5
1. Расходный мост
2. Бюретка
3. Платиновые электроды
4. Стакан для исследуемого раствора
5. Магнитная мешалка
4.1.5 Порядок выполнения титрования.
В стакан для титрования помещают аликвоту исследуемого раствора и добавляют воду, чтобы электроды были полностью покрыты, м/мешалку и измеряют электропроводность, затем прибавляют рабочий раствор порциями, измеряя электропроводность после каждой порции. Следует провести 4-5 отсчётов электропроводности до точки эквивалентности и 4-5 отсчётов после точки эквивалентности. По полученным данным построить график зависимости удельной электропроводности от объёма израсходованного реактива.
НТ.э. V
4.2 Потенциометрические методы анализа
4.2.1 Основы метода
Потенциометрические методы анализа основаны на том, что потенциал ряда электродов является функцией активности (концентрацией), поэтому измеряя электрохимический потенциал электрода, погружаемого в анализируемый раствор — определяют концентрацию испытуемого вещества.
Потенциал электрода в растворе зависит от природы металла и от концентрации раствора, в который помещён электрод, эта зависимость выражается уравнением Нернста:
Еме. = Е0ме. +
· ℓg[Me+n] (1)R — газовая постоянная — 8,314 Дж.
T — абсолютная температура
F — число Фарадея 96500
n — заряд иона
2,3 — коэффициент перевода ℓn → ℓg
Уравнение (1) можно представить в виде:
Еме. = Е0ме. +
· ℓg[Men+]Е0 — нормальный, или стандартный потенциал данной окислительно-восстановительной системы, т.е. потенциал, который возникает в том случае, когда активности всех компонентов, участвующих в окислительно-восстановительном процессе, равны единице.
Окислительно-восстановительная система, определяющая потенциал электрода, может находиться в растворе, в который электрод помещают, но может возникать при погружении электрода в раствор.
В первом случае электродами являются инертные металлы (платина, золото и др.), которые не принимают участие в реакции, а служат лишь передатчиками электронов между компонентами окислительно-восстановительной системы, которые обуславливают величину потенциала электрода.
Таким примером может служить платина, погружённая в раствор, содержащий ионы Fe2+ и Fe3+ . В этом случае на электроде протекает реакция:
_
Fe3+ + e → Fe2+
Потенциал которой имеет вид:
Е = Е0 + 0,059 ℓg[Fe3+]•[Fe2+]
Если в окислительно-восстановительной реакции участвуют ионы водорода, то потенциал электрода зависит также от величины рН раствора.
Хингидронный электрод является чувствительным на [H+]. Основной компонент электрода — эквимолекулярное соединение хинона и гидрохинона.
О ОНПопадая в воду, распадается на хинон и гидрохинон:
Гидрохинон диссоциирует в воде
С6Н4(ОН)2 С6Н4О22- + 2Н+_
С6Н4О22- С6Н4О2 + 2е—————————————_——
С6Н4(ОН)2 С6Н4О2 + 2еПроисходит реакция окисления с участием [H+]
Ехэ = Е0хэ +
ℓg = Е0хэ + 0,059ℓg[Хиноны] и [Гидрохиноны] можно сократить, по условию они равны — смесь эквимолекулярна, отсюда:
Ехэ = Е0хэ +
ℓg[Н+]2 = Ехэ + • 2рН = Е0хэ - 0,059рНЕхэ = Е0хэ - 0,059рН
Устройство хингидронного электрода очень просто — на дне стеклянного сосуда кристаллы хингидрона и туда же опущена платиновая пластинка — подвод и отвод ē.
PtДостоинство ― простота, устойчивость к загрязнению, возможность использования в неводных средах.
Недостаток ― измерения можно производить до рН не более 8 и в отсутствии окисл. и восст.
4.2.2 Электроды, применяемые в потенциометрических методах анализа
Во всех потенциометрических методах анализа используют гальванические элементы, включающие два электрода, помещённые в один и тот же раствор и измеряют ЭДС полученного гальванического элемента.
Электрод, потенциал которого зависит от концентрации (активности) определяемого иона в растворе, называется индикаторным. Индикаторные электроды могут быть электродами I и П рода.
Электроды I рода обратимы относительно ионов одного вида (металлическая пластина, опущенная в раствор собственной соли Cu/CuSO4, Ni/NiSO4).
ЕCu0/Cu2+ = E0Cu0/Cu2+ +
ℓg[Cu2+]Часто используют электроды из серебра, ртути, кадмия, меди и некоторых других металлов. Хром, кобальт и ряд других не дают воспроизводимых результатов и электроды из этих металлов не применяются.
Для измерения окислительно-восстановительного потенциала системы применяются электроды из благородных металлов ― Pt, Au, Ir или графита.
К электродам I рода можно отнести водородный электрод, потенциал которого зависит от рН раствора.
Е = Е0 +
ℓg[H]Е = Е0 +
рН