рН-МEТРИЯ, совокупность потенциометрич. методов определения водородного показателя рН. Они основаны на измерении эдс гальванич. элемента, состоящего из индикаторного электрода, обратимо реагирующего на изменение активности % ионов водорода, и электрода сравнения (насыщенного каломельного или хлорсеребряного).
Потенциометрический метод анализа основан на измерении ЭДС обратимых гальванических элементов, используют для определения содержания веществ в растворе и измерения различных физико-химических величин.
Гальвани́ческий элеме́нт— химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и (или) их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока.
Индикаторный электрод – электрод, потенциал которого зависит от активности (концентрации) определяемых ионов в растворе.
Электрод, потенциал которого не зависит от концентрации определяемых ионов, называется электродом сравнения.
В потенциометрическом анализе используют преимущественно цепи с переносом. Схематически такую цепь изображают следующим образом:
индикаторный электрод – анализируемый раствор – солевой мостик – электрод сравнения.
В качестве солевого мостика используют насыщенные растворы солей KCl, KNO3 и других с близкими значениями подвижностей катиона и аниона. Это позволяет снизить диффузионный потенциал Eдиф жидкостного соединения практически до нуля.
В потенциометрии применяют два основных класса индикаторных электродов:
1. Электроды, на межфазных границах которых протекают реакции с участием электронов, так называемые электронообменные (окислительно-восстановительные, электроды первого и второго рода); В качестве таких электродов применяют электроды из химически инертных металлов – платины, золота и др. В аналитической практике находит применение выпускаемый промышленностью точечный платиновый электрод.
2. Электроды, на межфазных границах, которых протекают ионообменные реакции. Такие электроды называют мембранными или ионселективными. Ионоселктивные делят на стеклянные, твердые с гомогенной и гетерогенной мембраной, жидкие, газовые. Наибольшее распространение получил стеклянный электрод.
Стеклянный электрод. С помощью данного вида электродов определяют pH растворов. Их изготавливают их специального электродного стекла, в состав которого входят окислы алюминия, натрия, калия, бора и др. Мембрана таких электродов представляет собой тонкостенный шарик (~0,1 мм) диаметром 5-8 мм.
Существуют стеклянные электроды, которые позволяют определить концентрацию ионов Na+, K+. В основе теории стеклянного электрода лежит представление о том, что стекло – ионообменник, который при может вступать в ионообменное взаимодействие с раствором. Стекло при этом рассматривается как твердый электролит. Стекло, состоящий из окислов натрия, кальция, кремния обладает резко выраженным специфическим сродством к иону H+. Вследствие этого при соприкосновении с водным раствором в поверхностном слое стекол образуется слой, в котором ионы Na+ оказываются почти полностью замещенными на ионы H+. Поэтому мембранный электрод, изготовленный из такого стекла, обладает H+- функцией.
Введение в состав стекла окислов бария, цезия, лантана и замена натрия на литий, значительно расширяет диапазон H+- функции стеклянного электрода. Введение же окислов алюминия и бора значительного снижает H+- функцию стеклянного электрода. Таким путем удалось создать ионоселективные стеклянные электроды для ионов Na+, K+, Li+, Ag+.
Зависимость величины электродного потенциала ЭП от активности ионов в растворе выражается уравнением Нернста.
Виды потенциометрического метода анализа.
В зависимости от природы электронной реакции на индикаторном электроде в потенциометрических методах существует два направления: ионометрия и редоксметрия. В обоих случаях потенциометрические методы анализа подразделяются на два вида: прямая потенциометрия или ионометрия; потенциометрическое титрование.
Метод прямой потенциометрии основан на измерении потенциала индикаторного электрода, погруженного в исследуемый раствор, и расчете концентрации определяемых ионов согласно уравнению Нернста.
Потенциометрическое титрование. В нем измеряют потенциал индикаторного электрода для отслеживания измерения концентрации определяемого элемента. В ходе титрования измеряют и записывают ЭДС после добавления каждой порции титранта. Для определения конечной точки чаще всего используют построение кривой титрования, то есть график зависимости потенциала электрода от объема титрования.
При потенциометрическом титроавнии могут быть использованы следующие типы химических реакций, в ходе которых изменяется концентрация потенциалопределяющих ионов: реакции кислотно-основного взаимодействия; комплексообразования; реакции осаждения; реакции окисления-восстановления.
Преимущества потенциометрических методов: быстрота и простота; используя электроды, можно определять компоненты в очень маленьких по объему пробах , до десятых долей миллиметра; дает возможность проводить анализы в мутных и окрашенных растворах, вязких пластах, исключая процедуры фильтрования и перегонки; проба остается неиспорченной и пригодна для других анализов; возможность полной или частичной автоматизации.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему