ناتوان از رسانایی کمتری بر خوردارند . از سوی دیگررسانایی اسید های قوی در جریان خنثی کردن آن ها بوسیله باز های قوی به تدریج کاهشیافته ، 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 ناتوانبه وسیله ی باز های قوی ،رسانایی محلول از ابتدا افزایش یافته و پس از نقطه یپایان ، این افزایش تشدید می شود .

برای اندازه گیری رسانایمحلول ها ،از هدایت سنج استفاده می شود . این دستگاه پل وتستونیاست که یکی از بازو های آن را الکترود یا سلول هدایت سنج تشکیل می دهد . سه بازویدیگر پل وتستون در درون دستگاه تعبیه شده است.

عوامل موثر بر روی هدایت :


هدایتوابسته 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 مختلفبوجود 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 ییک 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
یاماهیت داشته باشیم .تیتراسیون هدایت سنجی یعنی کاربرد روش هدایت سنجیبرای تعیین نقطه ی هم ارزی یک تیتراسیون

.

برای داشتن تیتراسیون موفق باید 4 شرط در آن برقرار باشد :


-1 شرط سینتیکی (سرعتمناسب)
2 -شرط
ترمودینامیکی _ کمی بودن واکنش
-3 مناسب از لحاظ استوکیومتری
-4 داشتن شناساگر مناسب جهت تعیین نقطه ی هم ارزی span>

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

 

وسايل و مواد مورد آزمايش:

دستگاه هدايت سنج- هيتر-بورت- بشر- پيپت و پوآر- قيف- HCL- NaOH- CH3COOH- آب مقطر- مگنت-

شرح انجام آزمايش:

1- ابتدا يك بشر را بر ميداريم و داخل آن 50 ميلي ليتر HCL مي ريزيم. بعد داخل بورتNaOH مي ريزيم. دستگاه هدايت سنج را داخل بشر قرار مي دهيم و تا جاييكه سر هدايت سنج داخل محلول قرار گيرد آب مقطر اضافه مي كنيم و حجم آن را يادداشتمي كنيم(25 ميلي ليتر).

داخل بشر يك مگنت مياندازيم. بعد در ادامه به ازاي هر 0.2 ميلي ليتر NaOH كه از بورت مي ريزيم عددمورد نظر را يادداشت مي كنيم.و اين اعداد در ابتدا كاهش پيدا مي كند و بعد افزايشمي يابد.در ادامه با توجه به اعداد بدست آمده نمودار را رسم مي كنيم.

2- ابتدا يك بشر را بر ميداريم و داخل آن 100 ميلي ليتر CH3COOH مي ريزيم. بعد داخل بورتNaOH مي ريزيم. دستگاه هدايت سنج را داخل بشر قرار مي دهيم. داخل بشريك مگنت مي اندازيم. بعد در ادامه به ازاي هر 0.2 ميلي ليتر NaOH كه از بورت مي ريزيم عددمورد نظر را يادداشت مي كنيم.و اين اعداد در ابتدا كاهش پيدا مي كند و بعد افزايشمي يابد و اعداد دوباره يك افزايش ديگر دارند.در ادامه با توجه به اعداد بدست آمدهنمودار را رسم مي كنيم.

نتيجه گيري:

از اين آزمايش نتيجه ميگيريم وقتي كه اسيد قوي را با يك باز قوي تيتر مي كنيم در ابتدا رسانايي محلول كممي شود و در يك نقطه به نام نقطه اكي والان رسانايي به تدريج افزايش مي يابد. وليوقتي كه اسيد ضعيف را با يك باز قوي تيتر مي كنيم دو نقطه اكي والان داريم كه درنقطه اول H به كمترين حد خود مي رسد و ما غلظت تيتر كننده را افزايش مي دهيمدر نتيجه نقطه اكي والان دوم ايجاد مي شود.

 

منابع:

1-دستور كار آزمايشگاه تجزيه2

2-Google- هدايت سنجي

3-كتاب تجزيه ي 1و2–نويسنده:دكتر مقيمي- انتشارات:پوران پژوهش

4-كتاب روش هاي عمليآزمايشگا هي آلي وگل

                                 


"جابر قاسمیان فر"


مطلب شما  نیازمند ویرایش است. م. حجتی

......
ما را در سایت ... دنبال می کنید

برچسب : نویسنده : gatch بازدید : 2878 تاريخ : شنبه 30 دی 1391 ساعت: 4:14