Электрохимические методы анализа презентация кратко

Обновлено: 02.07.2024

Потенциометрический метод анализа, классификация электродов и их характеристика. Особенности типов ионоселективных электродов. Понятие кондуктометрии и кулонометрии, построение кривой высокочастотного титрования. Применение законов электролиза Фарадея.

Подобные документы

Анализ состава электролита и режима электролиза получения электролитических слоев свинца и цинка на материале подложки, обеспечивающих высокие электрохимические характеристики. Анодное поведение электрохимически полученных электродов в хлорной кислоте.

автореферат, добавлен 14.04.2018

Рецептура покрытия электродов УОНИ-13. Исследование способности применения для конструкций из углеродистых и легированных сталей и сплавов. Технические характеристики электродов, аналоги электродов УОНИ-13. Особенности разработки рецептуры обмазки.

доклад, добавлен 09.07.2020

Теоретические основы электрохимического процесса формообразования. Анализ законов электролиза М. Фарадея. Изучение гидродинамических процессов в межэлектродном промежутке. Рассмотрение технологических показателей электрохимического формообразования.

курсовая работа, добавлен 03.11.2013

Процессы, которые протекают на поверхности электродов или в приэлектродном пространстве. Узлы приборов электрохимических и кондуктометрических методов анализа. Измерение электропроводности раствора. Удельная электропроводность как аналитический сигнал.

презентация, добавлен 12.12.2017

Создание нового подхода к моделированию гальванических процессов с учётом применения биполярных электродов, токонепроводящих экранов, многоанодных конфигураций, фигурных анодов, протяжённых электродов и электролитов с немонотонной кривой поляризации.

автореферат, добавлен 25.07.2018

Изучение законов электролиза. Определение постоянной Фарадея, элементарного электрического заряда и числа Авогадро из экспериментально найденной зависимости объемов водорода и кислорода и затраченного на это заряда при электролизе карбоната натрия.

лабораторная работа, добавлен 08.03.2014

Понятие и внутренняя структура, элементы и принцип работы, история создания ионоселективных электродов. Их классификация, типы: стеклянные, с жидкими мембранами, нитрат-селективные, газовые, галогенсеребряные. Сферы и условия практического использования.

контрольная работа, добавлен 27.01.2015

Использование электродов, имеющех токосъемную поверхность и выходные элементы, при съеме биоэлектрических потенциалов. Структура двухфазных электродов, их важнейшие особенности и принцип действия. Неполяризующиеся трехфазные электроды и их применение.

реферат, добавлен 09.12.2010

Изучение влияния эмиссионных свойств электродов и состава газовой смеси на ионизацию газа у поверхности электрода. Особенности переноса в разрядном объеме и переосаждения на его границах эмиссионного вещества электродов в различных режимах работы лампы.

автореферат, добавлен 31.03.2018

Понятие электролитов, сущность процесса электролиза. Эксперименты Майкла Фарадея, уравнение называемое законом электролиза. Объяснение проводимости жидких электролитов. Агрегатное состояние электролитов на примере стекла. Применение явления электролиза.

Презентация на тему: " Электрохимические методы анализа: Потенциометрия и полярография Выполнили: Готфрид Е., Маркус Е. группа ДБ." — Транскрипт:

1 Электрохимические методы анализа: Потенциометрия и полярография Выполнили: Готфрид Е., Маркус Е. группа ДБ

2 Потенциометрия Потенциометрия Основана на измерении потенциала ячейки, т.е. разности потенциалов между двумя электродами (индикаторным электродом и электродом сравнения) в отсутствие тока (I = 0) во внешней цепи. Подразделяется на методы: 1. Прямые ( напр. рН-метрия); 2. Косвенные (потенциометрическое титрование)

3 Ме 0 Ме n + ne E x = E 0 + RT/ nF ln c Me (1) Уравнение Нернста а Ме = f с Ме (2) (1) Ех – потенциал металлического электрода при данной концентрации ионов металла (Ме) в растворе; Е 0 – стандартный (нормальный) электродный потенциал или потенциал этого же электрода в растворе с концентрацией ионов, равной 1 моль/л,; с Ме – концентрация ионов металла в растворе, моль/л; (1) Ех – потенциал металлического электрода при данной концентрации ионов металла (Ме) в растворе; Е 0 – стандартный (нормальный) электродный потенциал или потенциал этого же электрода в растворе с концентрацией ионов, равной 1 моль/л,; с Ме – концентрация ионов металла в растворе, моль/л; R – универсальная газовая постоянная, R = 8,314 Дж/моль·К; Т – абсолютная температура, К F- число Фарадея, F= 9,65·104 n – заряд ионов металла. (2) f – коэффициент активности иона (справочные данные). (2) f – коэффициент активности иона (справочные данные).

5 Е = (Е инд - Е ср ) + Е j правый левый правый левый где Е инд – потенциал индикаторного электрода; Е ср – потенциал электрода сравнения; Е j – потенциал жидкостного соединения.

6 Электрод первого рода – металл, погруженный в раствор соли этого же металла; Электрод второго рода – металл, покрытый слоем его труднорастворимой соли. Электроды потенциометрического метода анализа В потенциометрическом анализе из электродов составляется гальванический элемент, э.д.с. которого контролируется в ходе анализа. Гальванический элемент образуют два В потенциометрическом анализе из электродов составляется гальванический элемент, э.д.с. которого контролируется в ходе анализа. Гальванический элемент образуют два электрода: индикаторный электрод и электрод сравнения. В потенциометрическом анализе из электродов составляется гальванический элемент, э.д.с. которого контролируется в ходе анализа. Гальванический элемент образуют два В потенциометрическом анализе из электродов составляется гальванический элемент, э.д.с. которого контролируется в ходе анализа. Гальванический элемент образуют два электрода: индикаторный электрод и электрод сравнения.

7 1) Классические электроды: Класс 0. Инертные металлы; Класс 1. Обратимые: металл /ион металла; Класс 2. Обратимые: металл в равновесии с насыщенным раствором соли иона металла и избытком аниона Х+; Класс 3. Обратимые: металл в равновесии с двумя малорастворимыми солями с общим анионом (или растворимым комплексом иона второго металла) и избытком второго катиона; 2) Мембранные (ион-селективные) электроды. Индикаторный электрод

8 Должны удовлетворять следующим требованиям: равновесный потенциал электрода должен быть воспроизводимым и устанавливаться быстро, иначе анализ потребует много времени; равновесный потенциал электрода должен быть воспроизводимым и устанавливаться быстро, иначе анализ потребует много времени; обратимость: потенциал должен изменяться с изменением концентрации иона; обратимость: потенциал должен изменяться с изменением концентрации иона; химическая устойчивость: не должен реагировать с другими компонентами, находящимися в растворе. химическая устойчивость: не должен реагировать с другими компонентами, находящимися в растворе. В качестве индикаторных электродов используют: В качестве индикаторных электродов используют: o водородный электрод; o хингидронный электрод; o ионоселективные мембранные электроды; o стеклянный электрод; o металлические электроды 1-го и 2-го рода (изготавливают из Ag, Hg, Cd).

9 Хлоридсеребряный электрод (AgAgСl, KCl) AgСl (тв.) + е Ag(тв.) + Сl - Каломельный электрод (HgHg 2 Cl 2, KCl) Hg 2 Cl 2 (тв.) + 2 е 2 Hg(ж.) + 2 Cl - Электроды сравнения

10 Рис.2. Электроды сравнения: а - хлорид серебряный; б – хлорид серебряный электрод с двойным жидкостным соединением; в – каломельный электрод.

11 Важными требованиями к электроду сравнения являются: обратимость, воспроизводимость и стабильность во времени. Важными требованиями к электроду сравнения являются: обратимость, воспроизводимость и стабильность во времени.

12 Ион-селективные электроды Рис.3. Ион-селективные электроды: а – микроэлектрод; б – мембранный микроэлектрод

13 φ 1 Δφ 2 Δφ j Е м φ 3 HgHg 2 Cl 2, KCl (насыщ.) солевой мостик пробамембранавнутр. р-р, AgCl Agφ 1 Δφ 2 Δφ j Е м φ 3 HgHg 2 Cl 2, KCl (насыщ.) солевой мостик пробамембранавнутр. р-р, AgCl Ag Е = (Δφ 1 + Δφ 2 + Δφ 3 ) + Δφ j + Е м = Δφ 0 + Δφ j + Е м где Δφ 0 – потенциал электрода сравнения, не зависящий от концентрации определяемого иона; Δφ j – потенциал жидкостного соединения; Е м – мембранный потенциал (описывает поведение ион- селективного мембранного электрода). Потенциометрический коэффициент селективности (K пот А,В )

14 Типы ион-селективных электродов. Первичные ион-селективные электроды: Первичные ион-селективные электроды: а) электроды со стеклянной мембраной; б) кристаллические (твердофазные) мембранные электроды; в) электроды с жидкой мембраной: г) жидкие ионообменные мембранные электроды; д) электроды с жидкой мембраной с нейтральными носителями. Сложные или много мембранные ион-селективные электроды: молекулярно-чувствительные устройства, такие, как фазочувствительные или ферментные электроды. Сложные или много мембранные ион-селективные электроды: молекулярно-чувствительные устройства, такие, как фазочувствительные или ферментные электроды. Ион-селективные полевые транзисторы ИСТП: Эти типы электродов – гибриды ион-селективных электродов и полевых транзисторов из оксидов металлов. Ион-селективные полевые транзисторы ИСТП: Эти типы электродов – гибриды ион-селективных электродов и полевых транзисторов из оксидов металлов.

15 Рис.4. Ион-селективные электроды: а – стеклянный электрод; б – электрод с кристаллической мембраной; в – твердотельный электрод с кристаллической мембраной.

16 Потенциометрическое титрование Рис.5. Нахождение точки эквивалентности по исходной кривой потенциометрического титрования(а), её первой (б) и второй (в-г) производной.

17 Преимуществами метода потенциометрического титрования по сравнению с обычным титрованием являются возможность: титровать окрашенные растворы, когда цветные индикаторы неприменимы; титровать окрашенные растворы, когда цветные индикаторы неприменимы; определять нескольких веществ в смеси, не прибегая к их предварительному разделению. определять нескольких веществ в смеси, не прибегая к их предварительному разделению.

18 Приборы в потенциометрии

19 Полярография - разновидность вольтамперометрии с использованием индикаторного микроэлектрода из жидкого металла, поверхность которого периодически или непрерывно обновляется. Индикаторным электродом в полярографии служит чаще всего ртутный капающий электрод. Также используется капающие электроды из жидких амальгам и расплавов, струйчатые электроды из жидких металлов и др. Виды полярографии: - разновидность вольтамперометрии с использованием индикаторного микроэлектрода из жидкого металла, поверхность которого периодически или непрерывно обновляется. Индикаторным электродом в полярографии служит чаще всего ртутный капающий электрод. Также используется капающие электроды из жидких амальгам и расплавов, струйчатые электроды из жидких металлов и др. Виды полярографии: постоянно токовая полярография; постоянно токовая полярография; осциллополярография; осциллополярография; полярография с разверткой I; полярография с разверткой I; разностная полярография; разностная полярография; различные виды переменно токовой и импульсной полярографии и др. различные виды переменно токовой и импульсной полярографии и др.

20 Особенности метода: o Быстрота аналитического определения, не превышающая нескольких минут; o Большая чувствительность, позволяющая вести аналитические определения очень малых количеств исследуемого вещества; o Независимость результатов определений от индивидуальных особенностей экспериментатора, так как о них судят по объективным показаниям чувствительного гальванометра; o Возможность одновременно вести определение нескольких элементов, не прибегая к предварительному их разделению; o Для выполнения анализа достаточно 35 мл раствора.

21 Рис. 1. Схема полярографа. 1- аккумулятор, 2 – потенциометр, 3 - капельный ртутный электрод, 4 -неполяризующийся электрод, 5 - анализируемый раствор, 6 – гальванометр. Рис. 2. Полярограмма. Диффузионный ток равен разности между предельным током и остаточным током. Он прямо пропорционален концентрации вещества в растворе. Высота волны Н характеризует диффузионный ток и дает возможность определить концентрацию анализируемого вещества. Потенциал, соответствующий току, который равен половине диффузионного тока, называется потенциалом полуволны. Он зависит от природы восстанавливаемого (или окисляемого) иона. Потенциал полуволны является важной характеристикой вещества и может служить для его идентификации. График зависимости силы тока от потенциала капающего электрода называется полярограммой.

22 Рис. 3. Схема простейшего капельного ртутного катода: 1 трубка с ртутью и платиновым контактом; 2 резервуар (груша) со ртутью, питающей капельный ртутный катод; 3 резиновая трубка, соединяющая резервуар со стеклянным капилляром; 4-стеклянный капилляр, через который поступает ртуть (ртутный катод); 5 электролизер; 6 слой ртути, соединенный с платиновым контактом (ртутный анод); 7 боковая трубка для пропускания водорода или азота с целью вытеснения кислорода.

24 Для количественных определений в полярографии применяют метод калибровочных кривых, метод стандарта или метод добавок. При применении метода калибровочных кривых снимают несколько полярограмм стандартных образцов. По высоте волны h и концентрации С строят калибровочную кривую. По высоте волны неизвестного образца определяют его концентрацию по калибровочной кривой.

25 Рис. 4. Схема полярографической установки: 1 батарея аккумуляторов; 2 реохорд; 3 вольтметр; 4 подвижной контакт; 5, 6 электроды; 7 электролизер; 8 гальванометр; 9 сопротивление (шунт).

Введение. Классификация физико- химический методов анализа.

Электрохимические методы анализа. Потенциометрия (ионометрия)

Структура курса

• Длительность ~ 50 ак. часов

• 8 лекций (неделя I , 1.5 ак. ч.)

• 8 семинаров (неделя I , 1.5 ак. ч.)

• 8 лабораторных работ (неделя II , 3 ак. ч.)

• 2 контрольные работы

• в конце курса – зачёт и экзамен!

Цель курса

Цель данного курса лекций - ознакомление с принципами физико-химических (инструментальных) методов анализа, чтобы ориентироваться в их возможностях, и на этой основе ставить конкретные задачи специалистам - химикам и понимать смысл полученных результатов анализа.

Курс не сможет охватить все аспекты Физико-

химических методов анализа, он сможет

заложить основу для дальнейшего изучения

предмета и использовании его на практике

Задачи курса

• обобщить и систематизировать знания и представления о фундаментальных законах и основных методах исследования физико-химических свойств и структуры веществ;

• установить область и границы применимости различных физико-химических методов в химии;

• изучить общие лабораторные и специальные методы исследования различных объектов, рассмотреть принципы работы современной аналитической аппаратуры;

• обучить основам постановки эксперимента и обработки материалов исследования;

Литература

2. Кристиан Г. Аналитическая химия : в 2 томах. / Г. Кристиан; пер. с англ.

— М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. — (Лучший зарубежный учебник). Т.1, 2. — 623 + 504 с.: ил.

Электрохимические методы анализа основаны на использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном пространстве. Аналитическим сигналом в электрохимических методах анализа может служить любой электрический параметр, связанный с составом раствора и концентрацией вещества в нем потенциал (Е), сила тока (I), сопротивление (R), электрическая проводимость (W), количество электричества (Q). Названия конкретных методов чаще всего связаны с измеряемыми электрическими параметрами потенциометрия, амперометрия, кондуктометрия и др. (табл. 7.1).

Таблица 7.1 Классификация электрохимических методов по измеряемому параметру

Приборы электрохимических методов анализа, несмотря на все их многообразие, содержат одни и те же основные узлы:

● электрохимическую ячейку;
● устройство для измерения электрического параметра;
● внешние металлические проводники.

Электрохимическая ячейка — это сосуд с раствором электролита, в который погружены два или три электрода. Существуют следующие типы электрохимических ячеек:

● гальванический элемент два электрода — индикаторный и сравнения, используют в потенциометрии;
● кондуктометрическая ячейка два идентичных электрода, используют в кондуктометрии;
● электрохимическая трехэлектродная ячейка три электрода (рабочий, сравнения и вспомогательный), используют в вольтамперометрии;
● электролитические ячейки применяются в методах, основанных на протекании электролиза. В качестве устройств измерения электрических параметров служат
● микроамперметры (измерение силы тока I);
● милливольтметры (измерение разности потенциалов Е;
● мосты переменного тока (измерение сопротивления R;
● кондуктометры (измерение электрической проводимости W).

7.2. Кондуктометрия

Кондуктометрия является старейшим, самым простым и наименее селективным из всех электрохимических методов анализа. Метод возник в 1885 г., когда Кольрауш выяснил зависимость электропроводности от концентрации. В 1923 г. метод вошел в практику аналитических лабораторий (Кольтгоф), а в 60-е гг. ХХ в. появились первые кондуктометрические детекторы в жидкостной хроматографии. Кондуктометрический метод анализа основан на измерении электропроводности раствора:

W = I / R, где W — электропроводность раствора; R — сопротивление раствора. Аналитическим сигналом могут служить либо электропроводность раствора, либо его сопротивление. Сигнал возникает за счет диссоциации молекул на ионы; миграции ионов под действием внешнего источника напряжения. По этой причине данным методом можно анализировать только растворы электролитов.

Кондуктометрическая ячейка — это стеклянный сосуд с двумя идентичными электродами, выполняющими одинаковые функции, между которыми находится раствор электролита. Геометрическая форма сосуда влияет на измеряемую величину. Важнейшая характеристика такой ячейки — ее константа θ. Электроды изготавливают из платины, платинированной платины, нержавеющей стали. Они должны быть одинаковыми, инертными, параллельно расположенными, жестко закрепленными, с одинаковой площадью поверхности. Метод кондуктометрии подразделяют на прямую кондуктометрию и кондуктометрическое титрование.

Прямая кондуктометрия. Концентрацию вещества в этом методе определяют по результатам измерения электрической проводимости (или сопротивления). При этом используют два приема нахождения неизвестной концентрации

Метод градуировочного графика. График строят в координатах удельная электропроводность — концентрация (χ – С). Он линеен в небольшом диапазоне концентраций.

Расчетный метод. Метод используют для очень разбавленных растворов. Прямая кондуктометрия используется в качестве метода аналитического контроля растворов электролитов. Поскольку в величину аналитического сигнала вносят вклад все ионы, присутствующие в растворе, то применение метода ограничено из-за малой селективности.

Наиболее эффективно использование метода:

● для определения общего содержания электролитов в растворе (например, определение солей в минеральной, морской, речной воде);
● контроля качества дистиллированной воды (наиболее эффективный метод);
● контроля качества жидких пищевых продуктов (молока, напитков, вин);
● контроля качества технической воды, используемой в ряде производств (тонкие химические производства, фармацевтические 114 производства, теплотехнические производства (питание котлов), технология водоочистки, оценка загрязненности сточных вод);
● оценки чистоты органических растворителей (после экстракции примесей водой).

Преимуществами метода прямой кондуктометрии являются

● простота;
● высокая чувствительность (до 10 –4 мольл);
● достаточная точность (2 %).

Недостатком метода является малая селективность. При проведении прямых кондуктометрических измерений необходимо предварительно определить константу ячейки θ, поскольку удельная электрическая проводимость (χ) не равна электрической проводимости (W), а лишь пропорциональна ей χ = θ W = θ R, вследствие того, что электричество проводят не только ионы, заключенные в объеме между электродами (площадью 1 см 2 и расстоянием между ними 1 см). Чтобы найти константу ячейки, измеряют сопротивление (R) стандартных растворов электролитов (КС1 или NaC1) с известной удельной электрической проводимостью при нескольких концентрациях. Затем, используя справочные данные, рассчитывают θ.

Кондуктометрическое титрование. Сущность метода заключается в том, что измеряют удельную электропроводность χ раствора в ходе титрования и строят кривую титрования, которая является линейной (рис. 7.1). По оси абсцисс откладывают объем (V) раствора, используемого в ходе титрования. По излому кривой определяют объем титранта в точке эквивалентности (т.э.) и проводят расчет результатов анализа по закону эквивалентов. В кондуктометрическом титровании используют реакции в водных и неводных растворах. В ходе титрования электропроводность будет заметно меняться, если вводить или удалять ионы с высокой подвижностью.

Рис. 7.1. График кондуктометрического титрования раствора вещества

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) используют реже. Для протекания ОВР надо создавать определенные условия, например добавлять сильную кислоту, вспомогательные растворы. В результате в растворе оказывается много посторонних ионов (подвижных ионов Н+). На фоне значительного сигнала от посторонних ионов трудно зафиксировать небольшие изменения аналитического сигнала в ходе титрования. Многие ОВР протекают медленно, а ускорить их путем нагревания не представляется возможным, так как температура влияет на величину электропроводности. Ионы, образованные одним элементом, но в разных степенях окисления, трудно различить методом кондуктометрического титрования.

Часто излом на кривых кондуктометрического титрования получается нечетким, закругленным (см. рис. 7.1). В этом случае для нахождения объема титранта в т.э. приходится делать графические построения (продлевать линейные участки кривой и находить точку их пересечения).

На четкость излома влияют следующие факторы:

● концентрация титруемого вещества и титранта (общий фактор для всех типов реакций) чем меньше концентрация, тем менее четкий излом;
● в кислотно-основном титровании — сила кислоты или основания (чем меньше константа диссоциации, тем менее четкий излом);
● в комплексонометрическом титровании устойчивость комплекса (чем меньше Куст, тем менее четким получается излом из-за диссоциации комплекса);
● в осадительном титровании — растворимость осадка (чем больше ПР, тем менее четким получается излом из-за растворения осадка); постоянство состава осадка; скорость образования осадка; чистота осадка, который может быть загрязнен за счет соосаждения.

Кондуктометрическое титрование является удобным методом анализа, если продуктом реакции является слабый электролит (кислотно-основное взаимодействие, комплексообразование) или малорастворимое соединение (реакция осаждения). Слабая одноосновная уксусная кислота СН3СООН находится в кондуктометрической ячейке и титруется раствором NaOH из бюретки:

Как видно из уравнения реакции, в ходе титрования число зарядов увеличивается (исходное вещество — слабый электролит, среди продуктов есть два иона). Значит, электропроводность при титровании будет возрастать. До начала титрования в растворе содержится мало ионов, так как СН3СООН слабодиссоциированное соединение, поэтому значение χ должно быть невелико. В процессе титрования до т.э. образуется соль — сильный электролит. За счет этого в растворе появляются ионы СН3СОО – и Na + , причем по мере приближения к т.э. ионов становится больше. Следовательно, удельная электропроводность будет возрастать. После т.э. при добавлении избытка титранта в растворе появляются ионы Na+ и очень подвижные ионы ОН – во все больших и больших количествах, поэтому χ будет резко возрастать.

7.3. Потенциометрия

Метод возник в 1893 г., когда немецкий химик Р. Беренд впервые провел потенциометрическое титрование. Метод анализа основан на зависимости равновесного электродного потенциала (Е) от активности (a) или концентрации (с) вещества в растворе. Для измерений необходимо составить гальванический элемент из подходящего индикаторного электрода и электрода сравнения, а также прибор для измерения потенциала индикаторного электрода. Индикаторный электрод — это электрод, потенциал которого зависит от активности или концентрации определяемых ионов.

Требования к индикаторным электродам:

1) электрод должен обратимо реагировать на изменение активности или концентрации определяемых ионов;
2) потенциал его должен устанавливаться быстро (это особенно важно при проведении потенциометрического титрования);
3) электрод не должен влиять на состав раствора (например, часто используемый платиновый электрод может катализировать протекание некоторых реакций);
4) электрод должен быть химически устойчив по отношению к веществам, находящимся в растворе (например, цинковый электрод в кислых растворах может растворяться);
5) электрод должен быть неполяризуемым, т. е. его потенциал не должен меняться при протекании тока;
6) электрод должен иметь простую конструкцию.

Электрод сравнения — это электрод, относительно которого измеряют потенциал индикаторного электрода (он нужен для измерения ЭДС гальванического элемента). Требования к электродам сравнения:

1) потенциал электрода должен оставаться постоянным и не зависеть от состава анализируемого раствора;

2) электрод должен иметь низкое сопротивление.

Остальные требования к электроду сравнения такие же, как к индикаторному электроду. С помощью стандартного водородного электрода (рис. 7.2) можно определить потенциал другой системы. В каждом конкретном случае проведения анализа с использованием метода потенциометрии химик-аналитик должен обоснованно выбрать электродную систему. Индикаторный электрод выбирается в соответствии с требованиями к нему и в зависимости от типа химической реакции и природы определяемых ионов.

Рис. 7.2. Водородный электрод сравнения раствор — 1н серная кислота; электрод — платинированная платина

Электрод сравнения выбирается в соответствии с требованиями к нему. В аналитической химии чаще всего в такой роли используют хлорсеребряный электрод Ag, AgCl KCl (3М). Для проведения анализа измеряют ЭДС гальванического элемента и по зависимости Е = f (a) находят активность иона графическим или расчетным способом (метод градуировочного графика; метод добавок). Точность метода составляет 2–10 %. В аналитической химии метод применяют для определения рН, содержания катионов и анионов с использованием ионоселективных электродов (ионометрия).

Ионоселективные электроды (ИСЭ) — это датчики, позволяющие избирательно определять активность одних ионов в присутствии других (рис. 7.3). Одним из ионоселективных электродов, широко используемых в аналитической практике, является стеклянный электрод, который изготавливается из специальных сортов стекол, способных к обмену ионов.

Рис. 7.3. Устройство ИСЭ 1 — полупроницаемая мембрана (одни ионы из раствора проходят через нее, другие — нет); 2 — корпус; 3 — раствор постоянной концентрации определяемого иона; 4 — внутренний электрод сравнения; 5 — экранированный провод; 6 — анализируемый электролит

Ионометрия — это перспективный и быстроразвивающийся раздел потенциометрии, основанный на ионоселективных электродах. Главная часть ионоселективного электрода — мембрана 1 (см. рис. 7.3), проницаемая для одного вида ионов. Мембрана разделяет внутренний раствор 3 с известной концентрацией ионов и внешний, исследуемый раствор 6 с неизвестной концентрацией. В каждом из растворов находится металлический электрод. Исследуемые ионы проходят через мембрану в сторону меньшей концентрации, накапливаются, устанавливается динамическое равновесие и на поверхности мембраны возникает мембранный потенциал, противодействующий дальнейшему движению ионов. Измеряемая разность потенциалов между металлическими электродами описывается уравнением Нернста и позволяет рассчитать активность (концентрацию) ионов в широком интервале (до 5 порядков). Даже тысячекратный избыток посторонних ионов не влияет на работу электродов.

Читайте также: