Problemes Conductimetria-Potenciometria-Polarografia (Resolts i a ordinador) (2017)

Ejercicio Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Farmacia - 2º curso
Asignatura Tècniques instrumentals bàsiques
Año del apunte 2017
Páginas 5
Fecha de subida 10/07/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Problemes Electroquímica Tècniques Instrumentals Curs 2016/17 CONDUCTIMETRIA 1.- [Lectura instrumental de conductimetria] A 25°C un conductímetre mesura una conductivitat (k) de 1,2·10-3 S/cm d’una dissolució 5·10-3 M de NaOH. Calcula la conductància (G), la resistència (R) i la conductivitat molar (𝛬𝑚 ) de la dissolució si els elèctrodes de la cel.la conductimètrica estan separats a una distància d'1 cm i tenen una superfície d'1 cm2.
T=25ºC k=1,2.10-3+S/cm=1/ρ c=5.10-3M de NaOH l=1cm (distancia entre elèctrodes) S=1cm2 (superfície de elèctrodes) 𝑙 𝑙 𝑆 𝑘.𝑆 𝑅 = 𝜌. = = 1𝑐𝑚 1,2.10−3 𝑆.𝑐𝑚 −1 .1𝑐𝑚2 = 833,3𝑆 −1 = 833,3𝛺 K=1/ρ Resistivitat ρ es mesura en Ω.cm 𝑘 𝑆 1𝐿 1000𝑐𝑚3 𝑆. 𝑐𝑚2 𝛬𝑚 = = 1,2. 10−3 .
= 240 𝑐 𝑐𝑚 5.10−3 𝑚𝑜𝑙 1𝐿 𝑚𝑜𝑙 1 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑎𝑡 → 𝐺 = es mesura en Ω-1 o Siemens(S) 𝑅 1 1 𝐺= = = 1,2. 10−3 𝛺 −1 = 1,2. 10−3 𝑆 𝑅 833,3𝛺 2.- [Conductivitats molars] Les conductivitats molars (Λm) del HCl en aigua a 298,15 K són 424,5; 422,6; 421,2; 415,7 i 411,9 S cm2 mol-1 i les concentracions són 0,0001; 0,0005; 0,0010; 0,0050 i 0,0100 M. Feu-ne la representació ajustant la llei límit de Kohlraush a les dades i doneu el valor de el valor de conductivitat molar a dilució infinita.
HCL és un electrolít fort (Kohlraush) Λm = Λºm-k√𝑐 Λm (S cm2 mol-1) 424,5 422,6 421,2 415,7 411,9 C (M) 0,0001 0,0005 0,0010 0,0050 0,0100 √𝑐 0,010 0,0223 0,0316 0,0707 0,100 Λm= Λºm+b√𝑐 y=a+b.x, on y= Λm i x=√𝑐 Λºm (HCl)= Λºm (H)+ Λºm (Cl) Calculem la recta de regressió y=a+b.x i tenim: a= 425,74 b= -139,78 r= 0,999 y=425,74-139,78x Quan √𝑐=0 parlem de dissolucions infinites, llavors en el nostre cas tindrem que per dilucions infinites el valor de conductivitat molar serà de 425,74 S cm2 mol-1 3.- [Valoració conductimètrica] En la valoració de 100 cm3 d'una dissolució diluïda d'àcid acètic amb NH 3 0,5 M es van obtenir els següents resultats de conductància per a diferents volums de reactiu valorant afegits.
Feu la representació gràfica de G en front de V i determineu la concentració d’acètic.
Per l’ evolució de les dades de la taula, podem dir que el punt de equivalència estarà proper al volum de 13cm3.
CH3COOH+NH3CH3COO- +NH4+ VB.CB=VA.CA13.0,5 = 100.CACA=0,65M Farem 2 rectes de regressió.
Recta1 (valor de V desde 8 a 12) Calculem la recta de regressió y=a+b.x i tenim: a= 0,21 b= 0,14 r= 1 y=0,21+0,14x Recta2 (valor de V desde 13 a 17) Calculem la recta de regressió y=a+b.x i tenim: a= 2,165 b= -0,015 r= -1 y=2,165-0,015x 0,29+0,1314x=2,165-0,015x x=12,80cm3 [àcid acètic]=12,80cm3 POTENCIOMETRIA 4.- [Equació de Nerst] Una pila formada per un elèctrode de vidre i un elèctrode de calomelans submergit en una dissolució de pH 5,0, té un potencial de 0,285 V. Si se substitueix aqueta dissolució per una de pH desconegut el potencial passa a ser 0,190 V. Calcula el pH de la segona dissolució.
pH=5 E=0,285V E’=0,190V Equació de Nerst 0,059 𝐸 = 𝐸0 + log 𝑐 𝑛 pH=-logH  n=+1 perquè només es transporta aquest electró E=K-0,059 log H=K-0,059pH 0,285=K-0,059.5 K=0,58 0,190=0,58-0,059.pHpH=6,61 5.- El potencial d’una semicel·la de Fe+3/Fe+2 és 0,750 V mesurats respecte a l’elèctrode normal d’hidrogen (ENH).
Quin és el potencial respecte a l’elèctrode de plata-clorur de plata? I respecte al de calomelans (SCE)? EºSCE = 0,244V EºAg/AgCl = 0,197 V Agafem el ENH com a cero total EOXI=0 ET=ERED-EOXI ET=0,750V=X-0 =0,750V (mesurat respecte elèctrode normal de Hidrogen) ET=0,750-0,197 =0,553V (mesurat respecte elèctrode Ag/AgCl) ET=0,750-0,244 =0,506V (mesurat respecte elèctrode SCE) Resultats a) 0,553 V b) 0,506 V 6.- [Recta de calibratge] Per tal de disposar d’una recta de calibratge per a la determinació potenciomètrica de Ca 2+ en aigua s’utilitza un elèctrode selectiu (ISE). Per fer-ho la força iònica, tant dels patrons com de les mostres, conté KNO3 a concentració final 0,5 M. S’obtenen els següents potencials pels patrons indicats.
[Ca2+](M) Log [Ca2+] Ecell (V) 1,00.10-5 -5,00 -0,125 5,00.10-5 -4,30 -0,103 1,00.10-4 -4,00 -0,093 5,00.10-4 -3,30 -0,072 1,00.10-3 -3,00 -0,065 5,00.10-3 -2,30 -0,043 1,00.10-2 -2,00 -0,033 Calculeu la recta de calibratge i determineu la concentració de calci en una mostra d’aigua que dóna -0,084 V. Per què patrons i mostres han de contenir KNO3 0,5 M? 0,059 log[ 𝐶𝑎2+ ] 𝑛 Considerem E=y ; log[Ca2+]=x llavors quedaria, 0,059 𝑦 = 𝐸0 + 𝑥 𝑛 𝐸 = 𝐸0 + Fem recta de regressió amb y= E(V) i x=log [Ca2+](M) Calculem la recta de regressió y=a+b.x i tenim: a= 0,02716 b= 0,03029 r= 0,99967 y=0,02716+0,03029x 𝐸 = 0,02716 + 0,03029 log[ 𝐶𝑎2+ ] Y=-0,084=0,02716+0,03029xx=-3,669 [Ca2+]=10-3,669=2,14.10-4M Afegim nitrat potàssic. Les activitats són funció del coeficient d’activitat i concentració i si aquestes són constants, llavors el coeficient d’activitat serà constant.
𝐸=𝐾+ 0,059 0,059 log 𝑐 = 𝐾 ′ + log 𝑐 𝑛 𝑛 a=γ.c (a=activitat, γ=coeficient d’activitat, c=concentració) log 𝑎 = log(γ. 𝑐) = 𝑙𝑜𝑔γ + log 𝑐 = 𝐾 + log 𝑐 Les mostres han de contenir KNO3 doncs fa de substituent.
7.- [Polarografia] Una dissolució 4·10-4Mde clorur de plom va produir una alçada d'ona de 1,74 μA mentre que la d'una dissolució 3·10-4 M de clorur de zinc fou de 1,04 μA sota idèntiques condicions.
Es van afegir 25 mL d'una dissolució 6·10-4M de clorur de plom a 50 mL d'una dissolució desconeguda de clorur de zinc.
Es va obtenir una alçada de 2,0 μA per l'ona del Zn en la barreja i 1,2 μA per l'ona del Pb.
Quina és la concentració de Zn a la mostra original? La senyal instrumental ens mesura intensitats, i sabem que la intensitat ve en funció de la concentració de l’analit. i=K.C id (Pb)=KPb . CPb id (Zn)=KZn . CZn Tindrem dades del patró i dades de la mostra 𝐾 Del patró podrem conèixer la relació 𝑃𝑏 𝐾𝑍𝑛 Dissolució Clorur de Plom id (Pb)=KPb . CPb1,74 μA= KPb . 4·10-4M KPb=4350 μA/M Dissolució Clorur de Zinc id(Zn)=KZn . CZn1,04 μA= KZn . 3·10-4M KZn=3466 μA/M Dissolució desconeguda 75ml =50ml dissolució ZnCl2 (Concentració desconeguda) + 25ml dissolució PbCl2 (concentració coneguda) iTotal= id(Pb)+ id(Zn)= KPb . CPb+ KZn . CZn Les concentracions s’hauran de ajustar tenint en compte el factor de dilució corresponent.
25𝑚𝑙 id (Pb)=KPb . CPb1,2μA=𝐾𝑃𝑏 . 6. 10−4 𝑀.
KPb=6000 75𝑚𝑙 Al ser una dissolució la KPb =KZn 50𝑚𝑙 50𝑚𝑙 id (Zn)=KZn . CZn2,0μA=𝐾𝑍𝑛 . 𝐶𝑍𝑛 .
=6000. 𝐶𝑍𝑛 .
CZn=5.10-4M 75𝑚𝑙 75𝑚𝑙 Resultats 6,3.10-4 M 8.- [Polarografia] Una dissolució de cadmi va produir l'ona polarogràfica que es mostra a la figura.
Calculeu n i E1/2 per aquest sistema. Els valors d'i i de i L-i, necessaris pels càlculs, s'han trobat a partir de la figura.
0,05916 𝑖 log 𝑛 𝑖𝐿 − 𝑖 Considerem E=y ; log(i/(iL-i)=x llavors quedaria, 0,05916 𝑦 = 𝐸1/2 − 𝑥 𝑛 𝐸 = 𝐸1/2 − Fem recta de regressió amb y= E(V) i x=log [Ca2+](M) Calculem la recta de regressió y=a+b.x i tenim: a= 0,8639 b= 0,0337 r= 0,994 y=0,8639+0,0337x Y=-0,084=0,02716+0,03029xx=-3,669 [Ca2+]=10-3,669=2,14.10-4M 0,05916 𝑦 = 𝐸1/2 − 𝑥, llavors: 𝑛 E ½ =0,8639 0,0337=0,05916/n n= 0,05916 / 0,037=1,75 n=1,75 Resultats 0,8639; 1,75 9.- [Polarografia] A la següent taula es presenten els màxims dels polarogrames d’impulsos d’un conjunt de patrons d’Al (III) en acetat sodi 0.2 M a pH=4.7.
Calcula la concentració d’una mostra que dóna un màxim de 0,904 μA. En quin potencial de reducció estan mesurats aquests màxims? Partim que I=K.C Fem recta de regressió amb y= I(μA) i x=[Al(III)](mM) Calculem la recta de regressió y=a+b.x i tenim: a= -0,01172 b= 11,910 r= 0,999 y=-0,01172+11,91x si y=0,904 μA =-0,01172+11,91x  x=0,077mM=[Al(III)] ...

Comprar Previsualizar