Курсовая теория на тему Кондуктометрия (исследование сред по их электропроводности)

Содержание:

Введение 3
Глава 1. Теоретический аспект понятия кондуктометрии 5
1.1 Понятие, сущность кондуктометрии и кондуктометрических методов анализа 5
1.2 Характеристика основных методов кондуктометрии 7
2. Физико-химические особенности исследования электропроводимости при кондуктометрии 12
2.1 Электрическая проводимость, как главная характеристика при кондуктометрии 12
2.2 Влияние концентрации и температуры электролита на электропроводность 17
Заключение 20
Список использованной литературы 22

Введение:

Актуальность темы. В связи с быстрым развитием разнообразных областей науки, промышленности и новой техники, наряду с классическими методами анализа (качественным, гравиметрическим – весовым и объемным) нашли широкое практическое применение физико-химические (инструментальные) методы анализа, к которым относятся и кондуктометрические.
Кондуктометрия (от англ. – электропроводность и греч. – измеряю) – электрохимический метод анализа, основанный на измерении электрической проводимости растворов (жидких электролитов), которая пропорциональна их концентрации.
В этой области физики принято использовать две характерные величины: удельную электропроводность и эквивалентную электропроводность. Эти понятия можно рассматривать не только с химической, но и с физической точки зрения.
Удельная электропроводность – электропроводность электрического проводника площадью сечения 1 м2 и длиной 1 м. Единицей измерения является Сименс на метр (См/м), хотя чаще используются и другие единицы измерения. Например, приборы, измеряющие удельную электропроводность, имеют обыкновение показывать результат в мкСм/см, а в справочниках встречается другая единица измерения – Ом-1м-1. (См/м = Ом-1м-1).
Эквивалентная электропроводность – удельная электропроводность 1н раствора электролита.
Достоинства кондуктометрии: высокая чувствительность, точность; простота методик, доступность аппаратуры, возможность исследования окрашенных и мутных растворов, а также автоматизации анализа.
Кондуктометрический метод активно применяется в целях титрования в неводных средах веществ основного характера. Поэтому данная тема является актуальной, поскольку кондуктометрия нашла широкое применение для исследования растворов, расплавов, твёрдых и жидких чистых веществ, для количественного анализа в аналитической физике, а также для автоматизации технологических процессов с использованием разнообразных вариантов кондуктометрии. Все это и определяет актуальность и тему курсовой работы: «Контекстуальный анализ темы «Кондуктометрия (исследование сред по их электропроводности)».
Объект исследования: теория методов исследования растворов и жидких систем в физике.
Предмет исследования: кондуктометрия.
Цель работы – исследовать понятие кондуктометрии и кондуктометрические методы анализа.
Достижение поставленной цели будет предполагать решение следующих задач:
1. Исследовать и проанализировать научную литературу по данной теме.
2. Раскрыть сущность понятия «кондуктометрия».
3. Описать и систематизировать основные свойства электропроводимости растворов.
4. На основе исследования сделать соответствующие выводы.
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы. Общий объем составляет 23 страницы.

Заключение:

На основе проведенного исследования, хотелось бы отметить необходимость дальнейшего изучения кондуктометрии, как метода исследования сред по их электропроводности.
В курсовой работе «Кондуктометрия (исследование сред по их электропроводности)» был систематизирован теоретический материал о кондуктометрии, ее сущности и кондуктометрических методах. Рассмотрены также физико-химические особенности электропроводимости, как главной характеристики при кондуктометрическом исследовании растворов и жидких систем в физике.
Также сформулируем такие выводы:
1. Кондуктометрия – это методы физико-химического анализа растворов и жидких систем, которые имеют такую характеристику, как электропроводность (способность вещества проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля). Сюда входят такие основные методы: прямая кондуктометрия, кондуктометрическое титрование, хроно-кондуктометрическое титрование.
При помощи кондуктометрии можно определять различные физико-химические характеристики электролитов: степень диссоциации, константу диссоциации, произведение растворимости, константа равновесия химической реакции в растворе.
2. Кондуктометрическим методам характерные такие особенности:
а) прямая кондуктометрия – основана на непосредственном измерении электропроводности исследуемого раствора индивидуального вещества;
б) кондуктометрическое титрование, которое базируется на измерении электропроводности, изменяющейся в процессе взаимодействия титранта с определяемым веществом во время титрования. О содержании вещества говорят за изломом кривой, которую строят в координатах: удельная электропроводность – количество добавленного электролита моль/л.
в) хроно-кондуктометрическое титрование, которое базируется на определении содержания вещества по времени титрования, которое автоматически регистрируется на диаграммной бумаге реестра кривой титрования.
3. основной константой, характеризующей электрические свойства вещества, является удельное электрическое сопротивление, зависящее от природы вещества и от температуры. Электрическая проводимость обусловлена движением заряженных частиц и зависит от количества носителей заряда и их подвижности.
При измерении электропроводности прохождение тока вызывает химические реакции (электролиз), которые могут производить изменение состава раствора у электрода и вызывать поляризацию электродов. Это может являться источником погрешностей при измерениях. Во избежание этого электропроводность измеряют при переменном токе. Незначительная поляризация постоянно уничтожается при перемене направления тока.
4. С повышением t электропроводность возрастает, так как уменьшение вязкости раствора приводит к увеличению подвижности ионов. Увеличение степени диссоциации также может привести к повышению электропроводности.
Повышение температуры на 1°С вызывает увеличение электропроводности раствора на 1-2,5%. Причина данного явления заключается в слишком большом влиянии индивидуальной природы растворенных веществ на температурный коэффициент.
5. На основе полученных результатов, можно сказать, что цель курсовой работы достигнута, а задачи, поставленные в начале, выполнены.

Фрагмент текста работы:

Теоретический аспект понятия кондуктометрии

1.1 Понятие, сущность кондуктометрии и кондуктометрических методов анализа

Определение 1. Кондуктометрия (от англ. – электропроводность и греч. – измеряю) – это электрохимические методы анализа, основанные на основе измерения электропроводности жидких электролитов, которая пропорциональна их концентрации [6].
Кондуктометрический метод анализа основан на измерении электрической проводимости растворов в зависимости от концентрации электролитов в растворе [1].
Кондуктометрия включает прямые методы анализа (используемые, например, в солемерах) и косвенные (например, в газовом анализе) с применением постоянного или переменного тока (низкой и высокой частоты), а также хроно-кондуктометрию, низкочастотное и высокочастотное титрование [10].
Определение 2. Прямая кондуктометрия – метод, который позволяет напрямую определить концентрацию электролита при помощи измерения электропроводности раствора электролита с известным качественным составом [6].
Определение 3. Кондуктометрическое титрование – метод, который базируется на определении содержания вещества по излому кривой титрования. Кривая строится на основе измерений удельной электропроводности анализируемого раствора, изменяющейся в результате химических реакций в процессе титрования [6].
Определение 4. Хроно-кондуктометрическое титрование – метод, основанный на определении содержания вещества по затраченному на его титрование времени, автоматически фиксируемому на диаграммной ленте регистратора кривой титрования [6].
Особенность кондуктометрических методов анализа заключается в том, что они по сравнению с другими методами анализа имеют некоторые преимущества. Они дают возможность [10]:
1) избежать больших затруднения при определении не только в прозрачных, но и в окрашенных и мутных растворах, а также в присутствии окислителей и восстановителей, ограничивающих применение органических индикаторов в других методах;
2) определить разнообразные неорганические и органические индивидуальные соединения;
3) проанализировать не только сравнительно концентрированные растворы, но и разбавленные до 10~4 М;
4) исследовать не только водные, но и неводные и смешанные водно-органические растворы;
5) сравнительно легко осуществлять автоматизацию процессов титрования;
6) довольно широко применять разные типы реакций (нейтрализации, осаждения, комплексо-образования, окисления-восстановления, присоединения, замещения, конденсации, омыления), сопровождающихся изменением электропроводности анализируемых растворов;
7) часто избежать преждевременного отделения примесей, которые обычно мешают при определении на основе других методов;
8) несложно и с определенной точностью находить конечную точку титрования по пересечению двух прямых и соответственно вычислять точку эквивалентности;
9) применять переменный низкочастотный и постоянный ток;
10) проводить дифференцированное титрование смесей электролитов, что невозможно сделать на основе других методов.
Таким образом, кондуктометрия – это методы физико-химического анализа растворов и жидких систем, которые имеют такую характеристику, как электропроводность (способность вещества проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля). Сюда входят такие основные методы: прямая кондуктометрия, кондуктометрическое титрование, хроно-кондуктометрическое титрование.
При помощи кондуктометрии можно определять различные физико-химические характеристики электролитов: степень диссоциации, константу диссоциации, произведение растворимости, константа равновесия химической реакции в растворе.