what is potentiometric titration

what is potentiometric titration|विभवमिति एक विद्युत रासायनिक विधि है जिसमें किसी रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न विद्युत विभव (EMF) को मापा जाता है। यह विधि मुख्य रूप से टाइट्रेशन में उपयोग होती है, जहां मापन द्वारा प्रतिक्रिया के अंतिम बिंदु (Equivalence Point) को सटीक रूप से निर्धारित किया जाता है।

विभवमिति द्वारा विद्युत रासायनिक मापन (Potentiometric Titration)

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उद्देश्य (Objective):

इस प्रयोग का उद्देश्य विभवमिति द्वारा पोटैशियम डाइक्रोमेट ($K_2Cr_2O_7$) और फैरस सल्फेट ($FeSO_4$) के बीच ऑक्सीकरण-अपचयन प्रतिक्रिया का अध्ययन करना और अज्ञात विलयन की सामान्यता का निर्धारण करना है।

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सामग्री (Materials Required):

1. फैरस सल्फेट ($FeSO_4$) का अज्ञात विलयन
2. पोटैशियम डाइक्रोमेट ($K_2Cr_2O_7$) का ज्ञात विलयन (0.1 N)
3. अम्लीय माध्यम के लिए सल्फ्यूरिक एसिड ($H_2SO_4$)
4. विभवमापी (Potentiometer)
5. ब्यूरेट, पिपेट और टाइट्रेशन फ्लास्क
6. इलेक्ट्रोड: कैलोमेल इलेक्ट्रोड और प्लैटिनम इलेक्ट्रोड
7. टाइट्रेशन स्टैंड

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सिद्धांत (Principle):

इस प्रयोग में ऑक्सीकरण-अपचयन प्रतिक्रिया विभवमिति द्वारा मापी जाती है।
आधारभूत प्रतिक्रिया:

$$6Fe^{2+} + Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ \rightarrow 6Fe^{3+} + 2Cr^{3+} + 7H_2O$$

विभवमापी में प्रतिक्रिया के दौरान बिंदु (End Point) का निर्धारण विभव (EMF) में अचानक परिवर्तन के आधार पर होता है।

नर्न्स्ट समीकरण:

$$E = E^\circ + \frac{0.0591}{n} \log \left[ \frac{\text{ऑक्सीकृत प्रजाति}}{\text{अपचयित प्रजाति}} \right]$$

यह समीकरण प्रतिक्रिया के विभव में परिवर्तन को समझाने में उपयोगी है।

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प्रक्रिया (Procedure):

1. सिस्टम सेटअप:
   • विभवमापी को कैलोमेल इलेक्ट्रोड और प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के साथ जोड़ें।
   • ब्यूरेट को $K_2Cr_2O_7$के ज्ञात विलयन से भरें।
2. नमूना तैयारी:
   • पिपेट से 10 mL $FeSO_4$ का अज्ञात विलयन टाइट्रेशन फ्लास्क में लें।
   • इसमें 10 mL पतला $H_2SO_4$ डालें।
3. विभवमिति मापन:
   • $K_2Cr_2O_7$ का विलयन धीरे-धीरे जोड़ें और प्रत्येक 0.5 mL के अंतराल पर विभव (EMF) मापें।
   • टाइट्रेशन का अंतिम बिंदु उस स्थान पर होता है जहां विभव में अचानक वृद्धि होती है।
4. ग्राफ निर्माण:
   • विभव (EMF) को $K_2Cr_2O_7$ की जोड़ी गई मात्रा के साथ प्लॉट करें।
   • अंतिम बिंदु (Equivalence Point) को ग्राफ पर दर्शाएं।

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अवलोकन तालिका (Observation Table):

$K_2Cr_2O_7$ जोड़ी गई मात्रा (mL)	विभव (EMF) (mV)
0.0	150
1.0	200
2.0	250
3.0	300
4.0	400
5.0	500

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ग्राफ (Graph):

ग्राफ में $K_2Cr_2O_7$ की मात्रा (x-अक्ष) और EMF (y-अक्ष) को प्लॉट करें। अंतिम बिंदु पर ग्राफ में एक तेज वृद्धि दिखेगी।

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गणना (Calculation):

फॉर्मूला:

$$N_1 \cdot V_1 = N_2 \cdot V_2$$

जहाँ,

• $N_1$ = $K_2Cr_2O_7$की सामान्यता (0.1 N)
• $V_1$ = $K_2Cr_2O_7$का प्रयोग किया गया आयतन (4.0 mL)
• $N_2$ = $FeSO_4$ की सामान्यता (Unknown)
• $V_2$ = $FeSO_4$का आयतन (10 mL)

$$N_2 = \frac{N_1 \cdot V_1}{V_2}$$ $$N_2 = \frac{0.1 \cdot 4.0}{10}$$ $$N_2 = 0.04 \, \text{N}$$

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परिणाम (Result):

फैरस सल्फेट ($FeSO_4$) के अज्ञात विलयन की सामान्यता 0.04 N है।

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सावधानियाँ (Precautions):

1. विभवमापी को सही तरीके से कैलिब्रेट करें।
2. इलेक्ट्रोड को टाइट्रेशन के दौरान पूरी तरह विलयन में डुबोकर रखें।
3. $K_2Cr_2O_7$ के जोड़े गए आयतन को ठीक से नोट करें।
4. ग्राफ को सटीकता से प्लॉट करें।