Potenciometrijsko odre đivanje pH vrijednosti

Inovativna škola za zelenu budu ćnost

Hrvoje Su čić, , ing.med.lab.diagn.Kopački rit, 1. – 7. listopada 2015.

Ponavljanje

� Kako definiramo pH vrijednost?� Kako se izračunava pH vrijednost?� U kojem intervalu je otopina kisela,a

u kojem bazična na pH skali?

Ponavljanje

Ponavljanje

Formula za pH: pH = -log [H+]

[H+] = [OH-]

[H+] > [OH-]

[H+] < [OH-]

Otopina je

neutralna

kisela

bazična

[H+] = 1 x 10-7

[H+] > 1 x 10-7

[H+] < 1 x 10-7

pH = 7

pH < 7

pH > 7

pri 25 0C

Sadržaj:

� Potenciometrija-princip metode� Instrument i pribor� Elektrokemijski članak� Elektrodni potencijal� Radni uvjeti� Kontrola kvalitete� Kolorimetrijsko određivanje pH vrijednosti

Što je potenciometrija?

-elektroanalitička metoda koja se temelji na mjerenju razlike potencijala između dvije elektrode, indikatorske i referentne, uronjene u elektrokemijsku ćeliju s elektrolitom

-metoda kod koje kroz elektrokemijsku ćeliju ne teče elektri čna struja (struja je jednaka nuli !)

-električni napon na elektrodama uspostavlja sezahvaljujući spontanim elektrokemijskim reakcijama

Princip metode

-Princip potenciometrijskog određivanje koncentracije nekog iona u otopini sastoji se od mjerenja elektromotorne sile članka (EMS), koji se sastoji od dvije elektrode, indikatorske i referentne, koje su uronjene u istu otopinu

Napon članka može se prikazati jednadžbom:Ečlanka = Eind - Eref + Ekon.

Princip metode

� Kontaktni potencijal nastaje na granici dvaju elektrolita različita sastava kada ioni nastoje prijeći iz otopine s većom koncentracijom u otopinu s nižom koncentracijom dotičnog iona. Manji kationi su pokretljiviji i brže difundiraju, pa se naboji odvajaju

Princip metode

� Potencijal elektrokemijske ćelije dan je izrazom:

Ećelije= Eind- Eref+Epren

Ećelije=potencijal elektrokemijske ćelije (elektromotorna sila)

Eind=potencijal indikatorske elektrodeEref=potencijal referentne elektrodeEpren=prenapon (liquid junction)

Princip metode

� Prenapon nastaje na granici između dva elektrolita. Javlja se na kontaktu referentne elektrode i otopine u ćeliji.

Princip metode

-pH vrijednost „koncentracija vodikovih iona“je negativni logaritam koncentracije, odnosno aktiviteta, vodikovih iona, a pokazuje kiselost, neutralnost ili lužnatost otopina.

-Potenciometrijsko određivanje pH vrijednosti temelji se na činjenici da mjerna elektroda (npr. vodikova, staklena ili neka druga) pokazuje linearan odziv potencijala o pH vrijednosti otopine.

Instrument i ostali pribor

Instrument i ostali pribor

-Potenciometrijska mjerenja provodimo uzupotrebu dviju elektroda:- referentna – potencijal je konstantan- indikatorska – potencijal ovisi o aktivitetu(koncentraciji) jedne ili više molekulskih vrsta

u ćeliji

Referentna(standardna)elektroda

� potencijal im je stalan tijekom elektroanalitičkog postupka, pa služe kao standard prema kojem mjerimo potencijal druge elektrode (radne ili indikatorske)

� primjena referentnih elektroda: – mjerenje pH – mjerenje s ion-selektivnim elektrodama – potenciometrijske titracije – voltametrija

Referentna(standardna)elektroda

-srebro-kloridna elektroda koja sadrži polućelije sa točno poznatim elektrodnim potencijalom Eref koji ne zavisi od koncentracije analita ni od koncentracija drugih iona prisutnih u ispitivanom uzorku

-ona je uvijek anoda(+)

Referentna(standardna) elektroda

� Ag/AgCl elektroda

Zacićena otopina KCL

Ag žica

AgCl

Azbestno vlakno

Referentna(standardna)elektroda

� Zasićena kalomelova elektroda mV

Test elektroda

Kalomel pasta (Hg0/Hg2Cl2)

zasićeni KCl

Tekuća membrana

Indikatorska elektroda

-ion selektivne elektrode

- elektrokemijski senzori čiji potencijal (u sprezi s odgovarajućom referentnom elektrodom) ovisi o logaritmu aktiviteta ispitivanog iona u otopini

-indikatorska elektroda je uvijek katoda(-)

-uglavnom ima visoko selektivan odziv na ispitivane ione

Indikatorska elektroda

� Staklena pH elektroda (Glass electrode) prva i najčešće korištena ISE !!!!

Staklena elektroda je elektroda osjetljiva na vodikove ione.Sastoji se od staklene membrane, unutarnje referentne elektrode i unutarnje otopine. Najjednostavnije objašnjenje rada staklene membrane je da se staklo ponaša kao slaba kiselina (staklo-H)

Elektrode - klju čne razlike

Referentna (standardna )elektroda

Indikatorska (mjerna)elektroda

Potencijal konstantan Potencijal ovisan o aktivitetu iona u otopini

Anoda (+) Katoda (-)

Oksidacija (otpuštanje e-) Redukcija (primanje e-)

Elektrokemijski članak

• dva elektronska vodi ča (metal ili grafit) uronjena u elektrolit (ionski vodi č) koji može biti otopina, tekućina ili krutina elektroda

elektrolit

Osnovni tipovi elektrokem. članaka

� elektroliti čki članak (elektrolitska ćelija) : uređaj koji se sastoji od dviju elektroda uronjenih u elektrolit, a na elektrodama koje su priključene na izvor istosmjerne struje dolazi do reakcije oksidacije i redukcije – elektrolize (kemijske reakcije su prisilne )

� galvanski članak : uređaj u kojem se energija kemijske reakcije (redoks-reakcije) pretvara u električnu energiju (članak koji služi kao izvor napona), a kemijske reakcije su spontane .

Elektrodni potencijal

-Između metala i otopine postoji polje određenog potencijala – elektri čni potencijal , ali je problem što se razlika potencijala na jednoj graničnoj površini metal - otopina ne može mjeriti.

-Mjeriti se može razlika potencijala (∆V) između dviju elektroda (dvaju polučlanaka). Ona je jednaka elektromotornoj sili ili skraćeno EMS (EMF).

Elektrodni potencijal

� Svaka elektroda članka doprinosi ukupnom potencijalu članka

� Nije moguće mjeriti potencijal svake elektrode pojedinačno, nego razliku njihovih potencijala

Moguće je jednoj od elektroda proizvoljno dodijeliti vrijednost nultog potencijala, pa se tako može odrediti potencijal druge elektrode,u tu svrhu odabrana je standardna vodikova elektroda (SHE=nula uz [H+]=1 mol dm-3)

Elektrodni potencijal

Anoda Zn(s) ↔↔↔↔ Zn2+ + 2e-Katoda Cu2+ + 2e- ↔↔↔↔ Cu(s)

Na anodi se uvijek doga đa oksidacijaNa katodi se uvijek doga đa redukcija

Radni uvjeti

� SLOPE – poželjan u rasponu 95%-105%. Aparat sam signalizira da je SLOPE vrijednost izvan poželjnih vrijednosti (ELECTRODE CONDITION), odnosno kada indikator stanja elektrode ne označava tri crtice nego dvije (SLOPE < 95%), potrebno je pristupiti čišćenju elektrode, a ako padne na jednu crticu (SLOPE < 89%), potrebno je zamijeniti elektrodu.

Održavanje instrumenta

� Prije svakog mjerenja elektroda se ispire demineraliziranom vodom, posuši i pristupa mjerenju

� Na kraju svih mjerenja na elektrodu se stavlja zaštitni čep u kojem se nalazi par kapi otopine za čuvanje elektrode konc.3mol/l KCl

� Čišćenje elektrode od onečišćenja uljima i organskim spojevima vrši se ispiranjem acetonom ili etanolom

Kontrola kvalitete

� Kalibracija je skup operacija koje pod određenim uvjetima uspostavljaju odnos između vrijednosti koje pokazuje mjerni instrument i vrijednosti koje predstavlja referentni materijal

� Puferske otopine

Validacija

� Proces dokazivanja da je analitička metoda prikladna za namjenjenu svrhu

� Koraci:-Definicija problema i plan rada-Mjerenje i obrada podataka-Izrada dokumentacije

Kolorimetrijsko odre đivanje pH

Kiselo-bazni indikatori (pH indikatori) su slabe organske kiseline ili slabeorganske baze koje mijenjaju boju kao posljedicu njihovog ionizacijskog stanja

Otopina koja sadrži fenolftalein u kiseloj sredini

Otopina koja sadrži fenolftalein u alkalnoj sredini

Kolorimetrijsko odre đivanje pH

Indikatori kiselog tipa:HIn + H2O ⇋ H3O+ + In-

In = indikatorPri promjeni pH vrijednosti gornje ravnoteže se pomiču izazivajući promjenu boje.

Kolorimetrijsko odre đivanje pH

Indikatori baznog tipa:

In + H2O ⇋ OH- + InH+

In = indikatorPri promjeni pH vrijednosti gornje ravnoteže se pomiču izazivajući promjenu boje.

Utjecaj pH vrijednost na zdravlje ljudi

� Kisele kiše

Utjecaj pH vrijednosti na zdravlje ljudi

Korozija vodovodnih cijevi:procje đivanje teških metala iz vodovodnog sustava (bakar, o lovo) - kiseo i metali čan okus

Najizraženiji pri ekstremnim pH vrijednostima :

pH > 11 – iritacija kože, o čiju i sluznice

pH < 4 – korozivni efekt

I za kraj...hvala na pozornosti...

""""ČČČČin i m i se da ljudi im aju potencijal za gubljen je in i m i se da ljudi im aju potencijal za gubljen je in i m i se da ljudi im aju potencijal za gubljen je in i m i se da ljudi im aju potencijal za gubljen je

potencijala. V epotencijala. V epotencijala. V epotencijala. V eććććina m ože ina m ože ina m ože ina m ože ččččin iti izvanredne stvari in iti izvanredne stvari in iti izvanredne stvari in iti izvanredne stvari

ako im aju sam opouzdanja ili su sprem ni riskirati. ako im aju sam opouzdanja ili su sprem ni riskirati. ako im aju sam opouzdanja ili su sprem ni riskirati. ako im aju sam opouzdanja ili su sprem ni riskirati.

Ipak veIpak veIpak veIpak veććććina to ne ina to ne ina to ne ina to ne ččččin i. S jede ispred televizora i in i. S jede ispred televizora i in i. S jede ispred televizora i in i. S jede ispred televizora i

m isle da život tra je v jem isle da život tra je v jem isle da život tra je v jem isle da život tra je v ječčččno." no." no." no."

Philip A dam s

Pitanja ?

1.Pri pH=8 otopina je?

a.)jako kiselab.)kiselac.)neutralnad.)jako lužnatae.)slabo lužnata

1.Pri pH=8 otopina je?

a.)jako kiselab.)kiselac.)neutralnad.)jako lužnatae.)slabo lužnata

2.Metoda kojom odre đujemo pH naziva se?

a.)konduktometrijab.)amperometrijac.)voltmetrijad.)potenciometrijae.)spektrofotometrija

2.Metoda kojom odre đujemo pH naziva se?

a.)konduktometrijab.)amperometrijac.)voltmetrijad.)potenciometrijae.)spektrofotometrija

3.Za referentnu elektrodu je to čna slijede ća tvrdnja?

a.)potencijal joj je stalan tijekom analitičkog postupka

b.)naziva se i standardna elektrodac.)služi za mjerenje pHd.)uvijek je anodae.)sve navedene tvrdnje su točne

3.Za referentnu elektrodu je to čna slijede ća tvrdnja?

a.)potencijal joj je stalan tijekom analitičkog postupka

b.)naziva se i standardna elektrodac.)služi za mjerenje pHd.)uvijek je anodae.)sve navedene tvrdnje su to čne

4.Najpoznatiji indikator kiselog tipa je?

a.)destilirana vodab.)lakmus papirc.)metiloranžd.)fenolftaleine.)sve navedeno je točno

4.Najpoznatiji indikator kiselog tipa je?

a.)destilirana vodab.)lakmus papirc.)metiloranžd.)fenolftaleine.)sve navedeno je točno

5.Fenolftalein je u kiseloj otopini ?

a.)crvenb.)žutc.)plavd.)ljubičaste.)bezbojan

5.Fenolftalein je u kiseloj otopini ?

a.)crvenb.)žutc.)plavd.)ljubičaste.)bezbojan