Потенциометрический метод анализа в химии

 

5.4 Окислительно-восстановительное титрование

 

Кривые окислительно-восстановительного титрования могут быть построены в координатах или pM - V (титранта) или E - V (титранта), если pM=-lg[M] ([M] - концентрация участника реакции, E - потенциал системы, V (титранта) - объем титранта). Кривые титрования первого типа представляют практический интерес, когда имеется индикаторный электрод, чувствительный к M. Кривые второго типа имеют более общее значение, так как любое окислительно-восстановительное титрование может быть проведено по измерению E с использованием индикаторного электрода из благородного металла, чаще всего платины.

Результаты определения методом потенциометрического титрования более точны, чем при использовании прямой потенциометрии, так как в этом случае вблизи точки эквивалентности небольшому изменению концентрации соответствует большое изменение потенциала индикаторного электрода.

К недостаткам потенциометрического титрования можно отнести не всегда быстрое установление потенциала после добавления титранта и необходимость во многих случаях проводить при титровании большое количество отсчетов.

Его возможности существенно расширились с разработкой новых ионоселективных электродов как индикаторных. Метод применяют при анализе мутных, загрязненных и окрашенных растворов в смешанных и неводных растворителях.

 

 

6. Измерение ЭДС электрохимических цепей

 

При измерении ЭДС электрохимических цепей, применяемых в потенциометрии, необходимо снимать ничтожно малые токи (10-13 - 10-14 А), чтобы не вызвать поляризацию электродов. Это возможно лишь при использовании компенсационного способа измерения ЭДС. В настоящее время промышленность выпускает для этих целей специальные приборы: рН - метры и иономеры, позволяющие измерять ЭДС в интервале ± 1900 мВ. Наиболее распространенными являются иономер ЭВ-74 со стрелочной индикацией, а также иономеры И -130 и И -140 с цифровой индикацией. На этих приборах возможно измерение не только ЭДС, но и рН или рХ растворов, где Х - катион или анион, к которому селективен применяемый ионоселективный электрод.

 

 

7. Определение нитрата в техническом образце

 

Как правило, определение нитрата в технических объектах является сложной аналитической задачей, на выполнение которой затрачивается большое количество времени. Применение ионоселективных пластифицированных электродов, чувствительным элементом которых является мембрана, содержащая нитратную соль четвертичного аммониевого основания, позволяет быстро решить поставленную задачу.

 

7.1 Используемое оборудование и реактивы

 

1. рН-Метр, рН-121 или иономер ЭВ-74.
2. Нитратселективный пластифицированный электрод.
3. Хлорсеребрянный электрод сравнения.
4. Магнитная мешалка.
5. Мерные колбы вместительностью 100 мл.
6. Пипетка вместительностью 10 мл.
7. Стаканы вместительностью 50 мл.
8. Нитрат калия.
9. Сульфат калия, 1 М раствор.
10. Технические образцы селитры с содержанием нитрата до 60%.

 

7.2 Выполнение работы

 

По точной навеске методом разбавления готовят серию стандартных растворов нитрата калия (10-1-10--5). Так как нитратселективный электрод реагирует на изменение активности ионов нитрата, а не концентрации, то более правильно готовить растворы с постоянной ионной силы, создаваемой 1 М раствором сульфата калия. В этом случае стандартные растворы KNO3 готовят на фоне 1 М раствора K2SO4. Исследуемый раствор также готовят на фоне сульфата калия. Погружают электроды в анализируемый раствор и регистрируют зависимость ЭДС элемента, составленного из нитратселективного электрода и электрода сравнения, от концентрации нитрата калия. Строят калибровочный график зависимости Е=f(-lgc). Перед началом измерений необходимо несколько раз тщательно промыть электроды дистиллированной водой. При использовании стандартных растворов измерения необходимо проводить, переходя от разбавленных к концентрированным растворам.

Навеску технического образца, в котором необходимо определить содержание нитрата (≈0,1000 г), взвешенную на аналитических весах. Переносят в мерную колбу вместительностью 100 мл и доливают до метки дистиллированную воду. Измеряют ЭДС элемента в исследуемом растворе.

Используя калибровочный график, определяют содержание нитрата в анализируемом растворе. Содержание нитрата x (в %) в техническом образце рассчитывают по формуле:

 

,

 

где с - концентрация NO3-, определяемая из графика, моль/л; V - вместимость мерной колбы; М - молекулярная масса нитрата; g - навеска технического образца, г.

Описанная методика может быть использована для определения содержания фторидов и хлоридов с помощью фторид- и хлоридселективных электродов соответственно. Для создания постоянной ионной силы целесообразно использовать ацетатный буферный раствор (при определении).

 

 

Заключение

 

Главное преимущество потенциометрического метода по сравнению с другими методами анализа - быстрота и простота проведения измерений. Время установления равновесного потенциала индикаторных электродов мало, что удобно для изучения кинетики реакций и автоматического контроля технологических процессов. Используя микроэлектроды, можно проводить определения в пробах объемом до десятых долей, см3. Потенциометрический метод дает возможность проводить определения в мутных и окрашенных растворах, вязких пастах, при этом исключая операции фильтрации и перегонки. Потенциометрические измерения относят к группе неразрушающих способов контроля, и анализируемый раствор может быть использован для дальнейших исследований. Погрешность определения при прямом потенциометрическом измерении составляет 2 - 10 %, при проведении потенциометрического титрования - 0,5 - 1,0 %. Интервал определения содержания компонентов потенциометрическим методом в различных природных и промышленных объектах - в пределах от 0 до 14 рН для стеклянных электродов, и от 10 до 10-5(10-7) М определяемого иона для других типов ионоселективных электродов.

Одним из достоинств метода потенциометрического титрования является возможность полной или частичной его автоматизации. Автоматизировать можно подачу титранта, запись кривой титрования, отключение подачи титранта в заданный момент титрования, соответствующий точке эквивалентности.

 

 

Библиографический список

 

1. Лебедева М.И. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 216 с.
2. Васильев В.П. Аналитическая химия. Ч.2. - М.: Высш. шк., 2002.-350с.
3. Практикум по физико-химическим методам анализа. Под редакцией Петрухина О.М. - М. :Химия, 1987
4. Агасян П. К., Николаева Е. Р., Основы электрохимических методов анализа (потенциометрический метод), М., 1986.
5. Никольский Б.П., Матерова Е.А. "Ионоселективные электроды" -Л.: Химия, 1980.-240 с.
6. http://multitest.semico.ru/ptitr.htm
7. http://www.eurolab.ru/phmetriya,_vodorodnyy_pokazatel,_ponyatie_rn
8. http://www.chemport.ru/chemical_encyclopedia_article_3088.html
9. http://www.novedu.ru
10. http://works.tarefer.ru/94/100214/index.html

Размещено на Allbest.ru