Elektro-analitikai mérések műszeres analitikusok számára

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
1 Az összeférhetőség javítása Vázlat l Bevezetés A összeférhetőség javítása, kompatibilizálás  kémiai módszerek  fizikai kompatibilizálás Keverékkészítés.
Advertisements

Bőrimpedancia A bőr fajlagos ellenállásának és kapacitásának meghatározása.
Kristályosítási műveletek A kristályosítás elméleti alapjai Alapfogalmak Kristály: Olyan szilárd test, amelynek elemei ún. térrács alakzatot mutatnak.
Általános kémia előadás Gyógyszertári asszisztens képzés Kémiai egyensúlyok általános leírása, disszociációs-, komplexképződési és csapadékképződési egyensúlyok.
TEROTECHNOLÓGIA Az állóeszközök újratermelési folyamata.
Palotás József elnök Felnőttképzési Szakértők Országos Egyesülete
Sörfőzés Raspberry Pi segítségével
Elektro-analitikai mérések műszeres analitikusok számára
Geometriai transzformációk
Becslés gyakorlat november 3.
Áramlástani alapok évfolyam
Komplex természettudomány 9.évfolyam
Zsiros Péter A Bolyai János megyei matematikaverseny feladatsorairól és a javítás egységesítéséről Zsiros Péter
Indikátorok Kutrovácz László.
Egyszerű kapcsolatok tervezése
Egy szerkesztés nehézségei
Lineáris függvények.
Kockázat és megbízhatóság
Levegőtisztaság-védelem 6. előadás
Laboratóriumi méréstechnikai gyakorlat 3/15. M osztály részére 2016.
Technológiai folyamatok optimalizálása
Rendszerező összefoglalás
Műszeres analitika környezetvédelmi területre
A mozgási elektromágneses indukció
Komplex természettudomány 9.évfolyam
Hipotézisvizsgálat.
Szerkezet-tulajdonság összefüggések Vázlat
Gazdaságstatisztika Korreláció- és regressziószámítás II.
Tartalékolás 1.
Eszközök elektromos ellenállása
Bevezetés Az ivóvizek minősége törvényileg szabályozott
Legfontosabb erő-fajták
KINEMATIKA (MOZGÁSTAN).
Izoterm állapotváltozás
dr. Jeney László egyetemi adjunktus Európa regionális földrajza
Szerkezetek Dinamikája
Automatikai építőelemek 8.
Business Mathematics
A bőr elektromos modellje
Dr. habil. Gulyás Lajos, Ph.D. főiskolai tanár
Regressziós modellek Regressziószámítás.
Elektromos alapjelenségek
Elektro-analitikai mérések műszeres analitikusok számára
Analitikai számítások a műszeres analitikusoknak
A Feuerbach-kör titkai
Készletek - Rendelési tételnagyság számítása -1
Környezeti Kontrolling
Nem mindig az a bonyolult, ami annak látszik azaz geometria feladatok megoldása egy ritkán használt eszköz segítségével Rátz László Vándorgyűlés 2018.
Statisztika Érettségi feladatok
Elektro-analitikai mérések műszeres analitikusok számára
TÁRGYI ESZKÖZÖK ELSZÁMOLÁSA
Hídtartókra ható szélerők meghatározása numerikus szimulációval
Méréstechnika 1/15. ML osztály részére 2017.
SZAKKÉPZÉSI ÖNÉRTÉKELÉSI MODELL I. HELYZETFELMÉRŐ SZINT FOLYAMATA 8
Fizikai kémia I. a 13. VL osztály részére 2013/2014
A szállítási probléma.
I. HELYZETFELMÉRÉSI SZINT FOLYAMATA 3. FEJLESZTÉSI FÁZIS 10. előadás
Röntgen.
Fizikai kémia 2 – Reakciókinetika
Munkagazdaságtani feladatok
Lorenz-görbe dr. Jeney László egyetemi adjunktus
Műszeres analitika környezetvédelmi területre
Méréstechnika 1/15. ML osztály részére 2017.
Vektorok © Vidra Gábor,
Az alábbiak közül mely esetekben működik a homokszóró berendezés?
A geometriai transzformációk
Algoritmusok.
„Mi a pálya?”.
Hagyományos megjelenítés
FÜGGVÉNYEK ÉS GRAFIKONJUK
Előadás másolata:

Elektro-analitikai mérések műszeres analitikusok számára Potenciometriás titrálás A szóbeli vizsga 16. tételéhez http://tp1957.atw.hu/ma_e_2.pptx

A tétel tartalma Kulcsszavak, fogalmak: – Helyes elvi rajz – Protonátmenet, elektronátmenet, komplexképződés, csapadékképződés – A titrálási görbe menete (első deriváltja) – Inflexiós pont, egyenérték pont meghatározása – Automata titrálás elvi rajza (léptetőmotor – automata büretta, vezérlő- és mérő- egység stb.) Beszéljen az indirekt potencio-metria (potenciometriás titrálás) elvéről, típusairól! A titrálási görbe értelmezése, egyenértékpont-meghatározás, automata potencio-metrikus titrálás – Elvi rajz – A potenciometriás titrálások főbb típusai (sav/bázis; redox; komplexometriás; csapadékos) – Egy titrálási görbe rajza és értelmezése – Egyenértékpont-meghatározási módszerek (grafikus, differencia-hányadosok módszere) – Az automata titrálók elvi rajza A tételhez használható segédeszköz: – készülékrajz

Az indirekt potenciometria elve A titrálás menetét célszerűen összeállított galvánelem elektromotoros erejének mérésével követő módszer Kell hozzá: mérő (indikátor) elektród potenciálja a mérendő mennyiségtől egyértelműen függ, vonatkoztatási (referencia) elektród potenciálja a mérendő mennyiségtől független, elektrolit – a mérendő anyag, oldat. mérőműszer: feszültség (V) mérő kis áramerősség (nA, pA) – nagy bemeneti ellenállás (100-szorosa az áramkör összes többi ellenállásának); büretta a mérőoldat adagolásához (kézi vagy automata). mágneses keverő Módszerek: sav – bázis, egyéb ionok (csapadékos), redoxi titrálások.

A titrálási görbék alakja 1. A titrálás görbe eleje és vége mindig lapos, közepe meredek. Ok: a potenciál (és ezzel az EME) a koncentráció logaritmu- sával változik. Nézzük ezt egy példán: erős savat titrálunk erős lúggal. Az egyenértékpont pH = 7 értéknél van. A fogyásnak megfelelő lúg térfogának 90 %-ánál a sav 10 %-a marad, a pH 1-gyel nő, 99 %-ánál a sav 1 %-a marad, a pH 2-vel nő, 99,9 %-ánál a sav 0,1 %-a marad, a pH 3-mal nő, 99,99 %-ánál a sav 0,01 %-a marad, a pH 4-gyel nő… 7-ig. Az egyenértékpont után a lúgfelesleg hozzáadásakor is hason- ló a pH menete. A legmeredekebb rész, az inflexiós pont az egyenértékpont.

A titrálási görbék alakja 2. A titrálás görbe terjedelme (magassága), meredeksége és az egyenértékpont pH értéke függ a sav és lúg erősségétől és koncentrációjától. A kezdő pH-t a kiindulási anyag (sav vagy lúg) határozza meg. A végső pH a mérőoldattól (lúg vagy sav) függ. Az egyenértékpont pH-ja a keletkező só függvénye. Pl. kiindulási anyag 0,01 mol/ dm3-es sósav pH = 2; mérőoldat 0,1 mol/ dm3-es NaOH, végső pH ≈ 13; egyenértékpont pH = 7. Töményebb sav illetve lúg esetén nagyobb a terjedelem (magasabb a görbe), hígabbnál kisebb. A meredekséget a mérőoldat szabja meg.

Erős sav – erős bázis titrálási görbék 20 cm3 0,1 mol/dm3-es sósav oldatot 100 cm3-re hígítottunk, azt titráljuk 0,1 mol/dm3-es NaOH mérőoldattal. Számítsuk ki az egyes NaOH térfogatokhoz tartozó pH értékeket és szerkesszünk belőle titrálási görbét! Az eleje: lúg sav/lúg, mmol V, cm3 c mmol/cm3 pH 0,0 2,00 100,00 0,02000 1,70 2,0 1,80 102,00 0,01765 1,75 4,0 1,60 104,00 0,01538 1,81 6,0 1,40 106,00 0,01321 1,88 8,0 1,20 108,00 0,01111 1,95 10,0 1,00 110,00 0,00909 2,04 12,0 0,80 112,00 0,00714 2,15 14,0 0,60 114,00 0,00526 2,28 16,0 0,40 116,00 0,00345 2,46 17,0 0,30 117,00 0,00256 2,59

Erős sav – erős bázis titrálási görbe 1. fenolftalein 8,2..9,8 brómtimolkék 6,0..7,6 metilvörös 4,4..5.6 metilnarancs 3,1..4,4

Erős sav – erős bázis titrálási görbe 2. fenolftalein 8,2..9,8 brómtimolkék 6,0..7,6 metilvörös 4,4..5.6 metilnarancs

Erős sav – erős bázis titrálási görbe 3. fenolftalein 8,2..9,8 brómtimolkék 6,0..7,6 metilvörös 4,4..5.6 metilnarancs

Erős sav – erős bázis – elv és valóság Az előbbi elvi módon számolt titrálási görbe közel szimmetrikus volt, nagy volt a meredekség, a hagyományos indikátorok közt alig van különbség, a négy indikátor közül a legrosszabbnak a metilnarancs látszott. A valóságos méréskor kapott görbe kevésbé szimmetrikus, kisebb meredekségű, így az indikátorok közt nagyobb a különbség, gyakorlatban a metilnarancs az egyik alkalmas indikátor. Miért? A mérendő lúg, illetve a lúg mérőoldat mindig karbonátos, így a végpont nem semleges a szénsav miatt, a mérés során puffer rendszerek is működnek.

Gyenge bázis – erős sav titrálási görbe A görbe eleje erősen ereszkedik. Miért? a disszociációk miatt… fogyás pH 7 egyenértékpont 50% – fenolftalein 8,2..9,8 – brómtimolkék 6,0..7,6 – metilvörös 4,4..5.6 – metilnarancs 3,1..4,4

Gyenge bázis – erős sav titrálási görbe 2. A kiszámított görbe fenolftalein 8,2..9,8 brómtimolkék 6,0..7,6 metilvörös 4,4..5.6 metilnarancs 3,1..4,4

Gyenge sav– erős bázis titrálási görbe A görbe eleje erősen emelkedik. Miért? a disszociációk miatt… pH 7 – fenolftalein 8,2..9,8 – brómtimolkék 6,0..7,6 – metilvörös 4,4..5.6 – metilnarancs 3,1..4,4 50% fogyás egyenértékpont

Gyenge sav – erős bázis titrálási görbe 2. A kiszámított görbe fenolftalein 8,2..9,8 brómtimolkék 6,0..7,6 metilvörös 4,4..5.6 metilnarancs 3,1..4,4

Komplexometriás ISE 1 titrálási görbe. A kiszámított görbe

Csapadékos titrálási görbe, ISE 2. A kiszámított görbe

Komplexometriás titrálási görbe, fotodióda 525 és 610 nm-es LED

Redoxi titrálási görbe A titrálási görbe menete a sav – lúg titráláséhoz hasonlít, amiben az egyik gyenge. A titrálás minden pontjában E1 = E2. A redoxi potenciált ábrázoljuk, a görbe terjedelmét (magasságát) a két reagáló anyag standard potenciálja szabja meg. Példa: Fe2+ + Ce4+ → Fe3+ + Ce3+ E0(Fe3+/Fe2+) = + 0,77 V E0(Ce4+/Ce3+) = + 1,61 V Milyen potenciálnál lesz az egyenértékpont? (középen: 1,19 V) Milyen lesz a Fe3+/Fe2+ és a Ce4+/Ce3+ koncentráció arány? E0(Fe3+/Fe2+) = + 0,77 V E0(Sn4+/Sn2+) = + 0,15 V Másik példa: 2 Fe3+ + Sn2+ → 2 Fe2+ + Sn4+ Milyen potenciálnál lesz az egyenértékpont? (nem középen) Milyen lesz a Fe3+/Fe2+ és a Sn4+/Sn2+ koncentráció arány?

Redoxi titrálási görbe A kiszámított görbe

A titrálási görbék értékelése Az egyenértékpont meghatározás módjai: Numerikus a mérési adatok alapján, ábrázolás nélkül; deriváltak képzésével: első derivált csúcsa, második derivált 0 pontja. Grafikus Érintő egyenesek, metszéspont. „Körös” módszer Analitikus értékelések Gran-módszer (!!!) Burger-Pethő módszer.

A titrálási görbék értékelése 1A Az egyenértékpont meghatározás módjai: numerikus: egyenlő mérőoldat részletek adagolása esetén megkeressük a legnagyobb „ugrás”-t (ahol a jel a legtöbbet változott) és a két leolvasott térfogat átlagát tekintjük az egyenértékpontnak. 9,5 9,6 9,7 9,8 9,9 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 6,04 6,14 6,27 6,45 6,76 8,36 9,96 10,26 10,43 10,56 10,66 Itt éppen két egyforma térfogat különbség van

A titrálási görbék értékelése 1B Az egyenértékpont meghatározás módjai: Deriváltak képzésével Első derivált csúcsa Második derivált 0 pontja Hátrány: az adat-tartomány legbizonytalanabb részét használja.

A titrálási görbék értékelése 2A Az egyenértékpont meghatározás módjai: grafikus 1. A két lapos és a meredek részhez érintő egyenes szakaszokat illesztünk, a meredek egyenesnek a két másik egyenessel alkotott metszéspontjai közti szakaszt megfelezzük, az x tengelyre levetítve az egyenértékpontot leolvassuk. pH 7 fogyás egyenértékpont

A titrálási görbék értékelése 2B Az egyenértékpont meghatározás módjai: grafikus 2. „Körös” módszer a titrálási görbe hajlataiba köröket illesztünk, a körök középpontjait egyenes szakasszal összekötjük, a titrálási görbével kapott metszéspontot az x tengelyre levetítve az egyenértékpontot leolvassuk pH 7 fogyás egyenértékpont

Automata titrálás Megoldott feladatok: Fizikai/kémiai jellemző érzékelése, kijelzése, regisztrálása Megoldandó/megoldható feladatok: A büretta gépi feltöltése, adagolás és leolvasás (Megoldás: dugattyús büretta, mint egy fecskendő) A mért jellemző (pl. pH) alapján az adagolás leállítása az előre beírt értéknél Az adagolás sebességének szabályozása a jellemző változásának sebessége alapján Az eredmény kiszámítása a beírt adatok és a titrálásra kapott fogyás alapján Több mérés esetén szórás számítása.

Automata titráló Mérőoldat Vezérlő-, mérő egység Léptető motor Kijelző Nyomtató Büretta Adatbeviteli eszköz Indikátor elektród Vonatkozási elektród Mágneses keverő

EP vagy IP? pH or E, mV Melyik a jobb? V, ml pH or E, mV Melyik a jobb? EP (equivalent point = egyenértékpont) Csak az egyenértékpontig titrál, „gyors”, „takarékos”, de csak előzetes ismeretek birtokában használható. IP (Inflexion point = inflexiós pont) A titrálást csak a túltitrálási szakasz után tudja kiértékelni; több mérés esetén pontosabb a szórás számítása. V, ml pH or E, mV