ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Изучение ионоселективных и индикаторных свойств халькогенидов свинца в водных и неводных средах

Содержание

1 Теоретические основы исследования ионоселективных и индикаторных свойств халькогенидов свинца. 4

1.1 Общие сведения о потенциометрии. 4

1.1.2 Потенциометрическое титрование. 10

1.2 Электроды в потенциометрическом анализе. 14

1.2.1 Ионоселективные электроды с твёрдыми мембранами. 17

1.3 Ионоселективные и индикаторные свойства халькогенидов свинца. 21

2 Экспериментальные методы исследования ионоселективных и индикаторных свойств халькогенидов свинца. 24

2.1 Физико-химические свойства халькогенидов свинца. 24

2.1.1 Сульфид свинца. 25

2.1.2 Селенид свинца. 27

2.1.3 Теллурид свинца. 28

2.2 Синтез и идентификация халькогенидов свинца. 29

2.3 Растворы, установка и методика измерений. 29

2.4 Изучение ионоселективных свойств. 31

2.5 Изучение индикаторных свойств. 31

2.5.1 Кислотно-основное титрование. 32

Список использованных источников. 42

1 Теоретические основы исследования ионоселективных и индикаторных свойств халькогенидов свинца

1.1 Общие сведения о потенциометрии

Потенциометрия объединяет методы определения различных физико-химических величин и концентраций веществ, основанные на измерении электродвижущих сил (э.д.с.) обратимых электрохимических цепей, когда рабочий электрод имеет потенциал, близкий к равновесному значению.

Основы потенциометрии заложены В. Нернстом, который в 1889 г. получил известное уравнение (1) для равновесных электродных потенциалов:

(1)

где E — электродный потенциал; E⁰ — стандартный электродный потенциал; z — число электронов, участвующих в процессе; R — универсальная газовая постоянная (R = 8,31 Дж/(моль×К)); T — абсолютная температура; F — постоянная Фарадея (F = 96485,35 Кл×моль^-1); a_Ox и a_Red — активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции; 2,3 — коэффициент пересчёта натурального логарифма в десятичный.

Вскоре потенциометрия начала применяться в аналитической химии и в 1893 г. Р. Беренд провёл первое потенциометрическое титрование. В настоящее время потенциометрия широко применяется в аналитической и физической химии [1].

Равновесный потенциал — это разность потенциалов или э.д.с., измеряемая в системе, находящийся в равновесии по отношению к электронам, то есть в такой системе, в которой полностью или практически полностью отсутствует направленное движение электронов в проводниках, потенциалы которых измеряют. Другими словами, равновесные потенциалы измеряют по такой методике, которая не требует ни потребления электрического тока, ни его введения в электрохимическую ячейку. Однако, это лишь означает, что суммарный ток между системой и вешней измерительной цепью равен или близок к нулю, а в самой системе могут иметь место электрические токи [2].

В настоящее время потенциометрия широко используется для определения различных физико-химических величин, в аналитической химии — для определения концентрации веществ в растворах, в автоматических непрерывных методах контроля различных технологических процессов и развивается в нескольких направлениях.

Редоксометрия объединяет ряд методов, основанных на измерении окислительно-восстановительных потенциалов в растворах. Основоположником редоксометрии принято считать В. Кларка, который опубликовал первое исследование в этом направлении в 1923 г.

Редоксометрия в настоящее время широко применяется для изучения протолитических процессов и комплексообразования (в химии), для контроля технологических процессов в фармацевтической, текстильной, гидрометаллургической и ряде других бластей науки и производства.

Ионометрия — область прямой потенциометрии, которая объединяет методы прямого определения концентрации или активности ионов в различных фазах с использованием ионоселективных электродов. К области ионометрии относятся pH-метрия, катионометрия и анионометрия.

Определение термодинамических величин широко используется в физической химии. С помощью потенциометрии определяются изменение величины свободной энергии, энтропии, энтальпии в химических процессах, а также активности (концентрации) в водных и неводных растворах и расплавах.

Потенциометрическое титрование — использование потенциометрических методов для наблюдения за ходом реакции титрования, особенно для нахождения точки эквивалентности.

По сравнению с индикаторным титрованием этот метод позволяет достичь большей точности, а также позволяет титровать вещества, для которых отсутствуют цветные индикаторы или их применение невозможно. Часто за один приём можно определить несколько веществ, присутствующих в растворе.

При потенциометрическом титровании используются реакции нейтрализации, осаждения, комплексообразования, окисления-восстановления [1].