1

JONSELEKTIVNE ELEKTRODE

(Određivanje koncentracije kalcijumovih jona)

Zadatak vežbe

Od osnovnog rastvora CaCl2 napraviti standardne rastvore jednakih jonskih jačina.

Za standardne rastvore CaCl2, izmeriti EMS galvanskog sprega formiranog od kalcijumove

jonselektivne elektrode i kalomelove referentne elektrode.

Konstruisati kalibracionu krivu )c (log f = EMS 2Ca .

Sa kalibracione krive odrediti konstantan potencijal kalcijumove jonselektivne elektrode i

izračunati eksperimentalnu i teorijsku vrednost Nernstovog koeficijenta.

Izmeriti EMS sprega za rastvor nepoznate koncentracije CaCl2, a zatim grafičkim putem

odrediti koncentraciju kalcijumovih jona.

Aparatura i hemikalije

o pHmetar Radiometer PHM220

o Magnetna mešalica

o Kalcijumova jonselektivna elektroda

o Kalomelova elektroda

o 1,0 102

mol L1

rastvor CaCl2

o 2,0 101

mol L1

rastvor KCl

Postupak

1. Od osnovnog rastvora CaCl2 koncentracije 1,0 102

mol L1

, u odmernim sudovima od

50 mL napraviti standardne rastvore CaCl2 zadatih koncentracija.

Izračunati zapremine osnovnog rastvora 1,0 102

mol L1

kalcijumhlorida, za

pripremu standardnih rastvora zadatih koncentracija. Zapremina (V1) osnovnog

rastvora kalcijumhlorida koncentracije (c1 = 1,0 102

mol L1

), koju treba

odmeriti u normalni sud zapremine (V2 = 50 mL), za pripremu zadate koncentracije

standardnog rastvora (c2) izračunava se iz izraza:

c1 V1 = c2 V2

Na isti način izračunati zapremine osnovnog rastvora (V1) i za ostale standardne rastvore

CaCl2. Vrednosti zadatih koncentracija i izračunatih zapremina uneti u tabelu 1.

2

Tabela 1. Izračunate zapremine osnovog rastvora CaCl2 i rastvora KCl potrebne za

pripremu standardnih rastvora.

c

(mol L1

)

Zapremina rastvora CaCl2

c = 1,0 102

mol L1

(mL)

Zapremina rastvora KCl

c = 2,0 101

mol L1

(mL)

Jonska jačina rastvora izračunava se iz izraza:

...zczc2

1zc

2

1I 2

AA2KK

2ii

gde je:

I – jonska jačina

cK koncentracija katjona

cA koncentracija anjona

z – naelektrisanje katjona ili anjona

Jonske jačine rastvora kalcijumhlorida različitih koncentracija su različite. Za

podešavanja jonske jačine rastvora, neophodno je u svaki od standardnih rastvora

različite koncentracija kalcijumhlorida, dodati određenu zapreminu rastvora

kalijumhlorida (c = 2,0 101

mol L1

), tako da u svim standardnim rastvorima

jonska jačina bude jednaka i iznosi 1,0 101

mol L1

. Zapremina rastvora

kalijumhlorida (c = 2,0 101

mol L1

) koju treba dodati izračunava se iz izraza:

I1 V1 = I2 V2

gde je:

I1 jonska jačina rastvora KCl (c = 2,0 101

mol L1

)

V1 zapremina rastvora KCl koju treba odmeriti i dodati u standardni rastvor da

jonska jačina standardnog rastvora bude 1,0 101

mol L1

I2 jonska jačina koja predstavlja razliku zadate jonske jačine standardnog rastvora

(1,0 101

mol L1

) i jonske jačine rastvora CaCl2 određene koncentracije.

V2 zapremina standardnog rastvora (50 mL)

Vrednosti izračunatih zapremina rastvora KCl uneti u tabelu 1.

U odmerne sudove od 50 mL, pipetom odmeriti izračunate zapremine rastvora CaCl2 i

rastvora KCl, a zatim odmerne sudove dopuniti destilovanom vodom do oznake.

3

2. Izmeriti EMS formiranog sprega za standardne rastvore CaCl2:

U laboratorijsku čašu sipati analizirani rastvor, uroniti indikatorsku kalcijumovu

jonselektivnu elektrodu i staviti magnet. U drugu laboratorijsku čašu u kojoj se

nalazi 1,0 101

mol L1

KCl, uroniti kalomelovu elektrodu a zatim čaše povezati

elektrolitičkim mostom od agaragara napravljenog sa amonijumnitratom.

(Referentna kalomelova elektroda mora biti elektrolitički odvojena od indikatorske

elektrode zbog prisutnog hloridnog jona u elektrolitu same elektrode).

Uključiti pHmetar, izabrati odgovarajuću skalu u mV i pročitati vrednost EMS.

Za svaki standardni rastvor merenja ponoviti po tri puta. Izmerene vrednosti, kao i

srednje vrednosti EMS prikazati u tabeli 2.

Tabela 2. Rezultati merenja EMS sprega i određivanja potencijala kalcijumove jonselektivne

elektrode

c

( mol L1

) log 2Ca

c EMS1

(mV)

EMS2

(mV)

EMS3

(mV)

<EMS >

(mV)

Ekalc

(mV)

Ekal = _____________ mV

Izmerena elektromotorna sila sprega predstavlja razliku potencijala kalcijumove

jonselektivne (Ekalc) i kalomelove elektrode (Ekal):

kalkalc EEEMS (1)

Potencijal kalcijumove jonselektivne elektrode dat je izrazom:

2Cakkalc alnF2

RTEE (2)

gde je kE konstantan potencijal kalcijumove jonselektivne elektrode.

Elektromotorna sila sprega je:

2Ca

2Cakalkkal2Cak

alnF2

RT*E

alnF2

RTEEEaln

F2

RTEEMS

(3)

gde je: kalk* EEE

4

3. Na osnovu rezultata merenja EMS, konstruisati kalibracionu krivu )c (log f = EMS 2Ca .

Iz izračunatih vrednosti potencijala kalcijumove jonselektivne elektrode (izraz (2))

može se konstruisati kalibraciona kriva )c (log f = E 2Cakalc .

4. Sa kalibracione krive )c (log f = EMS 2Ca odrediti:

konstantan potencijal kalcijumove jonselektivne elektrode EK = _______ ,

koji se određuje iz grafički određenog odsečka na ordinati E* (Ek = E

* + Ekal ).

Konstantan potencijal kalcijumove jonselektivne elektrode, grafički određen sa

kalibracione krive Ekalc = f (log 2Cac ), jednak je odsečku na ordianti.

eksperimentalnu vrednost Nernstovog koeficijenta ,

koja se grafički određuje iz nagiba kalibracione krive (EMS / log 2Cac ):

F2

RT303,2log / EMS 2Ca

5. Izračunati teorijsku vrednost na temperaturi T =

i uporediti je sa eksperimentlno dobijenom vrednošću.

6. Za rastvor kalcijumhlorida nepoznate koncentracije, izmeriti EMS sprega i grafički

odrediti koncentraciju kalcijumovih jona. Rezultate prikazati u tabeli 3.

Tabela 3. Rezultati određivanja nepoznate koncentracije kalcijumovih jona

EMS

(mV)

<EMS >

(mV)

Ekalc

(mV) log 2Ca

c 2Cac

(mol L1

)

EMS1

EMS2

EMS3

___________________F2

RT

2Caclog

F2

RT303,2*EEMS

___________________F2

RT