Потенциометрический метод анализа реферат

Обновлено: 30.06.2024

Потенциометрические измерения часто используют не только в химико-аналитических целях для определения концентрации вещества или установления точки эквивалентности. Их широко применяют для исследования реакций в растворе, определения констант равновесия и различных характеристик вещества. По данным потенциометрических измерений вычисляют константы диссоциации кислот и оснований, константы устойчивости коор¬динационных соединений, произведение растворимости и т. д., рассчитывают тепловые эффекты и другие термодинамические характеристики процессов в растворе

Вложенные файлы: 1 файл

ФХМА курсовая.docx

1 Использование потенциометрии в аналитическом контроле

Потенциометрические измерения часто используют не только в химико-аналитических целях для определения концентрации вещества или установления точки эквивалентности. Их широко применяют для исследования реакций в растворе, определения констант равновесия и различных характеристик вещества. По данным потенциометрических измерений вычисляют константы диссоциации кислот и оснований, константы устойчивости координационных соединений, произведение растворимости и т. д., рассчитывают тепловые эффекты и другие термодинамические характеристики процессов в растворе.

Широкое распространение потенциометрического метода связано с тем, что он с высокой точностью дает экспериментальные значения равновесных концентраций (активностей) ионов в исследуемых системах и для обработки потенциометрических данных имеется соответствующий математический аппарат, основанный на теории ступенчатых равновесий.

Большое практическое значение имеют потенциометрические методы определения pH раствора со стеклянным и другими электродами, а также прямые потенциометрические определения концентрации (активности) других ионов с помощью ионоселективных электродов (ионометрия). Сконструированные ионоселективные электроды на ионы Cu 2+ , Ag + , Ca 2+ , Na + , K + , Сl - , F - , S 2- , NO₃ - и др. успешно применяют в анализе различных технологических растворов, объектов окружающей среды и т. д. Потенциометрические датчики на основе ионоселективных электродов позволяют следить за ходом технологического процесса.

Во многих областях находит практическое применение кальциевый ионоселективный электрод. Помимо традиционного анализа воды, различных растворов и т. д. большое практическое значение кальциевый электрод имеет в медико-биологических исследованиях, клинической медицине и т. д., поскольку концентрация (активность) ионов кальция влияет на многие процессы жизнедеятельности и физиологические процессы (нервная деятельность, функция ферментов и т.д.). Известен мембранный ионоселективный электрод, позволяющий определять жесткость воды, так как он имеет примерно одинаковую чувствительность на оба иона (кальций и магний).

Другой важной областью применения потенциометрических методов является потенциометрическое титрование кислот, оснований, солей и других веществ, где также эффективно используют ионоселективные электроды. Потенциометрические методы успешно применяют в анализе мутных и окрашенных растворов и в анализе растворов на основе смешанных и неводных растворителей.

2 Физико-химические основы потенциометрии

Потенциометрический метод основан на зависимости потенциала электрода от состава раствора. При погружении металлической пластины в раствор на границе металл-раствор возникает электродный потенциал. Величина потенциала зависит от состава и концентрации (активности) раствора, от природы электрода, температуры и других факторов. Измерить потенциал одного электрода нельзя, но можно измерить электродвижущую силу гальванического элемента. На электродах гальванического элемента протекают полуреакции:

Me (тв.) Ме 2+ +2е - на аноде

2Н + + 2е - Н ₂ (газ) на катоде

При постоянном потенциале одного электрода можно по значению э. д. с. установить относительное изменение потенциала другого электрода.

Электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов в растворе, называется индикаторным электродом. Электрод, потенциал которого остается постоянным при измерении э. д. с., называется стандартным электродом или электродом сравнения.

Потенциометрический метод используют для определения концентрации ионов в растворе (прямая потенциометрия). С его помощью определяют концентрацию ионов водорода - рН-метрия, концентрации (активности) ионов К + , Na + , С1 - и др.- ионометрия. Второе направление потенциометрического метода - потенциометрическое титрование. Конечную точку титрования (точку эквивалентности) устанавливают по резкому изменению потенциала индикаторного электрода вблизи точки эквивалентности. Зависимость величины электродного потенциала металла от концентрации ионов в растворе выражается уравнением Нернста:

где ₀ - стандартный электродный потенциал; R - газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль-К); Т - абсолютная температура; n - число электронов, участвующих в реакции; F - число Фарадея, равное 96 500 Кл; - коэффициент активности; - концентрация металла в растворе.

Основные направления потенциометрического метода анализа показаны следующей схемой:

В разбавленных растворах коэффициент активности близок к единице, поэтому в Потенциометрическом анализе активность можно заменить концентрацией, что не приведет к существенной ошибке.

При температуре 25°C и соответствующих значениях R, F и коэффициенте перехода от натуральных логарифмов к десятичным уравнение Нернста записывается в следующем виде:

В окислительно- восстановительных реакциях A_Ox + ne = A_Red присутствующие в растворе ионы в окисленной (A_Ox) и в восстановленной (A_Red) формах образуют редоксипару. Количественную зависимость электродного потенциала от концентрации окислителя и восстановителя определяют по уравнению:

где [Ох] - концентрация окисленной формы ионов; [Red] - концентрация восстановленной формы ионов; φ₀ - стандартный электродный потенциал редоксипары. Когда стехиометрические коэффициенты реакции перехода окисленной формы в восстановленную не равны единице, они входят в уравнение как показатели степеней соответствующих концентраций. При участии ионов водорода в реакции окисленная форма переходит в восстановленную с изменением состава иона окислителя или иона восстановителя. Электродный потенциал в этом случае зависит также и от концентрации ионов водорода. Уравнение приобретает следующий вид:

где а и b - стехиометрические коэффициенты для окислителя и восстановителя; [Н + ] - концентрация ионов водорода в растворе; m - стехиометрический коэффициент для ионов водорода.

3 Потенциометрическое титрование методом осаждения

Потенциометрическое титрование основано на определении точки эквивалентности по результатам потенциометрических измерений. Вблизи точки эквивалентности происходит резкое изменение (скачок) потенциала индикаторного электрода. Это наблюдается, конечно, лишь тогда, когда хотя бы один из участников реакции титрования является участником электродного процесса. Так, например, титрование по методу кислотно-основного взаимодействия может быть выполнено со стеклянным электродом, определение хлорида - с хлорсеребряным и т. д. Так же, как и в других титриметрических методах, реакции потенциометрического титрования должны протекать строго стехиометрически, иметь высокую скорость и идти до конца.

Для потенциометрического титрования собирают цепь из индикаторного электрода в анализируемом растворе и электрода сравнения. В качестве электродов сравнения чаще всего применяют каломельный или хлорсеребряный.

Методы осаждения и комплексообразования. Кривые потенциометрического титрования могут быть построены также и для реакций осаждения и комплексообразования. Для вычисления потенциала электрода пользуются уравнением Нернста:

где С — концентрация определяемого иона, вычисляется с учетом образования малодиссоциированных соединений.

В качестве примера рассмотрим потенциометрическое титрование серебра по методу осаждения в виде хлорида серебра. Индикаторный электрод серебряный

При добавлении раствора NaCl к раствору AgNO₃ ионы серебра выпадают в осадок, концентрация не выпавшего в осадок серебра зависит от количества добавленного раствора NaCl. Если к 100 мл 0,1 н. раствора AgNO₃ добавить 5 мл 1 н. раствора NaCl, концентрация серебра будет равна:

если добавить 9 мл раствора хлорида натрия, то

(10 мл - это количество 1,0 н. NaCl, необходимое для полного осаждения серебра). Тогда соответственно потенциалы электродов равны:

E₁ = 0,80 + 0,058 lg 0,05 = 0,80 – 0,075 = 0,725 в.

E₂ = 0,80 + 0,058 lg 0,01 = 0,80 – 0,116 =0,684 в и т.д.

Вблизи эквивалентной точки, когда почти все серебро находится в осадке, концентрация ионов серебра определяется растворимостью осадка и может быть вычислена исходя из произведения растворимости ПР

Потенциал электрода в эквивалентной точке равен:

При переходе за эквивалентную точку концентрация ионов серебра зависит от избытка осадителя и также может быть вычислена исходя из произведения растворимости. Если к титруемому раствору добавить 0,01 мл 1 н. хлорида, что соответствует [Сl - ] = 10 -4 , то концентрация серебра равна:

Тогда потенциал электрода будет равен:

E = 0,80 + 0,058 lg 1,7 × 10 -6 = 0,465 в.

На рис. 111 приведены кривые потенциометрического титрования нитрата серебра раствором хлорида. В точке эквивалентности наблюдается резкий скачок потенциала. Величина скачка потенциала зависит от растворимости образующегося осадка. Чем меньше растворимость осадка и его произведение растворимости, тем больше скачок потенциала в точке эквивалентности.

Определение ионов серебра и других ионов методом потенциометрического титрования можно провести, переводя их в малодиссоциированные комплексы. Примером такого титрования может служить реакция комплексообразования серебра с цианид-ионом [Ag(CN)₂] - .

Процесс комплексообразования обратим:

Константа нестойкости этого комплекса равна:

При титровании цианида калия нитратом серебра ионы серебра расходуются на образование комплексного иона [Ag(CN)₂] – . Концентрацию свободных ионов серебра в растворе можно вычислить по уравнению константы нестойкости. Так, например, при добавлении к 100 мл 0,1 н. раствора цианида калия 0,5 мл 1 н. раствора нитрата серебра концентрация образовавшегося комплексного иона будет равна

а концентрация цианид-иона понизится до [CN – ] = 0,09, тогда

Потенциал серебряного электрода для данной концентрации ионов серебра будет равен:

При добавлении 2,5 мл раствора AgNO₃

При добавлении 4,5 мл раствора AgNO₃

При добавлении 4,95 мл раствора AgNO₃

В точке эквивалентности все цианид-ионы будут связаны в комплекс; концентрация этого комплекса будет равна 0,05 н, Из приведенного выше уравнения образования комплекса видно, что между концентрацией ионов серебра и концентрацией цианид-ионов, образовавшихся за счет диссоциации комплекса, существует соотношение 2[Ag + ] = [CN – ]. Подставляя это значение в уравнение константы равновесия, получим:

Характерно для данной реакции и для ряда других, что за точкой эквивалентности наблюдается образование малорастворимого осадка Ag₂(CN)₂. Концентрация ионов серебра в растворе, от которой зависит величина электродного потенциала, теперь определяется растворимостью образовавшегося осадка. Потенциал индикаторного электрода практически остается неизменным до тех пор, пока весь комплекс не превратится в осадок.

Кривая потенциометрического титрования по методу комплексообразования, изображенная на рис. 112, показывает характерный скачок потенциала в точке эквивалентности и почти горизонтальный участок после окончания процесса комплексообразования.

4 Принцип действия и схема преобразователя иономера

Работа иономера основана на преобразовании э. д. с. электродной системы в постоянный ток, пропорциональный измеряемой величине. Преобразование э. д. с. электродной системы в постоянный ток осуществляется высокоомным преобразователем автокомпенсационного типа.

Электродвижущая сила Ех электродной системы сравнивается с падением напряжения на сопротивлении R, через которое протекает ток Iвых.усилителя. Падение напряжения Uвых.на сопротивлении R противоположно по знаку электродвижущей силе Eх и на вход усилителя подается напряжение:

При достаточно большом коэффициенте усиления напряжение Uвых. мало отличается от э. д. с. электродной системы Eх и благодаря этому ток, протекающий через электроды в процессе измерения, весьма мал, а ток Iвых. , протекающий через сопротивление R, пропорционален э. д. с. электродной системы, т. е. рХ контролируемого раствора.

Упрощенная схема работы преобразователя в режимах измерения рХ, Eh и температурной компенсации приведены на рис

4.1 Электроды метода осаждения

Индикаторные электроды в методах осаждения и комплексообразования. Для реакций осаждения и комплексообразования применимы серебряные и ртутные электроды, которые образуют в растворе солей серебра и ртути системы Hg/Hg₂ 2+ , Ag/Ag + . С помощью серебряного и ртутного электрода можно потенциометрически измерить концентрацию ионов серебра, ртути (I) и концентрацию тех ионов, которые с серебряными и ртутными ионами образуют малорастворимые соли или комплексы.

При использовании реакций осаждения и комплексообразования применяют металлические электроды, покрытые малорастворимой солью того же металла. Эти виды электродов относят к электродам второго рода. Например, хлорсеребряные, сернисто-серебряные, сернистортутные и др.:

Содержание

Введение………………………………………………………………………..4
1 Общая характеристика электрохимических методов анализа…………….5
2 Понятие потенциометрического титрования………………………………6
3 Виды потенциометрического титрования………………………………….7
3.1 Методы осаждения и комплексообразования…………………………..7
3.2 Методы окисления – восстановления…………………………………. 8
3.3 Методы кислотно-основного титрования……………………………….9
4 Определение конечной точки титрования………………………………….10
5 Дифференциальное титрование. Методы автоматического титрования…12
6 Методика проведения потенциометрического титрования……………….14
6.1 Подготовка задачи………………………………………………………. 14
6.2 Приготовление растворов………………………………………………. 14
7 Приборы потенциометрического титрования………………………………17
8 Потенциометрическое титрование. Обработка результатов……………….18
Заключение………………………………………………………………………24
Список литературы……………………………………………………………. 25

Прикрепленные файлы: 1 файл

Индивидуалка по мониторингу2.doc

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра ПЕ та ОПС

з екологічного моніторингу

Виконала ст.гр. ОС-09_________________________ _____Богоявленська А.Є.

Перевірив ____________________________ Горбатько С.В.

Индивидуальная работа: 26с., 6 рис., 2таблицы.

Задачей данной работы будет разобраться, что же представляет собой метод потенциометрического титрования и каковы его границы применения, рассмотреть как устанавливается точка эквивалентности в данном методе, каковы ошибки при его применении.

В практической части работы мы рассмотрим потенциометрическое титрование раствора серной кислоты гидроксидом натрия и рассмотрим построение графиков зависимости рН от объема титранта.

ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫАНАЛИЗА, ТИТРОВАНИЕ, ЭЛЕКТРОД, ИНДИКАТОР, ТОЧКА ТИТРОВАНИЯ.

1 Общая характеристика электрохимических методов анализа…………….5

2 Понятие потенциометрического титрования………………………………6

3 Виды потенциометрического титрования………………………………….7

3.1 Методы осаждения и комплексообразования………………………… ..7

3.2 Методы окисления – восстановления…………………………………. 8

3.3 Методы кислотно-основного титрования……………………………….9

4 Определение конечной точки титрования…………………………………. 10

5 Дифференциальное титрование. Методы автоматического титрования…12

6 Методика проведения потенциометрического титрования……………….14

6.2 Приготовление растворов………………………………………………. 14

7 Приборы потенциометрического титрования………………………………17

8 Потенциометрическое титрование. Обработка результатов……………….18

Потенциометрический метод анализа – один из старейших электрохимических методов. В начале 20 столетия он широко использовался для определения рН растворов, определения ряда катионов (серебро, медь, никель и др.), анионов (хлор, бром, сероводород и т.д.), а также ряда органических веществ. Однако, к 30-м годам нашего столетия потенциометрический метод в значительной степени был вытеснен другими электрохимическими и оптическими методами анализа. Это было связано с тем, что по своей чувствительности и возможности анализа смеси веществ потенциометрический метод уступал новым методам, таким как полярографический, кулонометрический и др. Значительные трудности возникали из-за необходимости подбора специфических для каждого определения реакций. До последнего времени потенциометрический метод использовался в основном для быстрых обратимых реакций. Необратимые реакции, которые очень часто встречаются в аналитической химии, не могли быть использованы для этого метода, что также снижало его возможности.

Предложенное в начале нашего века потенциометрическое титрование с поляризованными электродами долгое время находило ограниченное применение из-за недостаточно разработанной теории, отличающейся от теории классического потенциометрического титрования с неполяризованными электродами.

Только с 50-х годов 20 столетия потенциометрический метод на базе использования поляризованных электродов вступает в новую фазу развития. Создается теория титрования с поляризованными электродами. В настоящее время этот метод нашел широкое применение для определения неорганических и органических веществ. Преимуществом метода является возможность более четко определить эквивалентную точку титрования.

Потенциометрическое титрование позволяет решать как аналитические задачи – определение концентрации веществ, так и физико-химические – определение произведений растворимости, констант устойчивости, протолитической диссоциации.

Основоположником потенциометрии является В. Нернст, получивший в1889 году знаменитое уравнение для равновесных электродных потенциалов: E=E0 + S lg(a). В данном уравнении а - активность анализируемых ионов в растворе, S - крутизна электродной функции (2.3 RT/nF).

Позже, спустя почти целый век, в 1893 г. Р. Беренд осуществил первое потенциометрическое титрование. Сферы применения потенциометрии разнообразны. Сегодня потенциометрия применяется в аналитической и физической химии.

Рассмотрим основные понятия потенциометрического титрования, его виды и методы проведения, способы установления точки эквивалентности при титровании.

1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА

Для качественного и количественного анализа химических веществ разработаны различные электрохимические методы, которые часто оказываются полезными также для определения термодинамических и кинетических параметров электродных реакций и изучения их механизмов.

Электрохимические методы анализа и исследования основаны на изучении и использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном пространстве. Любой электрический параметр (потенциал, сила тока, сопротивление и др.), функционально связанный с концентрацией анализируемого раствора и поддающийся правильному измерению, может

служить аналитическим сигналом.

Электрохимические методы классифицируют в зависимости от типа явлений, замеряемых в процессе анализа. В общем случае различают две группы электрохимических методов:

- методы без наложения постороннего потенциала, основанные на измерении разности потенциалов, который возникает в электрохимической ячейке, состоящей из электрода и сосуда с исследуемым раствором. Эту группу методов называют потенциометрическими. В потенциометрических методах используют зависимость равновесного потенциала электродов от концентрации ионов, участвующих в электрохимической реакции на электродах.

-методы с наложением постороннего потенциала, основанные на измерении: а) электрической проводимости растворов – кондуктометрия; б) количества электричества, прошедшего через раствор – кулонометрия; в) зависимости величины тока от приложенного потенциала – вольт-амперометрия; г) времени, необходимого для прохождения электрохимической реакции – хроноэлектрохимические методы (хроновольтамперометрия, хронокондуктометрия). В методах этой группы на электроды электрохимической ячейки налагают посторонний потенциал.

Основным элементом приборов для электрохимического анализа является электрохимическая ячейка. В методах без наложения постороннего потенциала она представляет собой гальванический элемент, в котором вследствие протекания химических окислительно-восстановительных реакций возникает электрический ток. В ячейке типа гальванического элемента в контакте с анализируемым раствором находятся два электрода – индикаторный электрод, потенциал которого зависит от концентрации вещества, и электрод с постоянным потенциалом – электрод сравнения, относительно которого измеряют потенциал индикаторного электрода. Измерение разности потенциалов производят специальными приборами – потенциометрами.

В методах с наложением постороннего потенциала применяют электрохимическую ячейку, названную так потому, что на электродах ячейки под действием наложенного потенциала происходит электролиз – окисление или восстановление вещества. В кондуктометрическом анализе используют кондуктометрическую ячейку, в которой замеряют электрическую проводимость раствора. По способу применения электрохимические методы можно классифицировать на прямые, в которых концентрацию веществ измеряют по показанию прибора, и электрохимическое титрование, где индикацию точки эквивалентности фиксируют с помощью электрохимических измерений. В соответствии с этой классификацией различают потенциометрию и потенциометрическое титрование, кондуктометрию и кондуктометрическое титрование и т.д.

Приборы для электрохимических определений кроме электрохимической ячейки, мешалки, нагрузочного сопротивления включают устройства для измерения разности потенциалов, тока, сопротивление раствора, количества электричества. Эти измерения могут осуществляться стрелочными приборами (вольтметр или микроамперметр), осциллографами, автоматическими самопишущими потенциометрами. Если электрический сигнал от ячейки очень слабый, то его усиливают с помощью радиотехнических усилителей. В приборах методов с наложением постороннего потенциала важной частью являются устройства для подачи на ячейку соответствующего потенциала стабилизированного постоянного или переменного тока (зависит от типа метода). Блок электропитания приборов электрохимического анализа включает обычно выпрямитель и стабилизатор напряжения, который обеспечивает постоянство работы прибора.

Электрохимические методы анализа используют для определения свыше 60 элементов в различных природных и промышленных материалах, в том числе рудах, горных породах и минералах; например, полярографическим методом определяют сурьму в кварце и силикатных породах, марганец в осадочных породах, свинец в монаците, амперометрическим и потенциометрическим — цинк в цинковой обманке.

Потенциометрическое титрование широко используется в лабораторной практике. Оно применяется в тех случаях, когда надо провести экспресс-анализ вещества, а необходимых реактивов и оборудования нет или оно недостижимо в данное время. Создание новых моделей рН-метров, более компактных, надежных и удобных только повышает его востребованность.

2 ПОНЯТИЕ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ

Потенциометрический метод – это метод качественного и количественного анализа, основанный на измерении потенциалов, возникающих между испытуемым раствором и погруженным в него электродом. Данный метод рекомендуется для проведения анализов окрашенных растворов или малых концентраций веществ, для количественного анализа некоторых фармакопейных препаратов. Используя потенциометрическое титрование, можно более объективно устанавливать точку эквивалентности, поэтому метод находит широкое практическое применение, особенно в заводских лабораториях и экспресс-анализе. Помимо аналитических целей метод может быть использован для изучения кинетики химических процессов.

Потенциометрическое титрование основано на определении точки эквивалентности по результатам потенциометрических измерений. Вблизи точки эквивалентности происходит резкое изменение (скачок) потенциала индикаторного электрода. Это наблюдается, конечно, лишь тогда когда хотя бы один из участников реакции титрования является участником электродного процесса. Так, например, титрование по методу кислотно-основного взаимодействия может быть выполнено со стеклянным электродом. Определение хлорида - с хлорсеребряным и т.д. Так же, как и в других титриметрических методах, реакции потенциометрического титрования должны протекать строго стехиометрически, иметь высокую скорость и идти до конца.

Главной особенностью потенциометрического титрования есть использование различных видов электродов от выбора которых напрямую зависит точность проведенных исследований. Поэтому при проведении титрования надо учитывать некоторые особенности электродов:

- если есть возможность выбора – предпочтение следует отдавать электродам с наименьшим электрическим сопротивлением, т.к. это позволит снизить электростатические наводки и сделать измерения более точными, быстрыми и комфортными;

- при анализе щелочных растворов с высоким содержанием ионов натрия следует применять высокоомные электроды;

- для анализа растворов имеющих повышенную температуру (>50°С) предпочтительны высокоомные электроды, т.к. в этих условиях их сопротивление значительно снижается, и они приобретают все положительные свойства низкоомных электродов, но при этом имеют более широкий диапазон измерений и больший ресурс работы.

В основе метода лежит уравнение Нернста:

Eок/вос = Е°ок/вос + RT / nF * ln aок / авос

3 ВИДЫ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ

Классификация потенциометрических методов анализа такова, как и обычного объемного анализа. В ее основу положены типы химических реакций: нейтрализации, осаждения, комплексобразования, окисления – восстановления и т. п.

3.1 Методы осаждения и комплексообразования.

Широко распространено титрование раствором нитрата серебра. Так можно определять анионы и их смеси, образующие малорастворимые осадки с ионами серебра, например хлориды, бромиды, иодиды, роданиды, фосфаты и др.Раствором хлорида натрия, наоборот, можно титровать ионы серебра, висмута, например:

Bi (NO3)3 + NaCl + H2O = BiOCl + NaNO3 + 2HNO3

Гексацианоферрат (II) калия образует малорастворимые соли с катионами меди, цинка, кадмия, свинца, серебра, что можно использовать для определения этих катионов. Так, взаимодействие с солями цинка происходит по уравнению:

Потенциометрический анализ - один из старейших электрохимических методов. В начале 20 века его широко использовали для определения pH растворов, определения ряда катионов (серебра, меди, никеля и др.), Анионов (хлора, брома, сероводорода и др.), и ряда других органических веществ.

Однако в 1930-х годах потенциометрический метод был в значительной степени заменен другими методами электрохимического и оптического анализа. Он был заменен потому что по чувствительности и возможности анализа смеси веществ потенциометрический метод уступал новым методам, таким как полярографический, кулонометрический и другие. определение.

До недавнего времени потенциометрический метод использовался в основном для быстрых обратимых реакций. Необратимые реакции, очень распространенные в аналитической химии, не могли быть использованы для этого метода, что также ограничивало его возможности.

Потенциометрическое титрование с поляризованными электродами, предложенное в начале этого века, долгое время использовалось лишь в ограниченной степени из-за недостаточно развитой теории, которая отличается от теории классического потенциометрического титрования с неполяризованными электродами.

Только в 1950-х годах потенциометрический метод, основанный на использовании поляризованных электродов, вступил в новую фазу развития. Теория титрования поляризованными электродами находится в стадии разработки. В наше время этот метод применяют для определения неорганических и органических веществ. Преимущество метода в том, что эквивалентная точка титрования может быть определена более точно.

Потенциометрическое титрование решает аналитические задачи - определение концентрации вещества, а также физико-химические задачи - определение продуктов растворимости, констант стабильности и протолитической диссоциации.

Основоположником потенциометрии является В. Нернст, получивший в 1889 г. знаменитое уравнение равновесных электродных потенциалов: E = E0 + S lg (a).

Позже, почти столетие спустя, Р. Беренд в 1893 г. провел первое потенциометрическое титрование. Потенциометрические приложения разнообразны. Потенциометрия сейчас используют в аналитической и физической химии.

Цель работы: Изучение потенциометрических методов анализа.

1. Узнать что такое потенциометрический метод.

2. Рассмотреть потенциометрические методы анализа.

Предмет: Потенциометрический метод.

2.1 Понятие потенциометрического метода анализа.

Потенциометрический анализ - это метод определения концентрации ионов, основанный на измерении электрохимического потенциала индикаторного электрода, погруженного в тестовый раствор.

Нернст первым вывел уравнение, связывающее электродный потенциал с активностью (концентрацией) компонентов обратимой окислительно-восстановительной системы.

В разбавленных растворах коэффициенты активности ионов близки к единице, а активность близка к концентрации; поэтому можно использовать уравнения Нернста в форме концентрации:

Е = Е0 + 0.058lgCМе +n /n (1)

Если измерения проводятся в растворах, содержащих ионы одного и того же металла в разных степенях окисления, то:

Е = Е0 + 0.058lg([Ok]/[B])/n (2)

В первом случае используется вещественный электрод, ионы которого содержатся в растворе.

Во втором случае используется электрод из инертного металла, часто платиновый, потенциал которого зависит от соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм ионов.

Электрохимические методы анализа – это совокупность методов качественного и количественного анализа, основанных на использовании электрохимических процессов, происходящих в электролитической ячейке (гальваническом элементе). Электролитическая ячейка представляет собой систему, состоящую из электродов и электролитов, контактирующих между собой. На границе раздела фаз может происходить электродная реакция между компонентами этих фаз, в результате которой электрический заряд переходит из одной фазы в другую, и на межфазной границе устанавливается потенциал.

Содержание работы

ВВедение 3
Основная часть 4
1. Общая характеристика потенциометрического анализа. 4
2. Индикаторные электроды 4
Электронообменные электроды 5
Ионоселективные электроды 6
3. Электроды сравнения 7
4. Измерение ЭДС электрохимических цепей 8
5. Виды потенциометрического метода анализа 8
Прямая потенциометрия 8
Потенциометрическое титрование 9
Заключение 13
Библиографический список 14

Содержимое работы - 1 файл

Электрохимические методы анализа (Восстановлен).docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

по аналитической химии

студент 3 курса группы стс–09

кандидат химических наук, доцент

Магнитогорск 2011

Основная часть 4

1. Общая характеристика потенциометрического анализа. 4

2. Индикаторные электроды 4

Электронообменные электроды 5

Ионоселективные электроды 6

3. Электроды сравнения 7

4. Измерение ЭДС электрохимических цепей 8

5. Виды потенциометрического метода анализа 8

Прямая потенциометрия 8

Потенциометрическое титрование 9

Библиографический список 14

ВВедение

При погружении металла в раствор, содержащий его ионы, возможен процесс перехода ионов с поверхности металла в раствор и обратный процесс перехода ионов металла, находящихся в растворе, на поверхность металла. В результате этого поверхность электрода приобретает заряд. Заряд его зависит от того какой из указанных процессов преобладает. На границе раздела фаз возникает разность потенциалов (скачек потенциала). Когда скорость перехода ионов из раствора в металл равна скорости перехода ионов из металла в раствор, устанавливается равновесие.

Электрохимические методы анализа основаны на использовании зависимости электрических параметров от концентрации, природы и структуры вещества, участвующего в электродной реакции или в электрохимическом процессе переноса зарядов между электродами. Согласно рекомендациям ИЮПАК * принята следующая классификация этих методов:

Классификация, учитывающая природу источника электрической энергии в системе. Различают две группы методов:
Методы без наложения внешнего потенциала. Здесь источник электрической энергии – сама электрохимическая система (гальванический элемент). К таким методам относятся потенциометрические методы.
Методы с наложением внешнего потенциала. К ним относятся: кондуктометрия, вольтамперометрия, кулонометрия, электрогравиметрия.
Классификация по способу применения:
Прямые методы. Измеряют аналитический сигнал как функцию концентрации раствора и по показаниям прибора находят содержание вещества в растворе (прямая потенциометрия, прямая кондуктометрия и т. д.).
Косвенные методы – это методы титрования, в которых окончание титрования фиксируют на основании измерения электрических параметров системы (кондуктометрическое, амперометрическое титрование и т. д.).

Развитию и усовершенствованию электрохимических методов анализа способствовали успехи в области электрохимии и приборостроении. Различия между электрохимическими методами анализа в основном обусловлены природой электродов и измерительными приборами.

Подробнее остановимся на потенциометрическом методе анализа.

Основная часть

Общая характеристика потенциометрического анализа.

Потенциометрические методы анализа известны с 90–х гг. XIX в., однако признан как аналитический метод анализа только в 20–х гг. XX в.

Данный метод, основанный на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов, используют для определения содержания веществ в растворе и измерения различных физико–химических величин.

В потенциометрии обычно применяют гальванический элемент, включающий два электрода, которые могут быть погружены в один и тот же раствор (элемент без переноса) или в два различных по составу раствора, имеющих между собой жидкостной контакт (цепь с переносом).

Первый электрод – это электрод, потенциал которого зависит от активности (концентрации) определяемых ионов в растворе, называется индикаторным.

Для измерения потенциала индикаторного электрода в раствор погружают второй электрод, потенциал которого не зависит от концентрации определяемых ионов. Такой электрод называется электродом сравнения. Величину ЭДС можно рассчитать по разности потенциалов этих электродов.

Зависимость величины электродного потенциала (ЭП) от активности ионов в растворе выражается уравнением Нернста:

где Е 0 – стандартный электродный потенциал; R – универсальная газовая постоянная ( R = 8.314 Дж/моль∙К); Т – абсолютная температура; n – число электронов ( ē ), участвующих в реакции; c – концентрация, моль/дм3; f – коэффициент активности.

Так как в потенциометрии используются разбавленные растворы, где f=1 , то активность (а) заменяют на концентрацию (с). Если перейти от ln к lg, то при T = 298K (25 °С) уравнение (1.1) запишется

Индикаторные электроды

В потенциометрическом методе анализа используют обратимые электроды. Токи обмена для обратимых электродов достигают несколько десятков и сотен мА/см 2 . Потенциал у таких электродов зависит от активности компонентов электродной реакции в соответствии с термодинамическими уравнениями. На обратимых электродах быстро устанавливается равновесие, и скачки потенциалов остаются неизменными во времени. При прохождении электрического тока скачки потенциалов не должны значительно изменяться; а после выключения тока быстро должно устанавливаться равновесие. Электроды, не удовлетворяющие этим требованиям, называются необратимыми.

В потенциометрии применяют два основных класса индикаторных электродов:

Электроды, на межфазных границах которых протекают реакции с участием электронов, так называемые электронообменные (окислительно– восстановительные, электроды первого и второго рода);
Электроды, на межфазных границах которых протекают ионообменные реакции. Такие электроды называют мембранными, или ионообменными, их называют также ионоселективными.

Электронообменные электроды

Редокс–электроды состоят из электрохимически инертного проводника (платины, графита и т. д.), погруженного в раствор, в котором находятся окисленная и восстановленная формы потенциалопределяющего вещества. Такой инертный проводник способствует передаче электронов от восстановителя к окислителю через внешнюю цепь. Примерами таких электродов могут служить редокс-электроды с ионами в различных степенях окисления: (Pt)Sn 4+ , Sn 2+ , (Pt)Fe 3+ , Fe 2+ .

Уравнение Нернста при 298 К

Электроды первого рода – электроды, находящиеся в равновесии с катионами, одноименными с металлом, и обратимые по отношению к ним. Простейший электронообменный электрод – металлическая пластинка, погруженная в раствор или расплав электролита Zn/Zn2+; Cu/Cu2+ и т. д.

Уравнение Нернста для электрода первого рода при 298 К

Электроды второго рода представляют собой металлические электроды, покрытые слоем труднорастворимой соли того же металла. При погружении в раствор соли одноименного аниона его потенциал будет определяться активностью иона в растворе.
Хлорсеребряный электрод (ХСЭ) Ag, AgCl|Cl – представляет собой серебряный проводник, покрытый твердым AgCl, который погружен в насыщенный раствор KCl.

Серебро электрохимически взаимодействует со своим ионом:

Уравнение Нернста для этого процесса:

Однако в присутствии труднорастворимого AgCl активность ионов серебра очень мала и ее трудно определить. Но активность ионов Ag + связана с легко задаваемой в данной системе активностью ионов Cl – произведением растворимости хлорида серебра ПР_AgCl:

Подставляя это выражение в (2.2.1)

получим уравнение Нернста для хлорсеребряного электрода:

Потенциалопределяющими являются ионы хлора, а электродный процесс может быть представлен уравнением

б) Каломельный электрод (КЭ) Hg|Hg₂Cl₂|Cl – – это ртуть, находящаяся в контакте с пастой из смеси ртути и каломели Hg₂Cl₂, которая, в свою очередь, соприкасается с насыщенным раствором KCl.

Принцип действия каломельного электрода тот же, что и хлорсеребряного.

Электродная реакция сводится к восстановлению каломели до металлической ртути:

Потенциал каломельного электрода определяется активностью ионов хлора:

Электроды второго рода обеспечивают стабильное поддержание электродных потенциалов за счет постоянно большой и неизменной концентрации анионов. Поэтому они применяются как электроды сравнения в потенциометрической ячейке.

Ионоселективные электроды

Ионоселективные электроды изготавливают:

– с твердыми мембранами;

– со стеклянными мембранами;

– с жидкостными мембранами.

Электроды с твердыми мембранами. В таких электродах мембрана изготовлена из малорастворимого кристаллического вещества с ионным типом электрической проводимости. Конструктивно электрод представляет собой трубку диаметром около 1 см из инертного полимера (обычно поливинилхлорида), к торцу которой приклеена тонкая (~0,5 мм) мембрана. В трубку заливают внутренний раствор сравнения, в который погружают электрод сравнения. В настоящее время промышленностью выпускаются электроды с твердыми мембранами, селективные к F – –ионам (мембрана на основе монокристалла LаF₃), к CI – –, Br – и I – –ионам (мембраны на основе смеси серебра сульфида и соответствующего серебра галогенида).
Электроды со стеклянными мембранами. Их изготавливают из специального электродного стекла, в состав которого входят оксиды алюминия, натрия, калия, бора и др. Мембрана таких электродов представляет собой тонкостенный шарик (~0,1 мм) диаметром 5 – 8 мм.

В настоящее время промышленность выпускает стеклянные электроды, селективные только к катионам Н+, Na+, К+, Аg+, NH4+. В этих электродах не только мембрана, но и сам корпус изготовлены из стекла.

Электроды с жидкостными мембранами. В таких электродах жидкие мембраны, представляющие собой растворенные в органических растворителях ионообменные вещества, отделяют от анализируемого раствора гидрофобными мелкопористыми пленками, пористыми дисками или гидрофобизированными керамическими диафрагмами. Их основным недостатком является постепенное вымывание анализируемым раствором ионообменника, что сокращает срок работы электрода.

Этих трудностей удалось избежать после разработки электродов с пленочными мембранами. В таких электродах в тонкую мембрану из гидрофобного полимера (поливинилхлорида) вводят пластификатор и растворенное в нем электродоактивное вещество, вступающее в ионообменную реакцию с анализируемым ионом в растворе. В настоящее время промышленность выпускает пленочные ионоселективные электроды на катионы Na+, К+, NH4+, Са2+, Mg2+; электроды для определения общей жесткости воды; на анионы галогенидов, NCS–, NО3–. Существуют электроды и на другие ионы.

Электрохимические методы основаны на измерении электрических параметров электрохимических явлений, возникающих в исследуемом растворе. Такое измерение осуществляют с помощью электрохимической ячейки, представляющей собой сосуд с исследуемым раствором, в который помещены электроды. Электрохимические процессы в растворе сопровождаются появлением или изменением разности потенциалов между электродами или изменение величины тока, проходящего через раствор.

1. Методы без наложения постороннего потенциала, основанные на измерении разности потенциалов, который возникает в электрохимической ячейке, состоящей из электрода и сосуда с исследуемым раствором. Эту группу методов называют потенциометрическими. В потенциометрических методах используют зависимость равновесного потенциала электродов от концентрации ионов, участвующих в электрохимической реакции на электродах.

2. Методы с наложением постороннего потенциала, основанные на измерении: а) электрической проводимости растворов – кондуктометрия ; б) количества электричества, прошедшего через раствор – кулонометрия ; в) зависимости величины тока от приложенного потенциала – вольт-амперометрия ; г) времени, необходимого для прохождения электрохимической реакции – хроноэлектрохимические методы (хроновольтамперометрия, хронокондуктометрия). В методах этой группы на электроды электрохимической ячейки налагают посторонний потенциал.

Основным элементом приборов для электрохимического анализа является электрохимическая ячейка. В методах без наложения постороннего потенциала она представляет собой гальванический элемент , в котором вследствие протекания химических окислительно-восстановительных реакций возникает электрический ток. В ячейке типа гальванического элемента в контакте с анализируемым раствором находятся два электрода – индикаторный электрод, потенциал которого зависит от концентрации вещества, и электрод с постоянным потенциалом – электрод сравнения, относительно которого измеряют потенциал индикаторного электрода. Измерение разности потенциалов производят специальными приборами – потенциометрами.

В методах с наложением постороннего потенциала применяют электрохимическую ячейку , названную так потому, что на электродах ячейки под действием наложенного потенциала происходит электролиз – окисление или восстановление вещества. В кондуктометрическом анализе используют кондуктометрическую ячейку, в которой замеряют электрическую проводимость раствора. По способу применения электрохимические методы можно классифицировать на прямые, в которых концентрацию веществ измеряют по показанию прибора, и электрохимическое титрование, где индикацию точки эквивалентности фиксируют с помощью электрохимических измерений. В соответствии с этой классификацией различают потенциометрию и потенциометрическое титрование, кондуктометрию и кондуктометрическое титрование и т.д.

Потенциометрия

Потенциометрия основана на измерении разности электрических потенциалов, возникающих между разнородными электродами, опущенными в раствор с определяемым веществом. Электрический потенциал возникает на электродах при прохождении на них окислительно-восстановительной (электрохимической) реакции. Окислительно-восстановительные реакции протекают между окислителем и восстановителем с образованием окислительно-восстановительных пар, потенциал Е которых определяется по уравнению Нернста концентрациями компонентов пар [ок] и [вос]:

Потенциометрические измерения проводят, опуская в раствор два электрода – индикаторный, реагирующий на концентрацию определяемых ионов, и стандартный электрод или электрод сравнения, относительно которого измеряется потенциал индикаторного. Применяют несколько видов индикаторных и стандартных электродов.

Электроды первого рода обратимы относительно ионов металла, из которого состоит электрод. При опускании такого электрода в раствор, содержащий катионы металла, образуется электродная пара /M .

Электроды второго рода чувствительны к анионам и представляют собой металл М, покрытый слоем нерастворимой его соли МА с анионом , к которому чувствителен электрод. При контакте такого электрода с раствором, содержащим указанный анион , возникает потенциал Е, величина которого зависит от произведения растворимости соли и концентрации аниона [] в растворе.

Электродами второго рода являются хлорсеребряный и каломельный. Насыщенные хлорсеребряный и каломельный электроды поддерживают постоянный потенциал и применяют в качестве электродов сравнения, по отношению к которым измеряется потенциал индикаторного электрода.

Инертные электроды – пластина или проволока, изготовленная из трудноокисляемых металлов – платины, золота, палладия. Применяются они для измерения Е в растворах, содержащих окислительно-восстановительную пару (например, /).

Мембранные электроды различного типа имеют мембрану, на которой возникает мембранный потенциал Е. Величина Е зависит от разности концентраций одного и того же иона по разным сторонам мембраны. Простейшим и наиболее употребляемым мембранным электродом является стеклянный электрод.

Смешивание нерастворимых солей типа AgBr, AgCl, AgI и других с некоторыми пластмассами (каучуки, полиэтилен, полистирол) привело к созданию ион-селективных электродов на , , избирательно адсорбирующих из раствора указанные ионы вследствие правила Панета – Фаянса – Гана. Так как концентрация определяемых ионов вне электрода отличается от таковой внутри электрода, равновесия на поверхностях мембраны отличаются, что приводит к возникновению мембранного потенциала.

Для проведения потенциометрических определений собирают электрохимическую ячейку из индикаторного электрода сравнения, который опускают в анализируемый раствор и подсоединяют к потенциометру. Применяемые в потенциометрии электроды имеют большое внутреннее сопротивление (500-1000 МОм), поэтому существуют типы потенциометров представляют собой сложные электронные высокоомные вольтметры. Для измерения ЭДС электродной системы в потенциометрах применяют компенсационную схему, позволяющую уменьшить ток в цепи ячейки.

Наиболее часто потенциометры применяют для прямых измерений рН, показатели концентраций других ионов pNa, pK, pNH₄, pCl и мВ. Измерения проводят, используя соответствующие ион-селективные электроды.

Для измерения рН применяют стеклянный электрод и электрод сравнения – хлорсеребряный. Перед проведением анализов необходимо проверить калибровку рН-метров по стандартным буферным растворам, фиксаналы которых прикладываются к прибору.

рН-метры помимо прямых определений рН, pNa, pK, pNH₄, pCl и других позволяют проводить потенциометрическое титрование определяемого иона.

Потенциометрическое титрование

Потенциометрическое титрование проводят в тех случаях, когда химические индикаторы использовать нельзя или при отсутствии подходящего индикатора.

В потенциометрическом титровании в качестве индикаторов используют электроды потенциометра, опушенные в титруемый раствор. При этом применяют электроды, чувствительные к титруемым ионам. В процессе титрования изменяется концентрация ионов, что регистрируется на шкале измерительного пробора потенциометра. Записав показания потенциометра в единицах рН или мВ, строят график их зависимости от объема титранта (кривую титрования), определяют точку эквивалентности и объем титранта, израсходованный на титрование. По полученным данным строят кривую потенциометрического титрования.

Кривая потенциометрического титрования имеет вид, аналогичный кривой титрования в титриметрическом анализе. По кривой титрования определяют точку эквивалентности, которая находится в середине скачка титрования. Для этого проводят касательные к участкам кривой титрования и по середине касательной скачка титрования определяют точку эквивалентности. Наибольшее значение изменения ∆рН/∆V приобретает в точке эквивалентности.

Еще более точно точку эквивалентности можно определить методом Грана, по которому строят зависимость ∆V/∆Е от объема титранта. Методом Грана можно проводить потенциометрическое титрование, не доводя его до точки эквивалентности.

Потенциометрическое титрование применяют во всех случаях титриметрического анализа.

При кислотно-основном титровании используют стеклянный электрод и электрод сравнения. Поскольку стеклянный электрод чувствителен к изменениям рН среды, при их титровании на потенциометре регистрируются изменения рН среды. Кислотно-основное потенциометрическое титрование с успехом применяют при титровании слабых кислот и оснований (рК≤8). При титровании смесей кислот необходимо, чтобы их рК отличались больше, чем на 4 единицы, в противном случае часть более слабой кислоты оттитровывается вместе с сильной, и скачок титрования выражен не четко.

Это позволяет использовать потенциометрию для построения экспериментальных кривых титрования, подбор индикаторов для титрования и определения констант кислотности и основности.

При осадительном потенциометрическом титровании применяют в качестве индикатора электрод из металла, составляющего с определяемыми ионами электродную пару.

При комплексометрическом титровании используют: а) металлический электрод, обратимый к иону определяемого металла; б) платиновый электрод при наличии в растворе окислительно-восстановительной пары. При связывании титрантом одного из компонентов редокс-пары меняется его концентрация, что вызывает изменения потенциала индикаторного платинового электрода. Применяются также обратное титрование избытка раствора ЭДТА, добавленного к соли металла, раствором соли железа (III).

При окислительно-восстановительном титровании применяют электрод сравнения и платиновый индикаторный электрод, чувствительный к окислительно-восстановительным парам.

Потенциометрическое титрование – один из наиболее употребляемых методов инструментального анализа вследствие простоты, доступности, селективности и широких возможностей.

Кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование

Кондуктометрия основана на измерении электрической проводимости раствора. Если в раствор вещества поместить два электрода и подать на электроды разность потенциалов, то через раствор потечет электрический ток. Как и каждый проводник электричества, растворы характеризуются сопротивлением R и обратной ему величиной – электрической проводимостью L:

Кондуктометрический анализ проводят с помощью кондуктометров – приборов, измеряющих сопротивление растворов. По величине сопротивления R определяют обратную ему по величине электрическую проводимость растворов L.

Определение концентрации растворов осуществляют прямой кондуктометрией и кондуктометрическим титрованием. Прямая кондуктометрия используется для определения концентрации раствора по калибровочному графику. Для составления калибровочного графика замеряют электр.проводимось серии растворов с известной концентрацией и строят калибровочный график зависимости электр.проводимости от концентрации. Затем измеряют электр.проводимость анализируемого раствора и по графику определяют его концентрацию.

Чаще применяют кондуктометрическое титрование . При этом в ячейку с электродами помещают анализируемый раствор, ячейку помещают на магнитную мешалку и титруют соответствующим титрантом. Титрант добавляют равными порциями. После добавления каждой порции титранта замеряют электр.проводимость раствора и строят график зависимости между электр.проводимостью и объемом титранта. При добавлении титранта происходит изменение электр.проводимости раствора в т.э. наступает перегиб кривой титрования.

От подвижности ионов зависит электр.проводимость раствора: чем выше подвижность ионов, тем больше электр.проводимость раствора.

Кондуктометрическое титрование обладает рядом преимуществ. Его можно проводить в мутных и окрашенных средах, в отсутствии химических индикаторов. Метод обладает повышенной чувствительностью и позволяет анализировать разбавленные растворы веществ (до моль/дм³). Кондуктометрическим титрованием анализируют смеси веществ, т.к. различия в подвижности различных ионов существенны и их можно дифференцированно оттитровывать в присутствии друг друга.

Кондуктометрический анализ легко автоматизировать, если раствор титранта подавать из бюретки с постоянной скоростью, а изменение электрической проводимости раствора регистрировать на самописце. Эта разновидность кондуктометрии получила название хронокондуктометрического анализа .

В кислотно-основном титровании кондуктометрическим путем можно определять сильные кислоты, слабые кислоты, соли слабых оснований и сильных кислот.

В осадительном кондуктометрическом титровании электр.проводимость титруемых растворов сначала уменьшается или остается на некотором постоянном уровне вследствие связывания титруемого электролита в осадок, после т.э. при появлении избытка титранта – снова возрастает.

В комплексометрическом кондуктометрическом титровании изменения электр.проводимости раствора наступают вследствие связывания катионов металла в комплекс с ЭДТА.

Окислительно-восстановительное кондуктометрическое титрование основано на изменении концентрации реагирующих ионов и появлении в растворе новых ионов, что изменяет электр.проводимость раствора.

В последние годы получило развитие высокочастотная кондуктометрия , в которой электроды с раствором не контактируют, что важно при анализе агрессивных сред и растворов в закрытых сосудах.

Получила развитие два варианта – прямая высокочастотная кондуктометрия и высокочастотное титрование.

Прямая высокочастотная кондуктометрия применяется для определения влажности веществ, зерна, древесины, концентрации растворов в закрытых сосудах – ампулах, при анализе агрессивных жидкостей.

Высокочастотное титрование проводят на специальных титраторах – ТВ-6, ТВ-6Л.

Высокочастотное кондуктометрическое титрование проводят по типу кислотно-основного, окислительно-восстановительного или осадительного титрования в тех случаях, когда отсутствует подходящий индикатор или при анализе смесей веществ.

Кулонометрия. Кулонометрическое титрование

В кулонометрии вещества определяют измерением количества электричества, затраченное на их количественное электрохимическое превращение. Кулометрический анализ проводят в электролитической ячейке, в которую помещают раствор определяемого вещества. При подаче на электроды ячейки соответствующего потенциала происходит электрохимическое восстановление или окисление вещества. Согласно законам электролиза, открытым Фарадеем, количество вещества, прореагировавшего на электроде, пропорционально количеству электричества, прошедшего через раствор:

Кулонометрический анализ позволяет определять вещества, не осаждающиеся на электродах или улетучивающиеся в атмосферу при электрохимической реакции.

Различают кулонометрию прямую и кулонометрическое титрование . Высока точность и чувствительность методов измерения электрического тока обеспечивает кулонометрическому анализу уникальную точность 0,1-0,001%, и чувствительность до 1∙10⁻⁸- 1∙10⁻¹⁰ г. Поэтому кулонометрический анализ применяется для определения микропримесей и продуктов разрушения веществ, что важно при контроле их качества.

Для индикации т.э. при кулонометрическом титровании можно применять химический и инструментальные методы – добавление индикаторов, обнаружение окрашенных соединений фотометрическим или спектрофотометрическим путём.

В отличии от других методов анализа кулонометрия может быть полностью автоматизирована, что сводит к минимуму случайные ошибки определения. Эта особенность использована при создании автоматических кулонометрических татраторов – чувствительных приборов, применяющихся для особо точных анализов, когда другие методы оказываются недостаточно чувствительными. При анализе веществ, малорастворимых в воде, кулонометрию можно проводить на электродах из ацетиленовой сажи, являющиеся хорошим адсорбентом и извлекающий такие вещества из реакционной среды с достаточной полнотой. Кулонометрическое титрование – перспективный метод инструментального анализа. Он может найти широкое применение для решения ряда специальных аналитических задач – анализа примесей, малых количеств лекарственных препаратов, определение в биологическом материале и окружающей среде токсических веществ, микроэлементов и других соединений.

Список используемой литературы:

Читайте также: