Освітній портал MyReferatik

Зміст

Визначення оксиду вуглецю
Визначення оксиду нітрогенум
Визначення кисню і озону
Визначення діоксиду сірки і сірководеню
Визначення галогенів
Кулонометричне визначення води
Використана література

Уривки

Как можно допольнительно мотивировать работников компании? Одним из лучших способов является награждение значком. Действительно, качественно изготовленные значки повышают чувство гордости, ответсвенности работников компании. Изготовление значков с логотипом - разумный маркетинговый ход любой компании.
Одним з основних напрямків в аналітичній хімії в останні роки cтає автоматизація контролю та визначення вмісту різних газоподібних речовин в атмосфері, тому доцільно описати аналіз газів в окремому розділі. Газоаналізатори на основі електроаналітичних методів повинні володіти швидкодією,високою точністю, стабільністю показань, компактністю, високим ступенем автоматизації при простотою обслуговування і надійності. Одним з таких методів є кулонометричне визначення газів.
Розглянемо способи потрапляння газів до електрохімічної комірки:
1. Електроактивний газ розчиняється в розчині електроліту і дифундує до поверхні електрода.
2. Газ адсорбується на поверхні електрода, що виступає над розчином електроліта і мігрує вздовж цієї поверхні або розчиняється в металі і дифундує до межі електрод - розчин електроліту.
3. Газ адсорбується на межі розділу фаз і мігрує до поверхні електрода.

Визначення оксиду вуглецю

В атмосферу щорічно надходить понад 200 млн. т. діоксиду вуглецю, забруднюючи атмосферу, він завдає шкоди не тільки природному середовищу, але і самій людині, при цьому небезпека полягає не тільки в його сумарній кількості, але і в розподіленні в приземному шарі атмосфери. Тому є методики за якими визначають кількість СО2 в атмосфері.
Кулонометричне визначення СO2 проводять або безпосереднім відновленням діоксиду вуглецю на твердому електроді, або пропусканням відомого об'єму газу, що аналізується, через добре перемішуваний і постійно оновлюваний розчин електроліту з попередньо встановленим значенням рН (позначимо рН1). При поглинанні розчином електроліту діоксиду вуглецю з газової суміші відбувається відхилення від РН1 до деякого кінцевого значення рН2. Електрогенерація іонів ОН - доводить рН розчину в електролітичній комірці до РН1. Кількість електрики, витрачена на досягнення РН1, пропорційна кількості СО2 в газовій суміші.
Як робочий електрод використаний платиновий або графітовий елект-род, індикаторний - скляний електрод, поглинаючий розчин - 1,0 М розчин Ва (СlO4) 2 з рН = 9,5.
Схема електрохімічної комірки для кулонометричного визначення CO2
1-корпус комірки, 2 - допоміжний графітовий електрод, 3 – камера для допоміжного електрода, 4 – мембрана, 5 – термокомпенсатор, 6 – кришка корпуса, 7 – розпилювач, 8 – резинові прокладки, 9 – індикаторний електрод, 10 – електрод порівняння, 11- камера с електродом порівняння, 12,13,14 – технічні пристрої приладу, 15 – платиновий робочий електрод.

Визначення оксиду нітрогену

Розроблено спосіб визначення нітритів, заснований на безпосередньому їх електроокисленні до нітратів в слабкокислих буферних розчинах з рН = 3,7 - 7,0 при потенціалі робочого електрода 0,95 В . Робочий електрод (катод), виготовлений із платини, контактує з атмосферним повітрям. У просторі між робочим і допоміжним електродами поміщений третій, платиновий електрод. В якості розчину електроліту використовують водні розчини, поміщені у відповідну матрицю (азбестовий папір, полівінілхлорид і ін.)
В якості розчину електроліту при визначенні NО2 з попередньою хіміч-ною реакцією використовують бромід або йодид калію.
Реакції протікають за наступними схемами:
NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
HNO3 + X- + 2H+ = NO2 +X2 + H2O
X2 + 2e = 2X-
Для визначення діоксиду азоту в повітрі його також пропускають через розчин иодида або броміду срібла. Продукт хімічної реакції (йод або бром) електролітично відновлюється на робочому платиновому електроді.
Загальним недоліком ПВП (первинний вимірювальний перетворювач) для визначення NО2 є залежність показань від присутності в аналізуємій пробі інших окисників (озону, хлору) і відновників (діоксиду сірки, сірководню, ненасичених вуглеводнів). Заважає також вплив озону. Його усувають, пропускаючи аналізуємий газ через подрібнений натуральний каучук, що вибірково сорбуть озон, або попередньо нагріваючи газ в кварцовій трубці до 500-600 ° С. Діоксид сірки і сірководню поглинають триоксидом хрому, нанесеним на скловолокно.

Визначення кисню і озону

Кулонометричний метод широко використовують для контролю вмісту кисню в газових середовищах. ПВП складається з робочого і допоміжного електродів, пористої діафрагми, що розділяє електроди й містить в порах розчин електроліту, джерела постійного струму і регістраційного приладу. Тверді робочий і допоміжний електрод можуть бути виготовлені з нержавіючої сталі, танталу і т. п. Робочий електрод у вигляді пористого листа, дротяної спіралі або сітки поляризують від зовнішнього джерела струму до потенціалу (-0,5) - (-1,0) В. О2 пропускають через лужний розчин електроліту. Розчинений кисень електрохімічно відновлюють на катоді.
О2 + 4е = 2О2-
Різниця потенціалів на електродах 2.0 В.
Вміст О2 в газовому потоці в кожен момент часу встановлюють по струму електролізу:
Іел=0,263СQvP(298/T)
де 0,263 - поправочний коефіцієнт; с - концентрація О2 в аналізуючому газі, ppm; Qv - швидкість потоку газу, см3/хв; Р - абсолютний тиск, Па; Т - температура.
Описано пристрій для вимірювання споживання О2 в процесі біоокиснення органічних сполук. Кисень, спожитий в ході біохімічного окиснення, регенерується шляхом його анодного окиснення в електролізері. Необхідна при цьому кількість електрики вимірюється автоматично і є мірою споживатого кисню.
Для контролю вмісту озону в основному використовують його здатність реагувати з бромідом або иодидом. Так, при автоматичному безперервному визначенні 0,05-1,0 мг/м3 озону газову суміш барботуют через розчин NaBr або Nal з додаванням фосфатного буфера. Продукт хімічної реакції (йод або бром) відновлюють на робочому електроді при потенціалі, рівному 0,2-0,5 В. Потенціал створюють за допомогою вугільного, свинцевого або срібного електродів.
O3 + 2NaBr +H2O = Br2 + 2NaOH +O2

Визначення діоксиду сірки і сірководеню

Розроблений автоматичний газоаналізатор для визначення вмісту SО2 в повітрі приміщень або в атмосфері. Аналізований газ з витратою 8 л /год. барботуют безперервно через розчин електроліту (10-15% у H2S04), що містить кристали йоду. В результаті хімічної реакції SО2 з І2, утворюються йодид-іони, які окиснюються на платиновому робочому електроді.
SO2 + I2 + 2H2O = 2I- + SO42- + 4H+
Величина струму окиснення в кожен момент часу відповідає концентрації SО2. Час відгуку ПВП - 30 с, похибка вимірювання - 10% (відн.).
В якості допоміжного електрода використовують суміш діоксиду мангану з вугіллям, що знаходяться в контакті з платиновою сіткою. За таким принципом визначають вміст сірки в нафті, яку спалюють при високій температурі.

Визначення галогенів

Необхідність визначення галогенів в атмосфері викликана їх широким застосуванням у вигляді різних органічних і неорганічних сполук у різних областях діяльності людини.
Для визначення хлору в газових сумішах розроблений ПВП, в якому робочий електрод з платини виступає на 20 мм над поверхнею розчину електроліту (20%-вий HCl). Хлор з газової фази розчиняється в тонкій плівці електроліту, що покриває робочий електрод, і відновлюється на робочому електроді зі 100%-вою ефективністю за струмом.
Cl2 – 2e = 2Cl-
При визначенні мікрограмових кількостей хлору і хлороводню аналізовану газову суміш пропускають через розчин, що містить NaHCO3 та H3AsO4. Кількість утворених в результаті хімічної реакції Сl- і AsO- визначають кулонометрично з похибкою 2%. За результатами визначення аніонів розраховують вміст С12 і HCl в газовій суміші.
HCl + NaHCO3 = NaCl + H2O + CO2
Cl2 + AsO33- + H2O = 2Cl- + AsO43- + 2H+
Для визначення хлору і брому в газових сумішах в широкому діапазоні концентрацій їх попередньо поглинають з газової суміші 2-10 М HCl і відновлюють на платиновому робочому електроді при контрольованому потенціалі робочого електроду. Вміст хлору і брому розраховують за законом Фарадея.
X2 +2e = 2X-

Кулонометричне визначення води

1) Кулонометричний гігрометр.
Принцип дії кулонометричних гігрометрів, запропонованих Кейделем в 1956 р.,заснований на безперервному поглинанні вологи плівкою гігроскопічною речовиною і одночасному електролітичному розкладанні поглиненої вологи. Матеріал, з якого виготовлений чутливий елемент, повинен бути високоефективним сорбентом, мати високий питомий опір в сухому вигляді і високу провідність після адсорбції вологи, володіти механічною міцністю , а також не піддаватися розкладанню в процесі електролізу.
Цим вимогам найкраще задовольняє фосфорний ангідрид Р2О5 . Досліджуваний газ пропускають через датчик над тонкою плівкою частково гідратованого Р2О5, що має два металеві електроди, до яких підводиться постійний струм. У датчику безперервно відбуваються два процеси; поглинання вологи плівкою з утворенням фосфорної кислоти і електроліз води з регенерацією фосфорного ангідриду:
P2O5 + xH2O = P2O5xH2O
P2O5xH2O = P2O5 + H2O
2H2O = 2H2 + O2
Волога з газу повинна повністю поглинатися чутливим елементом і електроліз води повинен бути повним. Для цього напруга на електродах має бути не менше 2 В (потенціал розкладання води близький до цієї величини) , а датчик повинен мати розміри (довжину), достатні для поглинання з потоку газу всієї вологи. При дотриманні цих умов між обома процесами настає рівновага і стале значення сили струму, що протікає через електроди. Ця сила струму пропорційна добутку абсолютної вологості газу.

Схема кулонометричного гігрометра

2) Визначення води за Карлом Фішером.
Відомий метод визначення води за допомогою титрування за Карлом Фішером.
Титрування по Карлу Фішеру - класичний метод титрування в аналітичній хімії, використовуваний для визначення малої кількості води в аналізованій пробі. Метод був розроблений в 1935 році німецьким хіміком Карлом Фішером.
Основна частина комірки титрування заповнена анодним розчином, в який поміщається проба аналізованої речовини. Анодний розчин (реактив Фішера) складається зі спирту (ROH), основи (B), оксиду сірки (SO2) та йоду (I2). Як спирти зазвичай використовують метанол або монометиловий ефір етиленгліколю, а в якості основи - імідазол або піридин.
Комірка титрування також включає в себе анодну частину з анодним розчином (меншого об’єму), занурену в анодний розчин. Ці дві зони розділені іон-проникною мембраною. Титрування проводиться йодом I2, який відновлюється на платиновому аноді при проходженні через нього електричного струму. У присутності води йод окиснює SO2, при цьому один моль I2 взаємодіє з 1 моль H2O. Іншими словами, 2 моль електронів реагують з 1 моль води:
B•I2 + B•SO2 + B + H2O → 2BH+I− + BSO3
BSO3 + ROH → BH+ROSO3−
Точка еквівалентності, як правило, визначається біпотенціометричним методом. У анодний розчин занурена пара платинових електродів, між якими йде постійний струм. Поблизу точки еквівалентності розчин містить в основному I- і мало I2. У точці еквівалентності з'являється надлишок I2, що призводить до різкого падіння напруги між контрольними електродами і служить сиг-налом закінчення титрування.
Сумарний заряд, що пішов на виділення йоду, пропорційний вмісту води в зразку.

Використана література

1. П.К.Агасян «Кулонометрический метод анализа».
2. Вікіпедія.
3. «Справочник инженера по контрольно-измерительным приборам и автоматике». Москва 2008.