DENEY RAPORU. Polarografik yöntemin incelenmesi ve verilen bir örnek içindeki Pb 2+ miktarının bulunması

Transkript

1 M.Hilmi EREN Enstrümental Analiz I Lab 8.Grup DENEY RAPORU DENEY ADI Polarografik Tayin (9 No lu eney) DENEY TARH 19 Mart 2003 Çaramba AMAÇ Polarografik yöntemin incelenmesi ve verilen bir örnek içineki Pb 2+ miktarının bulunması TEORK BLG Polarografi Polarografik analiz metou, iki elektrottan birinin (referans elektrou) potansiyelini sabit tutup, elektroliz voltajını eitirerek ier elektroun(inikatör elektrou) polarizasyon erisini çizmek esasına ayanır. Akım ieti-potansiyel erisine iffüzyon pologramının yüksekliinen iyon konsantrasyonu, yarı alga potansiyelinen e iyonun türü belirlenebilir. Akım µ A i max i ort Limit Akım i E 1/2 / 2 Artık Akım Potansiyel V Polarografik Analiz Hesaplamaları Polarografik analizlere akım ieti-potansiyel erisi çizilir. Yarı alga potansiyelleri belirlenir. Her reaksiyona karılık gelen yarı alga potansiyelleri stanart oluunan enemenin verii eerin hangi reaksiyona ait oluu bilinebilir. 1

2 lkoviç eitlii ile enel olarak belirlenen iffüzyon akımınan iyon konsantrasyonu bulunabilir. Belli konsantrasyonaki stanart çözeltisi ile eneme yapılır. limit akımı polograman bulunur. Aynı artlara konsantrasyonu bilinmeyen X çözeltiyle pologram çizilir. Limit akım belirlenerek konsantrasyon bulunur. K.c Ox X c. ( / ) Veya önce X çözeltiye pologram çizirilir, sonra çözeltiye analizi yapılan örnekten belli miktar (c ö ) ilave eilip aynı artlara tekrar pologram çizirilir. Bunlara karılık gelen iffüzyon akımları ve K Cö.c Ox an hesaplanır. ( / ) x / x + c ö E Normal Polarogram Türev Polarogram E Yarı Dalga Potansiyelinin Polarograma Gösterilmesi Akım ieti Zn 0,85 C Pb 0,45 0,60 Artık Akım 0,5 1,0 1,5 2,0 Potansiyel Polarografik Yöntemle yonların Ayrılması 2

3 Polarografi ve Atomik Absorbsiyon Spektrometresi AAS Karılatırması Polarografi Atomik Absorbsiyon Spektrometresi AAS Okunan polarogram akım ve potansiyelin göstergesiir. Okunan pikler absorbans veya yayılım algalarının haritasıır. Dalga yükseklii konsantrasyona balıır Pik yükseklii (absorbans) konsantrasyona balıır. Yarıalga potansiyeli; E 1/2 örnein yapısına ve ortama balıır. E erileri kullanılan elektrot yöntemine balıır Maximum alga boyu; λ max ; örnein yapısına ve ortama balıır. A - λ erileri enerji üzeyleri arasınaki elektron geçiine balıır. 708n.D 1/2.m 2/3.t 1/6.c lkoviç Eitliinin Çıkarılması Kütle taınımı yalnız lineer iffüzyonla oluyorsa nfad c x x0 eitlii geçerliir. c D 2 c x x 2 Laplasien önüümü yapılırsa; c 2 c 2 c c D + D - V t r 2 k r r r eitlii ele eilir. Bu eitlik taınımın yalnız lineer iffüzyonla oluu amlayan civa elektrounun kullanılıı urumlar için geçerliir. 2 φ 1 2 φ u 2 t 2 Laplasien önüümü havaaki ses algalarının ve boluktaki ıık algalarının(elektromagnetik alga) ifferansiyel enklemiir. Dalgaların u yayılma hızı (faz hızı) ortamın özelliine balıır. Yukarıaki ifferansiyel eitliin çözümünen; D c D 7 (c - c 0 ) x x x0 πt 3 eitlii bulunur. Buraaki 7/3 çarpanı; bir elektroa birim zamana taınan eriimin lineer iffüzyonla taınan eriimen 7/3 çarpanı kaar fazla oluunu ifae eer. nfad c x x0 eitlii 3 nfa(c - c 0 ) 7D 3πt halini alır.

4 A eerini üzenlersek; Birim zamana akan civa kütlesi akı hızıır (mg/s). Akı hızını m ile gösterirsek m.t mg/s. s mg ise m.t çarpımı bir amlanın aırlıını verir. Civa amlaları küresel sayılırsa hacmi aaıaki gibi olur. 4 m.t aırlık V πr 3 3 younluk Bu eitlikten r eerini çekersek; r 3 mt 4π 1/3 olur. Civanın amlasının alanı A 4πr ise yukarıa buluumuz r eitliini buraa yerine koyalım. A 4π 3 mt 4π 2/3 civa 25 C e 13,534 gr/cm 3 ise; A 0,85 m 2/3. t 2/3 olarak bulunur. Bulunan bu A eerini eitliine yerine yazalım. nfa(c - c 0 ) 7D 3πt nf(0,85.m 2/3.t 2/3 )(c - c 0 ) 7D 3πt D ve t eerlerini kök ıına çıkaralım. nf(0,85.m 2/3.t 2/3 D 1/2.t -1/2 (c - c 0 ) 7 3π eitlii üzenlersek; 708n.D 1/2.m 2/3.t 1/6.(c-c 0 ) Elektrot yüzeyineki eriim c 0 0 olunca oluan akım sınır akım oluu için enklem aaıaki ekli alır. 708n.D 1/2.m 2/3.t 1/6.c Bu eitlie lkoviç Eitlii enir. n elektron sayısı c elektroaktif türün eriimi D iffüzyon katsayısı t civa amlama süresi m civanın akı hızı DENEYN YAPILII Pb 2+ analizi için önce artık akım pologramı alınır. 0,1 M Pb 2+ ile stanara ait pologram alınıktan sonra örnek içine bir miktar Pb 2+ ilave eilir. Ele eilen olograman stanart için ve örnek+ stanart için limit akımları bulunur. Stanarın eriimi biliniine göre, eriimler limit akımlarla orantılı olacaınan örneimizin eriimi aaıaki gibi bulunur. 4

5 Stanara ait polograma için 11 cm pologram yükseklii Örnek+ stanart için 19,75 cm pologram yükseklii ele eilmitir. Polograma 25 cm 10µA oluu için akımlar aaıaki aaıaki gibi bulunur. 25 cm 10µA ise 25 cm 10µA ise 11 cm X µa 19,75 cm X µa X 4,4 µa X 7,9 µa ' c x+c ö eitliine göre 4,4.c ö + 4,4.0,1 7,9.0,1 4,4.c ö + 0,44 0,79 4,4.c ö 0,35 c ö 0,079 0,08 M olarak bulunur. 4,4 0,1 7,9 0,1+c ö 1000 ml e 0,08 mol Pb 2+ varsa 1 mol Pb ,2 g 25 ml e X mol 0,002 mol X gr X 0,002 mol Pb 2+ olur. X 0,4 g bulunur. SORU Pb 2+ miktarı 0,4 g olarak bulunmutur. 0,8 gr lık Pb 2+ içerii yüksek bir örnek 100 ml 1,5 M HNO 3 e çözülerek 1 ml si 0,1 M 25 ml HClO 4 içeren estek elektrot ortamına ilave eilerek pologram alınıyor. Artık akım çıkarılıktan sonra (-1 voltta) 39,5 mm limit akım yükseklii bulunuyor. Kalibrasyon için eerler aaıaki gibi ise verilen örnekteki Pb 3 (PbO 4 ) 2 ve Pb 2+ miktarını bulunuz. (1 mm 0,0055µA) Pb 2+ x ,0 0,2 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 (ma) 4,5 11,0 21,0 34,5 54,0 70,5 86,5 SORUNUN ÇÖZÜMÜ 1 mm 0,0055 µa ise 39,5 mm X X 0,21 µa 210 ma Kalibrasyonaki eerleren biri ile kıyaslarsak; 21 ma 0, M ise 1000 ml e 0,005 mol 210mA X M 100 ml e X X 0,005 M X 0,0005 mol örnek 5

6 100,0 80,0 y 35203x 60,0 Deriim & Grafii 40,0 20,0 0,0 0 0,001 0,002 0,003 Verilerin kalibrasyon grafiini çizersek eimi olarak buluruz. y mx ise x y/m olur. x 210/ ,005 M aynı sonucu ele eeriz. Pb 3 (PbO 4 ) 2 813,6 gr/mol ise 0,0005 molü 0,4 gr olarak bulunur. 0,8 gr örnek içine 0,4 gr Pb 3 (PbO 4 ) 2 varsa, örnein %50 si Pb 3 (PbO 4 ) 2 ır. EK: Pb 2+ analizine ait pologram 6