Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Электрохимические методы анализа




Потенциометрия и потенциометрическое титрование.Потенциометрические методы анализа основаны на использовании зависимости электродвижущей силы электрохимической (потенциометрической) ячейки от концентрации (активности) определяемого веще­ства в анализируемом растворе. Простейшая потенциометрическая ячейка содержит два электрода. По­тенциал одного из них прямо или косвенно зависит от концентрации определяемого вещества (так на­зываемый индикаторный, или ионоселективный электрод). Второй электрод, относительно которого измеряется потенциал индикаторного электрода, называется электродом сравнения.

Потенциометрические методы определения можно разделить на прямую потенциометрию (ионометрию) и потенциометрическое титрование. В ионометрии вначале по серии стандартных растворов строят градуировочный график или соответственно настраивают прибор (например, рН-метр), а затем по ЭДС потенциометрической ячейки с анализируемым раствором находят активность ил концентра­цию определяемого компонента. Наиболее часто метод прямой потенциометрии используется для опре­деления рН растворов. Для аналитических целей чаще используют потенциометрическое титрование.

Под потенциометрическим титрованием понимают любые потенциометрические методы определения веществ, использующие хотя бы однократное добавление к анализируемому раствору известного коли­чества (объема) стандартного вещества (раствора), вне зависимости от того, происходит при этом хими­ческая реакция или нет (методы добавок).

Чувствительность метода зависит от остаточного тока и ограни­чена 10–5 М. Точность определений 10–2 М растворов не превышает 0,1%, а 10–3 М – 1%.

Достоинства метода: селективность, быстрота определений, про­стота аппаратуры, невысокая стоимость оборудования, возможность проведения анализа в мутных и окрашенных средах, возможность применения в варианте автоматиче­ского титрования.

Недостаток: дрейф потенциала, зависящий от температуры, приводящий к необходимости повторной ка­либровки. Частота калибровки зависит от требуемой точности анализа и скорости изменения темпера­туры. Область применения ограничена числом эффективных индикаторных электродов и обратимых систем. Однако интенсивное развитие теории и практики ионоселективных мембранных электродов существенно расширило область применения, потенциометрии для целей анализа.

Потенциометрический метод анализа предоставляет возможность прямого и селективного определения различных элементов и разных ионных форм одного и того же элемента (NH4+, NO2, NO3, SO42–, S2–, Сl), что имеет особое значение для анализа окружающей среды, поскольку физиологическая актив­ность и биодоступность различных форм нахождения в природе одного и того же элемента может силь­но различаться. В настоящее время разработаны и выпускаются ионоселективные электроды для опре­деления ионов аммония и газообразного аммиака, жесткости воды, ионов кадмия, кальция, двухвалент­ной меди, свинца, калия, серебра, натрия, бромидов, хлоридов, цианидов, фторидов, иодидов, нитратов, перхлоратов, сульфидов, сульфатов, поверхностно-активных веществ, растворенного кислорода.

Вольтамперометрические методы.Этим термином определяют совокупность методов исследования кривых «ток – потенциал» и их зависимостей от электродных реакций и концентраций определяемых веществ.

Полярография. Метод заключается в получении и анализе кри­вых «ток – потенциал», на ртутном капельном электроде. Методом полярографии можно определить любые вещества, способные к электрохимическим превращениям на электродах.

Кривая зависимости силы тока от приложенной разности потенциалов отражает изменение скорости процессов, протекающих на индикаторном электроде при принудительном изменении его потенциала и называется полярографической волной, а ее графическое изображение – полярограммой. Сила тока электролиза пропорциональна концентрации электродноактивного веществ в растворе.

Полярографию широко используют в мониторинге окружающей среды. С помощью этого метода мож­но определять практически все катионы металлов, многие анионы, органические и неорганические ве­щества, способные к электрохимическому окислению или восстановлению.

Качественная информация следует из значения потенциала полу­волны, количественная — из определения высоты волны. Чувствительность метода определяется величиной емкостного тока и ограни­чивается 10–5 М. Относительная ошибка определений при соблюде­нии всех мер предосторожности (особенно постоянства температуры), составляет 2—3% (для концентраций 10–3 – 10–4 М).

Достоинства метода: селективность, широкая область примене­ния, быстрота выполнения анализа, высокая чувствительность (10–5 – 10–6 моль/л, моди­фикации — 10–9 – 10–10 моль/л), небольшая погрешность (0,5% отн., при очень низких концентрациях 5-10% отн.), возможность одновременного определения ряда веществ (ионов) без предварительного разделения (потенциалы полуволн анализируемых веществ должны отличаться на 150—200 мВ), возможность осуществления повторных определений при использовании одной и той же пробы, возможность одновременного качественного и количественного анализа.. Недо­статки: ограниченные возможности использования анодных процессов из-за легкости окисления ртути, необходимость калибровки, компенсации еиагостного тока, подавления максимумов на полярограммах.

Кулонометрические методы.Кулонометрия заключается в измерении количества электричества, необходимого для полного превращения анализируемого вещества в ходе его электролиза при условии 100%-го выхода по току. Легко поддающиеся измерению величины и относительная простота аппарату­ры делают этот метод одним из наиболее удобных для практического применения.

Применяют метод при контролируемом потенциале (потенциостатическая кулонометрия) и контролируемой силе тока (кулонометрическое титрование).

В потенциостатической кулонометрии определяемое вещество само вступает в электрохимическую реакцию на электроде. Основным достоинством этого метода является селективность определения.

При кулонометрическом титровании в процессе электролиза генерируется титрант, который затем вступает в реакцию с определяемым веществом.

Метод может быть применен почти во всех случаях, когда определения проводят обычными титриметрическими методами. Достоин­ство его заключается в отсутствии, необходимости установки титра и возможности использования малоустойчивых реагентов.

Достоинствами кулонометрического метода анализа газов являются высокая чувствительность опреде­ления, простота, возможность абсолютной калибровки.

Точность измерения количества электричества велика (время и сила тока измеряются с ошибкой ±0,1%). Чувствительность измере­ния также очень велика: 1 мкА в течение 1000 с отвечает 10–9 экв. вещества. Поэтому на практике точность и чувствительность метода определяются применяемым способом установления момента, окончания реакции.

По­грешность прямой кулонометрии обычно составляет 0,5-1,0%, а кулонометрического титрования – 0,1-0,3%.

Кулонометрический метод часто используется в автоматических газоанализаторах. С помощью кулонометрии можно определить в воздухе SO2, NOX, О3, Сl2.

Кондуктометрический метод.Кондуктометрия представляет собой самый простой и наименее избирательный из электрохимических методов. Он основан на измерении электропроводности растворов.

Используется как метод прямой кондуктометрии, так и кондуктометрическое титрование. В прямой кондуктометрии непосредственно определяют концентрацию электролита по электропроводности его раствора (если между этими величинами имеется линейная зависимость).

Метод кондуктометрического титрования заключается в регистрации изменения электропроводности раствора определяемого вещества в ходе его титрования. Метод может быть применен для всех типов титриметрических определений и пригоден для титрования разбавленных растворов (до 10–4 М). Кондуктометрическое титрование сравнимо по точности с другими электрохимическими методами анализа.

К достоинствам кондуктометрии относятся высокая чувствительность (нижняя граница определяемых концентраций около 10–4 – 10–5 моль/л), достаточно высокая точность (относительная погрешность определения 0,1-2%), быстрота и простота определений, доступность аппаратуры, возможность исследования окрашенных растворов, воз­можность использования для целей автоматического контроля.

Не­достатки: ограниченность области применения, мешающее влияние посторонних ионов и отсутствие возможности анализа смесей ве­ществ без их предварительного разделения.

Из-за неспецифичности кондуктометрический метод имеет очень ограниченное применение, однако вследствие простоты аппаратурного оформления используется в практике экологического и санитарно-химического анализа для определения сульфатов, неорганических кислот, оксидов серы, аммиака, серо­водорода .

 







Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 1661. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия