Сутність потенціонометричного аналізу.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 11Следующая ⇒

Потенціонометричний аналіз полягає у визначенні вмісту іонів за допомогою вимірювання електрохімічного потенціалу електрода, зануреного у досліджуваний розчин. Потенціонометричний аналіз був розроблений наприкінці ХІХ ст., після того, як В. Г. Нернст вивів рівняння, яке пов’язує величину потенціалу металічного електрода з концентрацією іонів цього ж металу у розчині:

Е_х = Е₀ + С_ме (1)

де Е_х – потенціал металічного електрода за даної концентрації іонів металу у розчині;

Е₀ – потенціал цього ж електрода у розчині з концентрацією іонів, рівний одиниці (1 моль/л) – нормальний потенціал;

С_ме – концентрація іонів металу;

R – газова стала (8,313 Дж);

Т – абсолютна температура;

F – число Фарадея (96500 К);

n – заряд іона металу.

Якщо підставити в рівняння (1) відповідні значення R і Т (t = 25⁰С) і врахувати коефіцієнт переходу від натуральних логарифмів до десяткових (2,3026), то рівняння Нернста матиме такий вигляд:

Е_х = Е₀ + С_ме (2)

Згадуємо, що електродний потенціал – це різниця потенціалів, яка виникає між металевою пластинкою і розчином його солі.

Нормальний (стандартний) потенціал – це потенціал, який виникає при зануренні металу у розчин з концентрацією іонів металу 1 моль/л.

Потенціонометричне титрування, полягає у тому, що в досліджуваний розчин занурюють індикаторний електрод і титрують розчин, вимірюючи у процесі титрування потенціал електрода. Концентрація іонів, що визначають, змінюється в залежності від об’єму добавленого робочого розчину нерівномірно. Спочатку ця зміна невелика, потім вона стає помітною і наприкінці, в точці еквівалентності, досягає найбільшого значення.

Потенціонометричне титрування застосовують головним чином для визначення досить великих кількостей речовини. Порівняно з іншими методами потенціометричне титрування має такі переваги: 1) дає змогу титрувати забарвлені розчини (кольорові індикатори непридатні, як і колориметричний метод); 2) легко визначити кілька речовин у суміші без попереднього їх розділення.

Залежить від типу хімічної реакції потенціонометричне титрування застосовують при: а) методах осадження і комплексоутворення; б) окислення – відновлення; в) кислотно-основного титрування.

У потенціометрії дуже важливо правильно вибрати відповідний індикаторний електрод для визначення точки еквіалентності.

Більш точним є компенсаційний метод, коли різницю потенціалів вимірюють у відсутності струму в ланцюгу за допомогою звичайного містка з натягнутим дротом-реохордом. Нині користуються спеціальними приладами-потенціометрами, які дають змогу вимірювати потенціали електродів з великою точністю.

Електроди, які використовуються для визначення концентрації іонів металів у розчинах, називаються індикаторними. Індикаторний електрод з’єднують з другим електродом у гальванічний елемент і вимірюють різницю потенціалів між обома електродами. Потенціал другого електрода постійний і його величина відома – такі електроди називають стандарними, або електродами порівняння. Знаючи різницю потенціалів між електродами і значення потенціалу стандартного електрода, обчислюють потенціал індикаторного електрода.

Електроди порівняння. Величина потенціалів електродів порівняння відомі. Це дає змогу застосовувати їх в абсолютній потенціонометрії, коли необхідно визначити абсолютну величину потенціалу, індикаторного електрода, а не тільки зміну цієї величини в процесі титрування. Найчастіше використовують такі стандартні електроди: каломельний та хлорно-срібний.

Каломельний електрод – це посудина, на дні якої є шар добре очищеної ртуті завтовшки 4 – 5 см, вкритий шаром каломельної пасти (Нg₂СІ₂). Зверху паста вкрита шаром кристалічного хлориду калію та його насиченим розчином. Струм від ртуті відводиться за допомогою платинової дротини, впаяної в скляну трубку.

Потенціал каломельного електрода залежить лише від концентрації іонів хлориду, яка залишається сталою.

Хлорно-срібний електрод – це срібний дріт, вкритий шаром хлориду срібла (він добре проводить електричний струм), занурений у насичений розчин хлориду калію. Хлорно-срібні електроди входять у деякі комплекси вимірювальних прилвдів.

Індикаторні електроди. Вимоги до індикаторних електродів можуть бути різними залежно від того, де вони використовуються – в абсолютній потенціонометрії чи в потенціометричному титруванні. В обох випадках індикаторні електроди повинні бути оборотними, тобто їхній потенціал повинен змінюватися із зміною концентрації іонів металу в розчині у відповідності з рівняннями Нернста. Індикаторні еленктроди повинні бути хімічно стійкими по відношенню до речовини, які містяться у розчині. У методах кислотно-основного титрування необхідно вимірювати концентрацію водневих іонів розчину. Для цього найчастіше користуються водневим, хінгідронним, скляним електродами.

Водневий електрод – це платинова пластинка, вкрита електролітично губчастою платиною, яка насичена воднем. Під час занурення такого електрода у розчин з певною концентрацією водневих іонів між воднем, адсорбованим губчастою платиною, і іонами водню у розчині встановлюється рівновага, а потенціал електрода визначається рівнянням:

Е_х = Е₀ + 0,058 lg [Н⁺]

де Е₀ – потенціал нормального водневого електрода.

Нормальним, або стандартним, водневим електродом називається водневий електрод, у якому платиновий провідник насичений воднем під тиском 101 кПа, занурений у розчин з концентрацією іонів водню 1 моль/л при температурі 25⁰С.

Нормальний потенціал водневого електрода прийнято вважати рівним нулю, тому

Е_х = 0,058 lg [Н⁺]

Звідси

рН = -

Хінгідронний електрод – це скляна посудина з платиновим електродом, зануреним у насичений розчин хінгідрону. Хінгідрон – це малорозчинна молекулярна сполука хінону і гідрохінону, яка у розчині розпадається на хінон і гідрохінон:

С₆Н₄О₂ × С₆Н₄(ОН)₂ D С₆Н₄О₂ + С₆Н₄(ОН)₂

^{хінгідрон хінон гідрохінон}

В останні роки почали широко використовувати скляний електрод, що являє собою кульку з дуже тонкого спеціального скла, в яку наливають електропровідний розчин. У цей розчин занурюють срібну дротину, на поверхню якої наносять хлорид срібла. Електродна реакція в ньому полягає в обміні іонами водню між рідкою фазою (рН якої вимірюється) і склом:

Н⁺ D Н⁺_скла

Потенціал скляного електрода перебуває у повній залежності від концентрації іонів водню, що дає змогу використовувати його для вимірювання рН.

Стисла характеристика електродів.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности