Вход

методы исследования и обработки информации в экологии

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 372999
Дата создания 09 января 2018
Страниц 25
Мы сможем обработать ваш заказ 26 ноября в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
910руб.
КУПИТЬ

Описание

Курсовая работа на 4 курсе по специальности экология июнь 2016 года ...

Содержание

Содержание:
Введение 2
Электрохимические методы исследований в экологии 4
Потенциометрия - экспрессный метод анализа охраны окружающей среды 5
Вольтамперометрический и амперометрический методы анализа в экологии 12
Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование-экспрессные методы 19
Заключение 23
Список литературы: 25

Введение

Введение
Метод науки — это общий способ достижения всестороннего отражения предмета исследования, раскрытия его сущности, познания его законов. Средства реализации методов разнообразны. Например, это могут быть логические рассуждения, средства измерений по картам, вычислительные средства, техника для получения фотоизображений и т.д.
Методы разделяются на общенаучные и частные.
Общие методы — это область исследования философов, методологов науки, Частные методы — область изучения специалистов в каждой конкретной области.
В экологических исследованиях могут быть применены как общенаучные методы: индукции и дедукции, системный, исторический и др., так и частные: транссектный, метод пробных площадок, метод изъятия и др. В своем развитии экологическая наука использовала методы географии, биолог ии, геологии, антропологии, физики, химии и других наук.
В структуре современной экологии можно выделить 3 основных направления:
• биоэкология (рассматривает взаимоотношения организмов между собой и со средой обитания),
• геоэкология (рассматривает взаимоотношения между живым и неживым, а также между организмами и сообществами в составе основных биомов суши и Мирового океана),
• социальная экология (рассматривает взаимосвязь и взаимодействие человека с органической и неорганической средами).

Фрагмент работы для ознакомления

 Рис.3. Хлорсеребряный электрод: 1 - серебряная проволока; 2 - AgCl; 3 - насыщенный раствор КС1; 4 - дренаж (асбестовое волокно)Потенциал электрода при измерениях остается постоянным и не зависит от состава анализируемого раствора, т. к. внутренний раствор КС1 насыщен, и концентрация С1- не изменяется. Если внутренний раствор КС1 ненасыщен, электрод применяется как индикаторный для определения концентрации С1-.Выбор индикаторных электродов зависит от природы определяемых ионов и типа химической реакции. В методе косвенной потенциометрии применяют реакции кислотно-основного и окислительно-восстановительного взаимодействия, комплексообразования и осаждения. В табл.10 приведены некоторые варианты выбора электродов при потенциометрическом титровании. В качестве электродов сравнения, как правило, применяют насыщенные электроды II рода. [6]Табл. 1. Выбор электродов для потенциометрических измеренийТип реакцииИзмеряемаявеличинаЭлектродыОпределяемыевеществаИндикаторныйСравненияПротолитометриярНрН-стеклянныйНасыщенные электроды II рода (хлорсеребряный, каломельный)Кислоты, основания, солиРедоксиметрияЕИндифферентные I рода (платиновый)Окислители,восстановителиКомплексонометриярМеМе-селективныеMen+; n > 1ОсаждениеpAg, pC1, pI, pBrИоноселективные; ненасыщенные II рода; серебряныйИоны,образующиеосадкиПо способу выполнения и расчета результатов анализа различают прямую потенциометрию (ионометрия) и косвенную (потенциометрическое титрование).Прямая потенциометрия основана на непосредственном применении уравнения Нернста для определения активности или концентрации ионов по экспериментально измеренному потенциалу электрода.Концентрацию определяемых ионов находят одним из методов количественного анализа:метод градуировочного графика, который описывает зависимость разности потенциалов от логарифма концентраций Е = f(-lgC);метод добавок.Рис. 4. Градуировочный график в потенциометрииОборудование прямой потенциометрии. Для проведения прямого потенциометрического измерения необходимы: индикаторный электрод, электрод сравнения, прибор для измерения разности потенциалов между ними, ячейка с исследуемым раствором.Рис.5. Установка для прямого потенциометрического измерения: 1 – стеклянный электрод, 2- хлорсеребряный электрод, 3- прибор для измерения разности потенциалов, 4- шарообразное расширение стеклянного электрода, 5 – термометр.Потенциометрическое титрование относится к косвенным методам анализа, основано на установлении точки эквивалентности по резкому изменению потенциала индикаторного электрода при титровании. Титрант добавляют точно известными порциями и записывают показания прибора (Е). По результатам титрования строят интегральную и (или) дифференциальную кривые титрования (рис.6). По графикам находят точку эквивалентности и выполняют расчет. [1]Рис.6. Интегральная (а) и дифференциальная (б) кривые-титрования смеси двух веществУстановка для титрования. Для потенциометрического титрования необходимы индикаторный электрод, электрод сравнения, прибор для измерения разности потенциалов между ними, ячейка, бюретка с раствором титранта (рис.7). Рис.7. Установка для потенциометрического титрования: 1 - рН-метр; 2 - стеклянный электрод; 3 - электрод сравнения (хлорсеребряный); 4 - ячейка с раствором; 5 - бюретка; 6 - штативВольтамперометрический и амперометрический методы анализа в экологииВольтамперометрия - группа методов, основанных на процессах электрохимического окисления или восстановления определяемого вещества, протекающих на микроэлектроде и обусловливающих возникновение диффузионного тока. Методы основаны на изучении вольтамперных кривых (вольтамперограмм), отражающих зависимость силы тока от приложенного напряжения: I = f(E). Вольтамперограммы позволяют одновременно получить информацию о качественном и количественном составе анализируемого раствора, а также о характере электродного процесса.В методах вольтамперометрии применяют двух- или трех-электродные ячейки. Индикаторные электроды - рабочие поляризуемые электроды, на которых протекают процессы электроокисления или электровосстановления вещества; электроды сравнения - электроды II рода (насыщенные хлорсеребряный или каломельный).Если в качестве рабочего поляризуемого электрода применяют ртутный капающий с постоянно обновляющейся поверхностью, а электродом сравнения служит слой ртути на дне ячейки, то метод называется полярографией. [1]В современной вольтамперометрии применяют любые индикаторные электроды (вращающийся или стационарный платиновый или графитовый, стационарный ртутный), кроме капающего ртутного электрода.Для проведения вольтамперного анализа к системе электродов прикладывают напряжение от внешнего источника тока. Изменяя напряжение, изучают зависимость силы диффузионного тока от приложенной разности потенциалов, которая описывается вольтамперограммой. График имеет форму волны и состоит из трех участков. Участок I - от начала регистрации аналитического сигнала до начала электрохимической реакции, через ячейку проходит остаточный ток (I=10- А). Участок II - резкое увеличение тока за счет электрохимической реакции. Электроактивное вещество (деполяризатор) разряжается на микроэлектроде, вследствие чего концентрация деполяризатора в приэлектродном слое уменьшается. Ток поддерживается диффузией деполяризатора из объема раствора в приэлектродный слой. Поэтому ток называется диффузионным. Участок III - диффузионный ток, достигнув предельного значения, остается практически постоянным, электрохимическая реакция завершена.Рис.8. Вольтамперограммы: а - интегральная; б - дифференциальнаяДля обеспечения достаточно высокой электропроводности раствора и предотвращения недиффузионных процессов (например, миграции ионов) в раствор добавляют фоновый (индифферентный) электролит, обычно это раствор соли щелочного или щелочноземельного металла.Требования к фоновому электролиту:его концентрация должна в несколько раз превышать концентрацию деполяризатора;не должен окисляться или восстанавливаться при потенциале, при котором протекает электродная реакция.Качественной характеристикой электроактивного вещества является потенциал полуволны (Е1/2), который находят графически по интегральной вольтамперограмме или дифференциальной. Количественные определения основаны на пропорциональной зависимости между силой предельного диффузионного тока I (мкА) и концентрацией деполяризатора (с):I = Кс,где К - константа, зависящая от природы определяемого иона и среды, температуры и характеристик электрода.Количественной характеристикой деполяризатора является высота волны (h), которую измеряют непосредственно по вольтамперограмме методом касательных. Значение h соответствует высоте волны, вызванной током диффузии деполяризатора.Методы количественного анализа:метод градуировочного графика, который описывает зависимость высоты волны от концентрации h = f©;метод стандартных растворов;метод добавок.Амперометрическое титрование основано на зависимости диффузионного тока от объема добавляемого титранта.Метод амперометрического титрования более универсален, чем прямая вольтамперометрия, так как определяемое вещество не обязательно должно быть электроактивным. Важной отличительной особенностью амперометрического титрования по сравнению с другими методами вольтамперометрии (обязательна электроактивность определяемого вещества) является необходимость окисления или восстановления на электроде хотя бы одного из двух участников реакции или продукта их взаимодействия. [2]Определяемое вещество окисляется или восстанавливается на микроэлектроде: чем выше концентрация деполяризатора, тем больше величина предельного диффузионного тока и высота волны. [3]Если титровать деполяризатор при постоянном потенциале индикаторного электрода Е', соответствующем предельному диффузионному току, и построить график зависимости величины диффузионного тока от объема титранта, то получится кривая амперометрического титрования (рис. 9 б). Она состоит из двух линейных участков, пересечение которых соответствует точке эквивалентности.Рис. 9. Вольтамперограмма (а) и кривая амперометрического титрования (б) электроактивного вещества с концентрацией С1 < С2 < С3 при потенциале индикаторного электрода Е'Условия выполнения анализа:титрование проводят при постоянном потенциале, соответствующем предельному диффузионному току деполяризатора (Е = const);в раствор добавляют фоновый электролит, концентрацию и природу которого подбирают предварительно;для регистрации аналитического сигнала необходима система двух электродов - рабочего (поляризуемого) микроэлектрода и электрода сравнения (неполяризуемого);скорость перемешивания раствора должна быть постоянной.Вид кривой амперометрического титрования зависит от электрохимической активности определяемого вещества и титранта или продукта их взаимодействия, а также от приложенного потенциала.Если определяемое вещество электроактивно (окисляется или восстанавливается), а титрант индифферентен, то на микроэлектроде сразу возникает ток, который при титровании уменьшается, так как вещество вступает во взаимодействие с титрантом, электродная реакция идет в меньшей степени. По окончании химической реакции ток остается постоянным, поскольку титрант на электроде не разряжается (рис. 10 а).Рис. 10. Кривые амперометрического титрования: электроактивны а - определяемое вещество; б - титрант; в - определяемое вещество и титрант; г - продукт реакцииЕсли определяемое вещество индифферентно и не разряжается на электроде, подбирают электроактивный титрант. До точки эквивалентности титрант расходуется на реакцию с определяемым веществом, сила тока остается постоянной. Избыток титранта разряжается на электроде, поэтому возникает диффузионный ток, который увеличивается с повышением концентрации титранта (рис. 10 б).Если электроактивны и определяемое вещество, и титрант, то при заданном потенциале электрода до точки эквивалентности ток уменьшается вследствие электродной реакции определяемого вещества. После окончания реакции диффузионный ток увеличивается, так как на электроде разряжается титрант (рис. 10 в).Определяемое вещество и титрант индифферентны, но электроактивен продукт их взаимодействия. В начальной точке титрования ток отсутствует. При прибавлении титранта сила диффузионного тока увеличивается, т.к. образующийся продукт реакции разряжается на электроде. После достижения точки эквивалентности в растворе находятся неактивные вещества, ток остается постоянным (рис. 10 г).Точку эквивалентности находят по пересечению линейных участков кривой титрования.Установка для титрования. Для амперометрического титрования необходимы индикаторный электрод, электрод сравнения, микроамперметр с чувствительностью 10- А, электролитическая ячейка, магнитная мешалка, бюретка с раствором титранта. Цепь, состоящая из конденсатора и сопротивления, гасит случайные колебания тока. [1]Рис. 11. Установка для амперометрического титрования: 1 -микроамперметр; 2 - платиновый электрод; 3 - электрод сравнения; 4 - ячейка с раствором; 5 - магнитная мешалка: 6 - бюретка с титрантом; 7 - конденсатор; 8 -сопротивление; 9- штативДля амперометрического титрования применяются два электрода: платиновый электрод (стационарный или вращающийся с постоянной скоростью) в качестве рабочего (индикаторного) и хлорсеребряный как электрод сравнения. Индикаторный электрод представляет собой платиновую проволоку, запаянную в стеклянную трубку (точечный платиновый электрод). [2]Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование-экспрессные методы Кондуктометрический метод основан на изменении электрической проводимости растворов в зависимости от концентрации присутствующих заряженных частиц.

Список литературы

Список литературы:
1. Методы исследований в экологии : краткий курс лекций для аспирантов ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова». Саратов 2014г. – 150с.
2. Дмитриев, В.В. Прикладная экология: учебник для студ. Высш. Учеб. Заведений / В.В.Дмитриев, А.И. Жиров, А.Н.Латочкин.-М.: Издательский центр «Академия», 2008.- 608 с
3. Павлов, Д.С. Сохранение биологического разнообразия как условие устойчивого развития / Д.С.Павлов, Б.Р. Стриганова, Е .Н.Букварева, Ю.Ю.Дгебуадзе.-М.: Институт устойчивого развития/ Центр экологической политики России, 2009.- 84 с
4. Промышленная экология .Основы инженерных расчетов:учебн. Пособие / С.В.Фридланд, Л.В.Ряписова, Н.Р.Стрельцова.- М.: КолосС, 2008.-176 С.
5. Розанов, С.И. Общая экология : учебник для вузов / С.И.Розанов.-СПб.:Лань,-2005.-288с.
6. Кочуров, Б.И. Экодиагностика и сбалансированное развитие: учеб. пособие /Б.И.Кучуров.- Москва-Смоленск: Маджента, 2003.-384 с.

Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
© Рефератбанк, 2002 - 2020