Litar pengukur untuk pengukuran elektrokimia termasuk. Topik III
Kaedah analisis fizikokimia (PCMA) adalah berdasarkan penggunaan hubungan antara sifat fizikal bahan yang diukur dan komposisi kualitatif dan kuantitatifnya. Oleh kerana sifat fizikal bahan diukur menggunakan pelbagai peranti - "alat", kaedah analisis ini juga dipanggil kaedah instrumental.
Aplikasi praktikal terbesar di kalangan FKhMA mempunyai:
- kaedah elektrokimia- berdasarkan pengukuran potensi, kekuatan semasa, jumlah elektrik dan parameter elektrik lain;
- spektrum dan kaedah optik lain– adalah berdasarkan fenomena penyerapan atau pelepasan sinaran elektromagnet (EMR) oleh atom atau molekul sesuatu bahan;
- kaedah kromatografi– adalah berdasarkan proses serapan yang berlaku di bawah keadaan dinamik dengan pergerakan arah fasa mudah alih berbanding fasa pegun.
Kelebihan PCMA termasuk sensitiviti tinggi dan had pengesanan rendah - jisim sehingga 10-9 μg dan kepekatan sehingga 10-12 g / ml, selektiviti tinggi (selektiviti), yang membolehkan untuk menentukan komponen campuran tanpa pemisahan awal mereka, sebagai serta analisis pantas, kemungkinan automasi dan pengkomputeran mereka.
Kaedah elektrokimia digunakan secara meluas dalam kimia analitik. Pilihan kaedah analisis untuk objek analisis tertentu ditentukan oleh banyak faktor, termasuk, pertama sekali, had bawah definisi elemen.
Data mengenai had bawah pengesanan pelbagai elemen oleh beberapa kaedah dibentangkan dalam jadual.
Had pengesanan (µg/ml) unsur melalui pelbagai kaedah
| unsur | MAC | AAS | PTP | WILLOW | Ionometri | kapsyen ampere. |
| Ag | 0.1– dithizon | 0,07 | 0,2 | 0.00001 | 0.02 | 0.05 |
| Sebagai | 0.05 - molibd.biru | 0,2 | 0,04 | 0,02 | - | 0,05 |
| Au | 0.04-metil fiol. | 0,3 | 0,005 | 0,001 | - | 0,05 |
| Bi | 0.07-dithizon | 0,005 | 0,00001 | - | 0,5 | |
| CD | 0.04-dithizon | 0,05 | 0,002 | 0,00001 | 0,03 | 0,5 |
| Cr | 0.04-difenilkarbazida | 0,2 | 0,02 | - | - | |
| Cu | 0.03-dithizon | 0,2 | 0,002 | 0,00002 | 0,01 | 0,05 |
| hg | 0.08-dithizon | - | 0,00005 | |||
| Pb | 0.08-dithizon | 0,6 | 0,003 | 0,00002 | 0,03 | |
| Sb | 0.08-rhodamin | 0,004 | 0,00004 | - | 0,5 | |
| Fe | 0,1-tiosianat | 0,2 | 0,003 | 0,0002 | 0,3 | 0,5 |
| Se | 0.08-diami-noftalena | 0,3 | 0,2 | 0,00002 | - | 0,5 |
| sn | 0,07-fenil-fluriom | 0,4 | 0,003 | 0,00004 | - | 0,5 |
| Te | 0.1-bismuthol | 0,7 | 0,02 | - | - | |
| Tl | 0.06-rhodamin | 0,6 | 0,01 | 0,00002 | - | 0,5 |
| Zn | 0.02-dithizon | 0,02 | 0,003 | 0,0003 | - | 0,5 |
| F- | - | - | - | - | 0,02 | 5-10 |
| NH 4 +, NO 3 - | - | - | - | - | 0,1 | 1-5 |
MAC - spektrometri penyerapan molekul (fotometri);
AAS - spektrometri penyerapan atom (fotometri api);
PTP - polarografi arus ulang-alik;
IVA - voltammetri pelucutan.
Ralat penentuan dalam FHMA adalah kira-kira 2–5%; analisis memerlukan penggunaan peralatan yang kompleks dan mahal.
Membezakan langsung dan tidak langsung kaedah analisis fiziko-kimia. Kaedah langsung menggunakan pergantungan isyarat analitik yang diukur pada kepekatan analit. Dalam kaedah tidak langsung, isyarat analitik diukur untuk mencari titik akhir pentitratan komponen yang ditentukan dengan titran yang sesuai, iaitu, pergantungan parameter yang diukur pada isipadu titran digunakan.
Kaedah analisis elektrokimia adalah berdasarkan kajian dan penggunaan proses yang berlaku pada permukaan elektrod atau dalam ruang berhampiran elektrod. Sebarang parameter elektrik (berpotensi, arus elektrik, jumlah elektrik, dsb.) yang berkaitan secara fungsi dengan kepekatan komponen yang ditentukan dan boleh diterima untuk pengukuran yang betul boleh berfungsi sebagai isyarat analisis.
Mengikut sifat isyarat analisis yang diukur, kaedah analisis elektrokimia dibahagikan kepada potensiometri, voltammetri, koulometri dan beberapa kaedah lain:
Kebergantungan ciri isyarat elektrokimia pada pembolehubah bebas
| Kaedah | Isyarat yang diukur | Kebergantungan isyarat pada pembolehubah bebas |
| Potensiometri, ionometri | potensi E = f(C) C-kepekatan analit | |
| Pentitratan potensiometri | potensi E = f(V), V ialah isipadu reagen titran |
 |
| polarografi, voltammetri | arus I = f(E), E ialah potensi polarisasi elektrod |  |
| voltammetri pelucutan | semasa I n = f(E) |  |
| chronopotentiometri | potensi E =f(t), t – masa polarisasi elektrod pada I=const. |
 |
| pentitratan amperometri dengan satu elektrod penunjuk | arus I = f(V), V ialah isipadu reagen titran |  |
| pentitratan amperometri dengan dua elektrod penunjuk | arus I = f(V) V – isipadu reagen titran | |
| coulometri | Q \u003d f (C), C - jumlah bahan |  |
| konduktometri | G = f(C), C ialah kepekatan ion dalam larutan |  |
| pentitratan konduktometri | kekonduksian elektrik G = f(V), V ialah isipadu reagen titran |  |
Potensiometri
Pengukuran potensiometri adalah berdasarkan pergantungan potensi keseimbangan elektrod pada aktiviti (kepekatan) ion yang ditentukan. Untuk pengukuran, perlu membuat sel galvanik dari yang sesuai elektrod penunjuk dan elektrod rujukan, dan juga mempunyai peranti untuk mengukur potensi elektrod penunjuk (EMF sel galvanik), dalam keadaan yang hampir dengan termodinamik, apabila elektrod penunjuk mempunyai potensi keseimbangan (atau hampir dengannya), iaitu, tanpa arus ketara dikeluarkan daripada sel galvanik apabila litar ditutup. Dalam kes ini, anda tidak boleh menggunakan voltmeter konvensional, tetapi anda harus menggunakan potensiometer- peranti elektronik dengan rintangan input yang tinggi (1011 - 1012 Ohm), yang tidak termasuk kejadian tindak balas elektrokimia elektrod dan kejadian arus dalam litar.
Elektrod penunjuk ialah elektrod yang potensinya bergantung kepada aktiviti (kepekatan) ion yang ditentukan dalam larutan yang dianalisis.
Elektrod rujukan ialah elektrod yang potensinya kekal malar di bawah keadaan analisis. Berhubung dengan elektrod rujukan, ukur potensi elektrod penunjuk E(EMF sel galvanik).
Dalam potensiometri, dua kelas utama elektrod penunjuk digunakan - pertukaran elektron dan pertukaran ion.
Elektrod pertukaran elektron- ini adalah elektrod pada permukaan yang tindak balas elektrod berlaku dengan penyertaan elektron. Elektrod ini termasuk elektrod jenis pertama dan kedua, elektrod redoks.
Elektrod jenis pertama- ini adalah elektrod yang boleh diterbalikkan dalam kation yang sama dengan bahan elektrod, contohnya, logam M yang direndam dalam larutan garam logam yang sama. Reaksi boleh balik M n+ + tidak↔ M dan potensi sebenar bergantung kepada aktiviti (kepekatan) kation logam dalam larutan mengikut persamaan Nernst:
Untuk suhu 250C (298 K) dan untuk keadaan di mana aktiviti ion adalah lebih kurang sama dengan kepekatan (γ → 1):
Elektrod jenis pertama boleh dibuat daripada pelbagai logam, contohnya, Ag (perak), Cu (tembaga), Zn (zink), Pb (plumbum), dll.
Secara skematik, elektrod jenis pertama ditulis sebagai M | M n+ , di mana garis menegak menunjukkan sempadan fasa pepejal (elektrod) dan cecair (penyelesaian). Sebagai contoh, elektrod perak yang direndam dalam larutan perak nitrat digambarkan seperti berikut - Ag | Ag+; jika perlu, nyatakan kepekatan elektrolit - Ag | AgNO 3 (0.1 M).
Elektrod jenis pertama termasuk elektrod gas hidrogen Pt(H2) | H+ (2Н + + ke-2↔ H 2, E 0 = 0):
Elektrod jenis kedua adalah elektrod boleh balik anion, sebagai contoh, logam yang disalut dengan garam logam yang mudah larut ini, direndam dalam larutan yang mengandungi anion garam mudah larut ini M, MA | TAPI n-. Pada permukaan elektrod sedemikian, tindak balas boleh balik MA + tidak↔ M + A n- dan potensi sebenar bergantung kepada aktiviti (kepekatan) anion dalam larutan mengikut persamaan Nernst (pada T= 298 K dan γ → 1):
Contoh elektrod jenis kedua ialah perak klorida (AgCl + e↔ Ag + Cl -) dan calomel (Hg 2 Cl 2 + 2e↔ 2Hg + 2Cl -) elektrod:
Elektrod redoks- ini adalah elektrod yang terdiri daripada bahan lengai (platinum, emas, grafit, karbon berkaca, dll.) yang direndam dalam larutan yang mengandungi bentuk teroksida (Ok) dan terkurang (Boc) analit. Pada permukaan elektrod sedemikian, tindak balas boleh balik Ok + tidak↔ Vos dan potensi sebenarnya bergantung kepada aktiviti (kepekatan) bentuk teroksida dan terkurang bahan dalam larutan mengikut persamaan Nernst (pada T= 298 K dan γ → 1):
Jika ion hidrogen mengambil bahagian dalam tindak balas elektrod, maka aktiviti mereka (kepekatan) diambil kira dalam persamaan Nernst yang sepadan untuk setiap kes tertentu.
Elektrod pertukaran ion- Ini adalah elektrod pada permukaan yang berlaku tindak balas pertukaran ion. Elektrod ini juga dipanggil ion-selektif atau membran. Komponen terpenting bagi elektrod tersebut ialah membran separa telap- filem pepejal atau cecair nipis yang memisahkan bahagian dalam elektrod (larutan dalaman) daripada yang dianalisis dan mempunyai keupayaan untuk melepasi hanya ion satu jenis X (kation atau anion). Secara struktur, elektrod membran terdiri daripada elektrod rujukan dalaman (biasanya perak klorida) dan larutan elektrolit dalaman dengan kepekatan tetap ion penentu potensi, dipisahkan daripada larutan luaran (diuji) oleh membran sensitif.
Potensi sebenar elektrod selektif ion, diukur secara relatif kepada mana-mana elektrod rujukan, bergantung kepada aktiviti ion tersebut dalam larutan yang diserap oleh membran:
di mana konst- malar bergantung kepada sifat membran ( potensi asimetri) dan beza keupayaan antara elektrod rujukan luaran dan dalaman, n dan a(X n±) ialah cas dan aktiviti ion penentu potensi. Jika potensi elektrod selektif ion diukur berbanding dengan elektrod hidrogen piawai, maka pemalar ialah potensi elektrod piawai. E 0.
Untuk elektrod membran, nilai kecerunan fungsi elektrod mungkin berbeza dengan teori Nernst nilai (0.059 V); dalam kes ini, nilai sebenar fungsi elektrod θ ditakrifkan sebagai tangen bagi cerun lengkung penentukuran. Kemudian:
Potensi elektrod membran dalam larutan yang mengandungi, sebagai tambahan kepada ion X yang ditentukan, ion asing B, yang mempengaruhi potensi elektrod, diterangkan oleh Persamaan Nikolsky(persamaan Nernst diubah suai):
di mana z ialah cas bagi ion asing (mengganggu), KХ/В ialah pekali selektiviti elektrod membran.
Faktor selektiviti K X / B mencirikan sensitiviti membran elektrod kepada ion X yang ditentukan dengan kehadiran ion B yang mengganggu. K X/V<1, то электрод селективен относительно ионов Х и, чем меньше числовое значение коэффициента селективности, тем выше селективность электрода по отношению к определяемым ионам и меньше мешающее действие посторонних ионов. Если коэффициент селективности равен 0,01, то это означает, что мешающий ион В оказывает на величину электродного потенциала в 100 раз меньшее влияние, чем определяемый ион той же молярной концентрации.
Pekali selektiviti dikira sebagai nisbah aktiviti (kepekatan) ion yang ditentukan dan mengganggu, di mana elektrod memperoleh potensi yang sama dalam larutan bahan-bahan ini, dengan mengambil kira cajnya:
Mengetahui nilai pekali selektiviti, adalah mungkin untuk mengira kepekatan ion yang mengganggu, yang mempengaruhi potensi elektrod selektif ion (contoh).
Contoh. Apakah kepekatan ion nitrat mesti dicipta dalam larutan natrium fluorida 1∙10-3 M agar elektrod fluorida selektif ion sama-sama sensitif kepada kedua-dua ion, jika pekali selektiviti elektrodnya?
Penyelesaian.
Sejak itu
Ini bermakna kepekatan ion nitrat dalam larutan yang dianalisis melebihi 0.5 mol/l mempunyai kesan yang ketara ke atas penentuan ion fluorida dalam larutan milimolarnya.
Contoh klasik elektrod selektif ion membran pepejal ialah elektrod kaca dengan fungsi hidrogen yang digunakan untuk mengukur kepekatan ion hidrogen dalam larutan (elektrod pH kaca). Untuk elektrod sedemikian, membran adalah kaca khas komposisi tertentu, dan elektrolit dalaman ialah larutan asid hidroklorik 0.1 M:
Ag, AgCl | 0.1 M HCl | membran kaca | penyelesaian ujian
Proses pertukaran ion berlaku pada permukaan membran kaca:
SiO-Na+ (kaca) + H+ (larutan) → -SiO-H+ (kaca) + Na+ (larutan)
akibatnya, keseimbangan dinamik diwujudkan antara ion hidrogen dalam kaca dan larutan H+ (kaca) ↔ H+ (larutan), yang membawa kepada kemunculan potensi:
E = const + θ lg a(H+) = const – θ pH
Elektrod kaca dengan kandungan Al2O3 yang tinggi dalam membran mengukur aktiviti ion natrium dalam larutan (elektrod Na kaca, elektrod selektif natrium). Dalam kes ini, larutan dalaman ialah larutan natrium klorida 0.1 M:
Ag, AgCl | 0.1M NaCl | membran kaca | penyelesaian ujian
Pada permukaan membran kaca elektrod selektif natrium, keseimbangan diwujudkan antara ion natrium dalam kaca dan larutan Na + (kaca) ↔ Na + (larutan), yang membawa kepada kemunculan potensi:
E = const + θ lg a(Na+) = const – θ pNa
Elektrod yang paling sempurna dengan membran kristal ialah elektrod selektif fluorida, yang membrannya diperbuat daripada plat kristal tunggal lanthanum fluorida (LaF3), diaktifkan untuk meningkatkan kekonduksian dengan fluorida europium (EuF 2):
Ag, AgCl | 0.1 M NaCl, 0.1 M NaF | LaF 3 (EuF 2) | penyelesaian ujian
Potensi elektrod fluorida ditentukan oleh proses pertukaran ion pada permukaannya F- (membran) ↔ F- (larutan):
E = const – θ lg a(F-)= const + θ pF
Nilai pemalar dan cerun fungsi elektrod θ untuk elektrod selektif ion ditentukan daripada lengkung penentukuran E ÷ pX sebagai segmen pada paksi-y dan tangen bagi cerun garis lurus, masing-masing. Untuk elektrod pH kaca, operasi ini digantikan dengan pelarasan instrumen (meter pH) menggunakan larutan penimbal standard dengan nilai pH yang diketahui dengan tepat.
Pandangan skematik elektrod kaca dan fluorida-selektif ditunjukkan dalam rajah:
Dipasangkan dengan elektrod penunjuk untuk mengukur potensinya (emf sel galvanik), elektrod rujukan dengan potensi yang diketahui dan stabil digunakan, yang tidak bergantung pada komposisi larutan ujian. Elektrod rujukan yang paling biasa digunakan ialah perak klorida dan elektrod calomel. Kedua-dua elektrod tergolong dalam elektrod jenis kedua dan dicirikan oleh kestabilan yang tinggi dalam operasi.
Potensi perak klorida dan elektrod kalomel bergantung kepada aktiviti (kepekatan) ion klorida (pada T= 298 K dan γ → 1):
Sebagai elektrod rujukan, elektrod dengan larutan tepu kalium klorida paling kerap digunakan - pada 250C, potensi elektrod rujukan perak klorida tepu ialah +0.201 V, dan elektrod calomel tepu ialah +0.247 V (berbanding dengan elektrod hidrogen standard ). Potensi untuk elektrod rujukan perak klorida dan calomel yang mengandungi larutan kalium klorida 1 M dan 0.1 M boleh didapati dalam jadual rujukan.
Pandangan skematik perak klorida tepu dan elektrod rujukan calomel ditunjukkan dalam rajah:
Elektrod rujukan perak klorida (a) dan calomel (b)
1 - gentian asbestos memberikan sentuhan dengan penyelesaian yang dianalisis
2 - larutan KCl (tepu)
3 - lubang sentuhan
4 - Larutan KCl (tepu), AgCl (pepejal)
5 - lubang untuk menyuntik larutan KCl
6 - tampal daripada campuran Hg2Cl2, Hg dan KC1 (tepu)
Analisis potensiometri digunakan secara meluas untuk menentukan secara langsung aktiviti (kepekatan) ion dalam larutan dengan mengukur potensi keseimbangan elektrod penunjuk (emf sel galvanik) - potensiometri langsung (ionometri), serta untuk menunjukkan titik akhir pentitratan ( ktt) dengan menukar potensi elektrod penunjuk semasa pentitratan ( pentitratan potensiometri).
Dalam semua helah potensiometri langsung pergantungan elektrod penunjuk pada aktiviti (kepekatan) ion yang ditentukan digunakan, yang diterangkan oleh persamaan Nernst. Keputusan analisis membayangkan penentuan kepekatan bahan, dan bukan aktivitinya, yang mungkin apabila nilai pekali aktiviti ion adalah sama dengan kesatuan (γ → 1) atau nilai malarnya (kekuatan ionik malar bagi penyelesaian), oleh itu, dalam penaakulan lanjut, hanya pergantungan konsentrasi digunakan.
Kepekatan ion yang ditentukan boleh dikira daripada potensi eksperimen yang ditemui elektrod penunjuk, jika komponen malar diketahui untuk elektrod (potensi piawai E 0) dan kecuraman fungsi elektrod θ . Dalam kes ini, sel galvanik dibentuk, terdiri daripada elektrod penunjuk dan elektrod rujukan, EMFnya diukur, potensi elektrod penunjuk (berbanding dengan SHE) dan kepekatan ion yang ditentukan dikira.
AT keluk penentukuran kaedah sediakan satu siri penyelesaian piawai dengan kepekatan ion yang diketahui untuk ditentukan dan kekuatan ionik yang tetap, ukur potensi elektrod penunjuk berbanding elektrod rujukan (emf sel galvanik) dalam larutan ini, dan bina berasaskan pergantungan pada data yang diperolehi E÷ hlm DARI(A) (plot penentukuran). Kemudian ukur potensi elektrod penunjuk dalam larutan yang dianalisis E x (di bawah keadaan yang sama) dan tentukan p mengikut jadual DARI x(A) dan hitung kepekatan analit dalam larutan yang dianalisis.
AT kaedah piawai (perbandingan). mengukur potensi elektrod penunjuk dalam larutan yang dianalisis ( E x) dan dalam larutan piawai analit ( E st). Pengiraan kepekatan ion yang ditentukan dijalankan berdasarkan persamaan Nernst untuk sampel yang dianalisis dan sampel piawai. Kecerunan fungsi elektrod untuk elektrod penunjuk θ
menggunakan kaedah tambahan pertama mengukur potensi elektrod penunjuk dalam larutan yang dianalisis ( E x), kemudian tambahkan padanya isipadu tertentu larutan piawai analit dan ukur potensi elektrod dalam larutan yang terhasil dengan penambahan ( E x+d). Pengiraan kepekatan ion yang ditentukan dijalankan berdasarkan persamaan Nernst untuk sampel yang dianalisis dan sampel dengan bahan tambahan. Kecerunan fungsi elektrod untuk elektrod penunjuk θ mesti diketahui atau ditentukan terlebih dahulu daripada keluk penentukuran.
Pada pentitratan potensiometri ukur dan rekod EMF sel elektrokimia (potensi elektrod penunjuk) selepas menambah setiap bahagian titran. Kemudian, mengikut keputusan yang diperoleh, lengkung pentitratan dibina - integral dalam koordinat E ÷ V(а) dan pembezaan dalam koordinat ∆ E/∆V ÷ V (b), dan tentukan titik akhir pentitratan ( ktt) secara grafik:
Dalam pentitratan potensiometri, semua jenis tindak balas kimia utama digunakan - asid-bes, redoks, pemendakan dan kompleksasi. Ia tertakluk kepada keperluan yang sama seperti dalam titrimetri visual, ditambah dengan kehadiran elektrod penunjuk yang sesuai untuk merekodkan perubahan dalam kepekatan ion penentu potensi semasa pentitratan.
Ralat penentuan semasa pentitratan potensiometri ialah 0.5-1%, yang jauh lebih rendah daripada pengukuran potensiometri langsung (2-10%), bagaimanapun, had pengesanan yang lebih tinggi diperhatikan - lebih daripada 10 -4 mol / l.
Coulometri
Coulometri menggabungkan kaedah analisis berdasarkan mengukur jumlah elektrik yang dibelanjakan untuk tindak balas elektrokimia. Tindak balas elektrokimia membawa kepada penukaran elektrokuantitatif (pengoksidaan atau pengurangan) analit pada elektrod kerja (koulometri langsung) atau kepada penghasilan reagen perantaraan (titran) yang bertindak balas secara stoikiometrik dengan analit (koulometri tidak langsung, titrasi koulometri).
Kaedah Coulometrik adalah berdasarkan hukum Faraday, yang mewujudkan hubungan antara jumlah bahan tertukar elektrik (teroksida atau berkurang) dan jumlah elektrik yang digunakan dalam kes ini:
di mana m ialah jisim bahan tertukar elektrik, g; Q ialah jumlah elektrik yang dibelanjakan untuk penukaran elektro bahan, C; F- Nombor Faraday, sama dengan jumlah elektrik yang diperlukan untuk penukaran elektro bagi satu mol bersamaan bahan, 96500 C/mol; M ialah jisim molar bahan, g/mol; n ialah bilangan elektron yang terlibat dalam tindak balas elektrokimia.
Keadaan yang diperlukan untuk menjalankan analisis koulometrik ialah penggunaan elektrik yang hampir lengkap untuk transformasi analit, iaitu, tindak balas elektrokimia mesti diteruskan tanpa proses sampingan dengan keluaran semasa 100%.
Dalam amalan, analisis coulometrik dilaksanakan dalam dua versi - pada potensi tetap ( koulometri potensiostatik) dan pada arus malar ( koulometri amperostatik).
Koulometri potensiostatik digunakan untuk langsung ukuran koulometrik, apabila bahan yang ditentukan secara langsung tertakluk kepada elektrolisis. Dalam kes ini, potensi elektrod kerja menggunakan potensiostat dikekalkan malar dan nilainya dipilih berdasarkan lengkung polarisasi di kawasan arus had analit. Dalam proses elektrolisis pada potensi malar, kekuatan arus berkurangan mengikut penurunan kepekatan bahan elektroaktif mengikut undang-undang eksponen:
di mana Ι - kekuatan semasa pada satu masa t, TETAPI; Ι 0 – kekuatan semasa pada saat awal elektrolisis, A; k adalah pemalar bergantung kepada keadaan elektrolisis.
Elektrolisis dijalankan sehingga arus baki dicapai Ι , yang nilainya ditentukan oleh ketepatan yang diperlukan - untuk ralat 0.1% yang boleh diterima, elektrolisis boleh dianggap lengkap apabila Ι = 0,001Ι 0 . Untuk mengurangkan masa elektrolisis, elektrod kerja permukaan yang besar harus digunakan dengan kacau intensif larutan yang dianalisis.
Jumlah tenaga elektrik Q, yang diperlukan untuk penukaran elektro analit, ditentukan oleh persamaan:
Jumlah tenaga elektrik boleh ditentukan dengan mengukur kawasan di bawah lengkung masa semasa menggunakan penyepadu mekanikal atau elektronik, atau menggunakan coulometer kimia. coulometer ialah sel elektrolitik di mana tindak balas elektrokimia stoikiometri yang diketahui berjalan dengan kecekapan arus 100%. Coulometer disambungkan secara bersiri dengan sel coulometrik yang sedang dikaji, oleh itu, semasa elektrolisis, jumlah elektrik yang sama mengalir melalui kedua-dua sel. Jika, pada akhir elektrolisis, jumlah (jisim) bahan yang terbentuk dalam coulometer diukur, maka mengikut hukum Faraday, jumlah elektrik boleh dikira. Yang paling biasa digunakan ialah coulometer perak, tembaga dan gas.
Koulometri amperostatik digunakan untuk pentitratan koulometrik pada arus terus, di mana analit bertindak balas dengan titran, yang terbentuk akibat tindak balas elektrokimia pada elektrod kerja, dan oleh itu, dipanggil titran terjana elektrik.
Untuk memastikan kecekapan semasa 100%, lebihan bahan tambahan yang ketara diperlukan, dari mana titran dihasilkan, yang menghapuskan berlakunya tindak balas bersaing pada elektrod kerja. Dalam kes ini, titran dijana dalam jumlah yang setara dengan analit, dan jumlah elektrik yang dibelanjakan untuk penjanaan titran boleh digunakan untuk mengira kandungan analit.
Jumlah tenaga elektrik Q dalam coulometri pada arus malar Ι dikira dengan formula:
di mana t– masa elektrolisis, untuk penentuan hampir semua kaedah untuk menetapkan titik akhir dalam titrimetri adalah sesuai (visual - penunjuk, instrumental - potensiometri, amperometri, fotometri). Dengan kekuatan semasa dalam ampere dan masa elektrolisis dalam beberapa saat, kita mendapat jumlah elektrik dalam coulomb (contoh).
Contoh. Pentitratan coulometrik bagi larutan asid askorbik dengan iodin yang dihasilkan daripada kalium iodida dengan arus 5.00 mA mengambil masa 8 min 40 saat. Kira jisim asid askorbik dalam larutan yang dianalisis. Cadangkan cara untuk menetapkan titik akhir pentitratan.
Penyelesaian. Jumlah elektrik yang dibelanjakan untuk pengoksidaan iodida dan, oleh itu, asid askorbik ialah:
Q = saya t= 5.00∙10 -3 ∙520 = 2.60 C.
Asid askorbik dioksidakan oleh iodin kepada asid dehidroaskorbik dengan pembebasan dua elektron (C 6 H 8 O 6 - 2 e→ C 6 H 6 O 6 + 2H +), maka mengikut hukum Faraday:
Titik akhir titrasi ditentukan oleh kemunculan lebihan iodin dalam larutan. Oleh itu, ia boleh diperbaiki secara visual dengan bantuan kanji yang ditambahkan pada larutan yang dianalisis (kemunculan warna biru), secara amperemetrik dengan merkuri yang jatuh atau mikroelektrod platinum dengan penampilan arus mengehadkan iodin, secara potensiometrik dengan peningkatan mendadak dalam potensi elektrod platinum.
Voltammetri
Kaedah analisis voltammetrik adalah berdasarkan penggunaan fenomena polarisasi mikroelektrod, mendapatkan dan mentafsir lengkung voltan arus (polarisasi) yang mencerminkan pergantungan arus pada voltan yang digunakan. Keluk voltan semasa (voltammogram) membolehkan anda memperoleh maklumat kualitatif dan kuantitatif secara serentak mengenai bahan yang dikurangkan atau teroksida pada mikroelektrod (depolarizer), serta tentang sifat proses elektrod. Voltammetri moden ialah kaedah yang sangat sensitif dan nyata untuk penentuan bahan, sesuai untuk analisis pelbagai objek yang bersifat bukan organik dan organik, termasuk farmaseutikal. Kepekatan minimum yang boleh dikesan dalam voltammetri mencapai nilai 10 -8 mol/l dengan ralat kaedah kurang daripada 5%. Voltammetri di bawah keadaan eksperimen yang optimum memungkinkan untuk menentukan beberapa komponen secara serentak dalam penyelesaian yang dianalisis.
Voltametri menggunakan dua elektrod - pekerja elektrod boleh polarisasi dengan permukaan kecil (mikroelektrod penunjuk) dan bantu elektrod tidak boleh kutub dengan permukaan yang besar (elektrod rujukan). Elektrod kerja ialah mikroelektrod yang diperbuat daripada merkuri (elektrod titisan merkuri, RCE), platinum (PE) dan bahan karbon konduktif (grafit, karbon berkaca).
Apabila arus terus melalui sel elektrolitik, proses itu dicirikan oleh hubungan (hukum Ohm untuk larutan elektrolit):
E \u003d Ea - Ek + IR
di mana E ialah voltan luaran yang digunakan; Ea ialah potensi anod; Ek ialah potensi katod; saya- arus dalam litar; R ialah rintangan dalaman sel elektrolitik.
Semasa pengukuran voltammetri, larutan yang dianalisis mengandungi elektrolit acuh tak acuh (latar belakang) kepekatan tinggi (100 kali atau lebih tinggi daripada kepekatan analit - rintangan larutan adalah rendah), dan arus dalam voltammetri tidak melebihi 10 -5 A, oleh itu, penurunan voltan dalam sel IR boleh diabaikan.
Oleh kerana dalam voltammetri salah satu elektrod (tambahan) tidak terpolarisasi dan potensi untuknya kekal malar (ia boleh diambil sama dengan sifar), voltan yang digunakan pada sel menunjukkan dirinya dalam perubahan potensi hanya elektrod kerja, dan kemudian E = Ea untuk mikroanod yang berfungsi ( polarisasi anodik) dan E =-Ek untuk mikrokatod yang berfungsi ( polarisasi katodik). Oleh itu, lengkung arus-voltan yang direkodkan mencerminkan proses elektrokimia yang berlaku hanya pada elektrod kerja. Sekiranya terdapat bahan dalam larutan yang boleh dikurangkan atau dioksidakan secara elektrokimia, maka apabila voltan berubah secara linear digunakan pada sel, voltammogram mempunyai bentuk gelombang 1 (jika tiada tindak balas elektrokimia, pergantungan arus pada voltan adalah linear 2 mengikut hukum Ohm):
Bahagian voltammetri di mana RCE berfungsi sebagai mikroelektrod yang berfungsi dipanggil polarografi, sebagai penghormatan kepada ahli elektrokimia Czech J. Gejrovsky, yang mencadangkan kaedah ini pada tahun 1922. Voltammogram yang diperolehi dalam sel dengan elektrod merkuri yang jatuh dipanggil polarogram.
Untuk mendaftar polarogram klasik, sel dengan RCE (elektrod kerja) dan elektrod calomel tepu (elektrod tambahan, elektrod rujukan) disambungkan kepada sumber voltan malar dan potensi ditukar pada kadar 2–5 mV/s.
Elektrod merkuri yang jatuh hampir boleh dipolarisasi dengan sempurna dalam pelbagai potensi, terhad di kawasan anod oleh tindak balas elektrod pengoksidaan merkuri (+0.4 V), dan di kawasan katod oleh tindak balas pengurangan ion hidrogen (dari -1 hingga -1.5 V). , bergantung kepada keasidan medium) atau kation latar belakang (dari -2 V untuk kation logam alkali kepada -2.5 V untuk R 4 N +). Ini memungkinkan untuk mengkaji dan menentukan bahan RCE yang dikurangkan pada potensi negatif yang sangat tinggi, yang mustahil pada elektrod yang diperbuat daripada bahan lain. Perlu diingat bahawa selepas ini, nilai potensi diberikan relatif kepada elektrod kalomel tepu dan, jika perlu, boleh dikira semula berkenaan dengan elektrod rujukan lain, sebagai contoh, klorida perak tepu.
Sebelum mendaftarkan polarogram pada RCE, adalah perlu untuk mengeluarkan oksigen terlarut, kerana ia adalah elektroaktif di kawasan potensi negatif, memberikan dua gelombang pemulihan pada -0.2 dan -0.9 V. Ini boleh dilakukan dengan menepukan larutan dengan gas lengai (nitrogen, argon, helium). Oksigen dikeluarkan daripada larutan alkali menggunakan natrium sulfit (O 2 + 2Na 2 SO 3 → 2Na 2 SO 4).
Polarogram klasik (gelombang polarografi) dalam bentuk ideal dibentangkan di bawah:
Ciri-ciri utama gelombang polarografi ialah magnitud arus resapan ( saya e, μA), potensi separuh gelombang ( E 1/2, V) - potensi di mana arus adalah sama dengan separuh penyebaran, dan cerun bahagian menaik (0.059 / n ialah kecuraman fungsi elektrod). Parameter ini memungkinkan untuk menggunakan polarografi sebagai kaedah analisis (kekuatan semasa adalah berkadar dengan kepekatan) dan penyelidikan (potensi separuh gelombang dan fungsi elektrod bergantung pada sifat bahan).
Dalam bahagian awal gelombang polarografi (A-B), arus meningkat dengan sangat perlahan dengan perubahan potensi - inilah yang dipanggil arus baki (saya ost) . Sumbangan utama kepada arus sisa dibuat oleh pembentukan lapisan elektrik berganda ( mengecas arus), yang tidak boleh dikecualikan dan nilainya meningkat dengan potensi yang semakin meningkat. Sebutan kedua bagi arus baki ialah arus akibat kekotoran elektroaktif, yang boleh dikurangkan dengan menggunakan reagen tulen dan air.
Apabila sampai ke titik B ( melepaskan potensi– semasa pengurangan di katod, potensi pelepasan dipanggil potensi pemulihan E vos, semasa pengoksidaan di anod - potensi pengoksidaan E ok), tindak balas elektrokimia bermula pada elektrod, di mana bahan elektroaktif (depolarizer) masuk, akibatnya arus meningkat secara mendadak (bahagian B-C) ke nilai had tertentu, kemudian kekal secara praktikal tetap (bahagian C-D) . Arus yang sepadan dengan bahagian ini dipanggil had semasa(saya pr), dan perbezaan antara arus pengehad dan baki ialah arus resapan (saya d = saya dan lain-lain - saya ost). Dalam bahagian C-D, dengan peningkatan potensi, arus pengehad dan baki meningkat sedikit, dan nilai arus resapan kekal malar. Kenaikan arus pada titik G adalah disebabkan oleh tindak balas elektrokimia baru (contohnya, pengurangan kation elektrolit penyokong).
Arus resapan mendapat namanya kerana fakta bahawa dalam julat potensi yang diberikan, akibat tindak balas elektrokimia, ketiadaan depolarizer yang hampir lengkap diperhatikan dalam lapisan elektrod hampir dan pengayaannya dengan bahan berlaku disebabkan oleh resapan depolarizer dari kedalaman larutan, di mana kepekatannya kekal malar. Oleh kerana kadar resapan di bawah keadaan khusus ini kekal malar, arus resapan juga mengekalkan nilai malarnya.
Kebergantungan arus resapan pada kepekatan depolarizer untuk r.c.e. dinyatakan oleh persamaan Ilkovich:
I d = 605nD 1/2 m 2/3 t 1/6 s
di mana D ialah pekali resapan bagi ion elektroaktif; n ialah bilangan elektron yang terlibat dalam tindak balas; m 2/3 t 1/6 - ciri kapilari dari mana merkuri mengalir; c ialah kepekatan analit (depolarizer).
Apabila bekerja dengan kapilari dan depolarizer yang sama, nilai 605nD 1/2 m 2/3 t 1/6 = const, oleh itu, terdapat hubungan linear antara ketinggian gelombang dan kepekatan bahan
Analisis polarografi kuantitatif adalah berdasarkan hubungan linear ini. Hubungan antara potensi elektrod dan arus yang muncul diterangkan oleh persamaan gelombang polarografi (persamaan Ilkovich-Heyrovskiy):
di mana E dan I adalah, masing-masing, potensi dan magnitud arus untuk titik tertentu lengkung polarografi; I d - magnitud arus resapan; E 1/2 - potensi separuh gelombang.
E 1/2 ialah potensi di mana arus sama dengan separuh I d dicapai. Ia tidak bergantung kepada kepekatan depolarizer. E 1/2 adalah sangat hampir dengan potensi redoks biasa sistem (Eo), iaitu, ia adalah ciri kualitatif yang hanya ditentukan oleh sifat ion yang dikurangkan dan dengan mana ia adalah mungkin untuk mewujudkan komposisi kualitatif penyelesaian yang dianalisis.
Polarogram (voltammogram) mengandungi maklumat analisis yang berharga - potensi separuh gelombang E 1/2 ialah ciri kualitatif depolarizer (isyarat analisis kualitatif), manakala arus resapan saya e berkaitan secara linear dengan kepekatan analit dalam isipadu larutan yang dianalisis (isyarat analisis kuantitatif) – saya d = KC.
Nilai E 1/2 boleh dikira daripada persamaan gelombang polarografi atau ditakrifkan secara grafik:
Nilai yang ditemui E 1/2, dengan mengambil kira elektrolit latar belakang yang digunakan, memungkinkan untuk mengenal pasti depolarizer berdasarkan data jadual. Sekiranya terdapat beberapa bahan dalam larutan yang dianalisis, potensi separuh gelombang yang berbeza lebih daripada 0.2 V, maka polarogram tidak akan mempunyai satu gelombang, tetapi beberapa - mengikut bilangan zarah elektroaktif. Dalam kes ini, perlu diingat bahawa pengurangan (pengoksidaan) zarah berganda boleh berlaku dalam langkah-langkah, menimbulkan beberapa gelombang.
Untuk mengecualikan pergerakan bahan ke elektrod disebabkan oleh perolakan terma dan mekanikal (pencampuran), pengukuran dijalankan dalam larutan termostat dan tanpa adanya pencampuran. Penghapusan daya tarikan elektrostatik depolarizer oleh medan elektrod (penghijrahan) difasilitasi oleh lebihan besar elektrolit latar belakang yang tidak aktif secara elektrik, yang ionnya melindungi cas elektrod, mengurangkan daya penggerak penghijrahan kepada hampir sifar.
Apabila menggunakan elektrod jatuh merkuri, polarogram menunjukkan ayunan semasa(pertambahan dan penurunan sedikit berkala). Setiap ayunan tersebut sepadan dengan kemunculan, pertumbuhan, dan detasmen titisan merkuri daripada kapilari mikroelektrod. Polarograf mempunyai peranti untuk menghapuskan ayunan.
Polarogram boleh diherotkan oleh maksima polarografi- peningkatan mendadak dalam arus melebihi nilai hadnya dengan penurunan seterusnya:
Kemunculan maxima adalah disebabkan oleh pencampuran larutan akibat pergerakan permukaan titisan merkuri disebabkan oleh pengagihan caj yang tidak sekata, dan, dengan itu, tegangan permukaan (maksimum jenis pertama), sebagai serta kemunculan pusaran apabila merkuri mengalir keluar dari kapilari (maksima jenis kedua). Maksima memesongkan polarogram dan menjadikannya sukar untuk ditafsir. Untuk mengeluarkan puncak jenis pertama, surfaktan diperkenalkan (contohnya, agar-agar, gelatin, camphor, fuchsin, surfaktan sintetik), yang, apabila diserap pada permukaan titisan merkuri, menyamakan ketegangan permukaan dan menghilangkan pergerakan bahan. lapisan permukaan merkuri. Untuk mengeluarkan maksima jenis II, ia adalah mencukupi untuk mengurangkan tekanan merkuri dalam kapilari dengan menurunkan ketinggian tiang merkuri.
Voltammetri dengan elektrod kerja pepejal berbeza daripada polarografi dengan penggunaan RCE dengan julat polarisasi mikroelektrod yang berbeza. Seperti yang ditunjukkan di atas, disebabkan oleh overvoltage hidrogen yang tinggi di atasnya, elektrod merkuri yang jatuh boleh digunakan di kawasan potensi negatif yang tinggi, tetapi disebabkan oleh pelarutan anodik merkuri pada +0.4 V, ia tidak boleh digunakan untuk penyelidikan di lapangan. daripada potensi positif. Pada grafit dan platinum, pelepasan ion hidrogen berjalan dengan lebih mudah, oleh itu, kawasan polarisasinya dihadkan oleh potensi negatif yang jauh lebih rendah (masing-masing -0.4 dan -0.1 V). Pada masa yang sama, di kawasan potensi anodik, elektrod platinum dan grafit sesuai sehingga potensi +1.4 V (kemudian tindak balas elektrokimia pengoksidaan oksigen air 2H 2 O - 4 e→ О 2 + 4Н +), yang menjadikannya sesuai untuk penyelidikan dalam julat potensi positif.
Berbeza dengan RCE, semasa rakaman voltammogram, permukaan mikroelektrod pepejal tidak diperbaharui dan mudah tercemar oleh produk tindak balas elektrod, yang membawa kepada penurunan dalam kebolehulangan dan ketepatan keputusan; oleh itu, sebelum merakam setiap voltammogram, permukaan mikroelektrod hendaklah dibersihkan.
Elektrod pepejal pegun tidak menemui aplikasi yang meluas dalam voltammetri kerana pembentukan arus pengehad yang perlahan, yang membawa kepada herotan bentuk voltammogram, bagaimanapun, pada mikroelektrod berputar keadaan untuk resapan pegun timbul dalam lapisan hampir-elektrod; oleh itu, kekuatan semasa ditubuhkan dengan cepat dan voltammogram mempunyai bentuk yang sama seperti dalam kes RCE.
Nilai arus resapan mengehadkan pada elektrod cakera berputar (tanpa mengira bahan) diterangkan oleh persamaan resapan perolakan (Levich):
I d = 0.62nFSD 2/3 w 1/2 n -1/6 s
di mana n ialah bilangan elektron yang terlibat dalam proses elektrod;
F ialah nombor Faraday (96500 coulomb);
S ialah luas elektrod;
D ialah pekali resapan depolarizer;
w ialah halaju sudut elektrod;
n ialah kelikatan kinematik larutan ujian;
c ialah kepekatan depolarizer, mol/l.
Sekiranya sukar untuk menguraikan polarogram, kaedah "saksi" digunakan - selepas mendaftarkan polarogram penyelesaian yang dianalisis, penyelesaian standard sebatian yang dicadangkan ditambah kepadanya secara bergilir-gilir dalam sel elektrolitik. Jika andaian itu betul, maka ketinggian gelombang bahan yang sepadan meningkat, jika andaian tidak betul, gelombang tambahan akan muncul pada potensi yang berbeza.
Kepekatan depolarizer dalam larutan yang dianalisis boleh ditentukan oleh kaedah graf penentukuran, kaedah piawai (perbandingan), dan kaedah tambahan. Dalam kes ini, dalam semua kes, penyelesaian standard harus digunakan, komposisi yang sedekat mungkin dengan komposisi penyelesaian yang dianalisis, dan syarat untuk merekodkan polarogram harus sama. Kaedah-kaedah tersebut boleh digunakan dalam julat kepekatan di mana pergantungan berkadar terus arus resapan pada kepekatan depolarizer diperhatikan dengan ketat. Dalam amalan, dalam penentuan kuantitatif, sebagai peraturan, magnitud arus resapan tidak tetap dalam μA, tetapi ketinggian gelombang polarografi diukur. h, seperti yang ditunjukkan dalam rajah sebelumnya, yang juga merupakan fungsi kepekatan linear h = KC.
Oleh kaedah lengkung penentukuran daftar polarogram bagi satu siri penyelesaian piawai dan bina graf penentukuran dalam koordinat h÷C(atau saya d ÷ DARI), yang mana untuk nilai yang ditemui h x dalam larutan yang dianalisis cari kepekatan analit di dalamnya DARI X.
AT kaedah piawai (perbandingan). di bawah keadaan yang sama, polarogram bagi larutan yang dianalisis dan piawai analit direkodkan dengan kepekatan DARI x dan DARI st, maka:
menggunakan kaedah tambahan pertama, polarogram larutan yang dianalisis direkodkan dengan isipadu V x dengan kepekatan DARI x dan ukur ketinggian gelombang h x. Kemudian isipadu tertentu larutan piawai analit ditambah kepada sel elektrolitik kepada larutan yang dianalisis. V d dengan tumpuan DARI d (sebaik-baiknya V x>> V d dan DARI X<DARI e) merekodkan polarogram larutan dengan kepekatan DARI x + d dan ukur ketinggian gelombang yang diterima h x+d. Transformasi mudah membenarkan penggunaan data ini untuk mengira kepekatan analit dalam larutan yang dianalisis (contoh).
Contoh. Polarografi 10.0 ml larutan nikotinamida menghasilkan gelombang dengan ketinggian 38 mm. Selepas menambah 1.50 ml larutan piawai yang mengandungi 2.00 mg/ml nikotinamida kepada larutan ini, gelombang meningkat kepada 80.5 mm. Kira kandungan ubat (mg/ml) dalam larutan yang dianalisis.
Penyelesaian. Ketinggian gelombang nikotinamida dalam larutan yang dianalisis h x mengikut persamaan Ilkovich adalah sama dengan:
dan selepas menambah penyelesaian piawai ( h x+d):
Jika kita membahagikan sebutan persamaan pertama dengan sebutan dengan yang kedua, kita dapat:
Menyelesaikan persamaan untuk DARI x dan menggantikan nilai kuantiti daripada keadaan masalah.
Kaedah elektrokimia– yang paling dinamik berkembang dari segi aplikasinya dalam pemantauan alam sekitar. Selalunya, sistem MOS menggunakan voltammetri (termasuk polarografi), potensiometri (termasuk ionometri), koulometri dan konduktometri.
Kaedah analisis elektrokimia menggunakan pergantungan pelbagai sifat elektrik medium pada kandungan kuantitatif dan komposisi kualitatif bahan yang dianalisis di dalamnya:
· ubah kapasiti elektrod bergantung kepada proses fizikokimia yang berlaku dalam bahan ( potensiometrik kaedah), termasuk. tindak balas selektif elektrod selektif ion, secara individu sensitif kepada sejumlah besar kation dan anion ( ionometrik kaedah);
· ubah kekonduksian (semasa) dan kebolehtelapan bahan, bergantung kepada sifat medium dan kepekatan komponennya ( konduktometri dan amperometrik kaedah);
perubahan jumlah elektrik apabila analit memasuki sel elektrokimia ( koulometrik kaedah);
pemulihan sebatian yang dianalisis pada elektrod jatuh atau berputar merkuri, sebagai peraturan, dalam analisis jumlah surih bahan dalam keadaan agregat yang berbeza ( polarografik atau voltammetrik kaedah).
Polarograf semua peranti dalam kumpulan ini mempunyai kepekaan tertinggi, bersamaan dengan 0.005–1 µg/ml sampel.
Voltammetri termasuk sekumpulan kaedah analisis elektrokimia berdasarkan kajian lengkung polarisasi. Kaedah-kaedah ini adalah polarografi dan pentitratan amperometrik - mempunyai pelbagai jenis dan pengubahsuaian. Yang paling biasa arus terus polarografi.
Persediaan polarografi terdiri daripada sumber arus terus, pembahagi voltan, titisan (biasanya merkuri) atau elektrod berputar, dan elektrod tambahan (biasanya juga merkuri atau lain-lain). Untuk mengukur kekuatan semasa, mikroammeter disambungkan ke sistem. Elektrod diletakkan bersama dengan larutan ujian dalam elektrolisis (sel).
Voltan yang digunakan pada sel elektrolitik menyebabkan polarisasi anod dan katod E= f a– f k +iR, di mana i– kekuatan semasa; KEPADA - rintangan penyelesaian; f a dan f k adalah potensi anod dan katod.
Jika kita mengurangkan rintangan larutan dengan menambah elektrolit yang kuat (latar belakang), maka nilainya iR(potensi penurunan dalam larutan) boleh diabaikan.
Potensi anod kekal praktikal semasa operasi sel, kerana ketumpatan arus adalah rendah dan permukaan anod yang agak besar tidak terkutub. Maka potensi katod polarisasi jatuh dengan permukaan kecil akan sama dengan: E= -f k. Selalunya dalam pengukuran polarografi, bukannya lapisan merkuri di bahagian bawah kapal, elektrod calomel tepu yang tidak boleh dipolarisasi digunakan, yang potensinya diandaikan sifar.
Data polarografi diperoleh dengan mengukur arus yang melalui sel elektrolitik sebagai fungsi potensi yang digunakan pada elektrod. Kebergantungan grafik kekuatan semasa pada potensi dipanggil gelombang polarografi ( nasi. 2).
Pada permulaan elektrolisis, dengan nilai EMF yang bertindih yang kecil, kekuatan semasa akan hampir malar dan hanya meningkat dengan perlahan. Ini adalah arus sisa yang dipanggil, yang dikekalkan sepanjang elektrolisis.
nasi. 2. Polarogram larutan zink klorida 10–3 M dan larutan kalium klorida 1 M (lengkung 1) dan larutan kalium klorida 1 M (lengkung 2)
Sebaik sahaja potensi pengurangan ion dicapai (contohnya, untuk ion zink yang ditentukan, ia adalah sama dengan -1.0 V), pelepasannya pada setitik merkuri bermula:
Zn 2+ + 2 + Hg ® Zn (Hg).
Amalgam zink Zn (Hg) cair terbentuk pada katod, yang terurai menjadi juzuknya sebaik sahaja titisan jatuh bersentuhan dengan anod:
Zn (Hg) - 2 ® Zn 2+ + Hg.
Pada potensi pengurangan ion zink, arus meningkat secara mendadak ( nasi. 2), tetapi selepas mencapai nilai tertentu, walaupun peningkatan dalam emf yang digunakan, ia kekal hampir malar. Arus ini dipanggil arus pengehad atau penyebaran, nilainya biasanya berkadar dengan kepekatan analit.
Apabila mengambil polarogram, elektrolit acuh tak acuh dengan kation yang jauh lebih sukar untuk dipulihkan daripada kation yang dianalisis ditambah kepada elektrolit yang dikaji, contohnya, KCl, KNO 3, NH 4 Cl; pada kepekatan 100-1000 kali lebih tinggi daripada kepekatan analit. Elektrolit sedemikian dipanggil "latar belakang". Ia dicipta dalam penyelesaian ujian untuk meningkatkan kekonduksian elektrik dan untuk melindungi medan elektrik elektrod penunjuk (katod). Oleh itu, kation analit tidak tertarik oleh medan elektrik katod, tetapi bergerak ke arahnya kerana resapan.
Ciri yang paling penting bagi polarogram ialah potensi separuh gelombang E 1/2 dan ketinggian gelombang polarografi h(menghadkan arus resapan). Potensi separuh gelombang digunakan dalam kualiti analisis polarografi. Potensi separuh gelombang pelbagai bahan, disusun dalam tertib menaik nilai negatifnya, membentuk apa yang dipanggil "spektrum polarografik". Oleh kerana potensi separuh gelombang amat bergantung pada komposisi penyelesaian (medium yang dianalisis), latar belakang sentiasa ditunjukkan dalam jadual polarografi.
AT kuantitatif Dalam analisis polarografi, kaedah lengkung penentukuran, bahan tambah, perbandingan dan kaedah pengiraan digunakan untuk mengukur kepekatan.
Di antara pelbagai pilihan untuk polarografi, kaedah polarografi nadi pembezaan (DIP ) adalah paling berkesan untuk menyelesaikan masalah pemantauan alam sekitar, terutamanya disebabkan oleh kepekaan yang tinggi. Kaedah DIP memungkinkan untuk menganggarkan kandungan semua bahan yang ditentukan oleh kaedah polarografi klasik. Antara kaedah polarografi lain, terutamanya sesuai untuk analisis surih gelombang persegi polarografi, yang menyediakan had pengesanan yang hampir dengan had pengesanan DIP, tetapi hanya dalam kes proses elektrod boleh balik, dan oleh itu kaedah ini sering digunakan untuk menentukan kesan logam berat. Kaedah DIP juga boleh digunakan untuk menentukan surfaktan yang mengubah kapasitansi lapisan dua elektrik elektrod.
Kaedah boleh digunakan untuk menentukan kandungan mikro ion logam berat. analisis elektrokimia songsang (IEA) atau dengan cara lain, analisis voltammetri pelucutan (IVA ), di mana logam yang akan ditentukan diendapkan terlebih dahulu pada elektrod dan kemudian dibubarkan di bawah kawalan polarografi. Pilihan ini, dalam kombinasi dengan DIP, adalah salah satu kaedah analisis elektrokimia yang paling sensitif. Reka bentuk perkakasan IEA (IVA) adalah agak mudah, yang memungkinkan untuk menjalankan analisis di lapangan, dan stesen kawalan berterusan (pemantauan) automatik juga boleh berfungsi pada prinsip ini.
Kaedah IEA (IVA) menyediakan penentuan Cu, Pb, Bi, Sb, As, Sn In, Ga, Ag, Tl, Cd, Zn, Hg, Au, Ge, Te, Ni, Co dan banyak anion. Kelebihan penting kaedah IEA (IVA) ialah (tidak seperti kaedah lain, seperti spektrometri penyerapan atom, contohnya) keupayaan untuk membezakan ion bebas daripada bentuk kimia terikatnya, yang juga penting untuk menilai sifat fizikokimia bahan yang dianalisis dari sudut pandangan kawalan ekoanalisis (contohnya, semasa menilai kualiti air). Banyak bahan organik juga boleh ditentukan oleh IEA (IVA) selepas pengumpulan penjerapannya pada permukaan elektrod.
Kaedah polarografi juga boleh digunakan untuk menentukan aerosol pelbagai logam di atmosfera dan udara premis industri selepas ia ditangkap pada penapis yang sesuai, diikuti dengan memindahkan pekat ke dalam larutan. Sebatian organik yang terdapat dalam bentuk gas dan wap di atmosfera boleh ditentukan secara polarografi selepas ia diserap oleh larutan yang dipilih khas. Logam dan pelbagai sebatian dalam bahan biologi biasanya ditentukan secara polarografi selepas pengekstrakannya. Semua ukuran polarografi, termasuk IEA (IVA), boleh diautomatikkan sepenuhnya, yang penting apabila melakukan analisis bersiri.
Salah satu aplikasi polarografi yang paling penting ialah penentuan oksigen dalam air. Untuk ini, pengesan amperometrik digunakan yang menjana arus yang berkadar dengan kepekatan oksigen dalam larutan.
Dengan menggunakan enzim pada permukaan membran pengesan, adalah mungkin untuk mendapatkan pelbagai sensor amperometrik enzim yang mudah untuk analisis biokimia dan klinikal. Penderia sedemikian juga digunakan dalam sistem pemantauan alam sekitar.
Elektrod yang beroperasi pada prinsip electrocatalytic sesuai untuk memantau pelbagai gas (SO 2 , H 2 S, CO, NO x) di udara premis industri. Tindak balas elektrokimia gas-gas ini (memainkan peranan sebagai mangkin) yang berlaku pada permukaan elektrod menjana arus dalam sistem elektrod yang secara fungsinya berkaitan dengan kepekatan gas di udara.
Penggunaan polarografi tidak terhad kepada analisis sampel diskret, dan kaedahnya secara beransur-ansur beralih kepada prinsip analisis berterusan gas dan cecair.
Pengesan polarografi voltammetrik berjaya digunakan dalam kromatografi cecair prestasi tinggi (HPLC). Dalam kes ini, gabungan kaedah pemisahan yang sangat selektif dengan kaedah pengesanan sensitif membawa kepada pengembangan ketara julat bahan yang ditentukan oleh kaedah kromatografi (jejak bahan yang sangat toksik, racun herba, ubat-ubatan, perangsang pertumbuhan, dll.).
Butiran kaedah boleh dijelaskan dalam kesusasteraan khusus ,,,,.
Potensiometri- kaedah untuk menentukan kepekatan bahan, berdasarkan pengukuran EMF sel galvanik boleh balik.
Dalam amalan, dua kaedah analisis digunakan: langsung potensiometri untuk menentukan aktiviti zarah, yang boleh dikira menggunakan persamaan Nernst daripada daya gerak elektrik sel galvanik, dan pentitratan potensiometri , di mana perubahan dalam aktiviti bahan kimia semasa proses pentitratan membawa kepada perubahan dalam EMF sel galvanik.
Radas untuk menjalankan pentitratan potensiometri dan untuk potensiometri langsung adalah sama. Litar pengukuran potensiometri termasuk elektrod penunjuk dan elektrod rujukan dengan potensi malar yang stabil, serta peranti sekunder. Gambarajah skematik kaedah ditunjukkan dalam nasi. 3.
1 - elektrod penunjuk; 2 - elektrod rujukan
nasi. 3. Sel potensiometrik
Keupayaan sepasang elektrod adalah malar. Menukar kepekatan analit dalam larutan mengubah EMF litar. Elektrod penunjuk biasanya datang dalam empat jenis, bergantung pada membran yang digunakan, yang memisahkan larutan elektrod daripada larutan ujian: 1) elektrod dengan membran homogen serbuk atau bahan kristal; 2) elektrod dengan membran heterogen, di mana bahan aktif elektrod diedarkan, sebagai contoh, dalam getah silikon; 3) elektrod dengan membran cecair, di mana membran adalah larutan yang didepositkan pada bahan neutral, sebagai contoh, kaca berliang; 4) elektrod kaca dengan komposisi kimia kaca yang berbeza.
Elektrod penunjuk memperoleh potensi larutan di mana ia diletakkan. Bezakan dua baik hati elektrod penunjuk:
1) elektrod acuh tak acuh (tidak boleh dihancurkan semasa elektrolisis);
2) elektrod berubah (mengoksidakan atau mengurangkan) semasa pengukuran.
Peranan elektrod acuh tak acuh(ini kadangkala dipanggil elektrod ketiga jenis) ialah memberi atau menambah elektron, i.e. menjadi konduktor elektrik. Elektrod sedemikian boleh dibuat daripada emas, platinum yang digilap, grafit dan bahan lain. Contoh menukar elektrod (kadangkala dirujuk sebagai elektrod pertama jenis) boleh menjadi plat tembaga, zink dan logam lain, serta elektrod penunjuk quinhydrone dan hidrogen. Elektrod penunjuk juga boleh elektrod membran selektif ion untuk menentukan banyak kation: Li +, Pb +, Cs +, Tl +, NH +, Na +, K +, Ag +, dll. Sebagai elektrod rujukan ( standard elektrod), potensinya kekal malar sepanjang pengukuran, yang paling kerap digunakan, contohnya, elektrod calomel (calomel) normal dan desinormal dengan potensi masing-masing +0.282 V dan +0.334 V, serta elektrod klorida perak tepu dengan potensi +0.201 V.
Dalam kes yang ideal, pengukuran potensiometri langsung EMF sel galvanik boleh disambungkan melalui persamaan Nernst dengan aktiviti zarah yang ditentukan, atau dengan kepekatan, jika pekali aktiviti yang sepadan diketahui:
di mana E 0 – potensi elektrod piawai, V; R ialah pemalar gas; T ialah suhu mutlak; F- Nombor Faraday; n ialah bilangan elektron yang hilang atau diperoleh; , [rehat.] - kepekatan keseimbangan bagi bentuk teroksida, terkurang, masing-masing, mol / dm 3.
Jika kita menggantikan nilai rujukan pemalar dan pergi dari logaritma asli kepada logaritma perpuluhan, maka untuk suhu 25 ° C kita dapat;
Penunjuk yang paling penting dalam mencirikan keadaan OS ialah nilai pH persekitaran ini, definisinya ( pH-metri ) kini biasanya dijalankan menggunakan elektrod penunjuk kaca (mengukur). Untuk pengukuran jangka panjang, reka bentuk khas elektrod kaca telah dibangunkan dengan peranti tambahan yang membersihkan membran kaca. Elektrod kaca yang ditutup dengan membran separa telap dengan filem elektrolit juga berfungsi sebagai asas untuk pelbagai jenis probe ( penderia ) digunakan dalam analisis air dan udara di bawah keadaan pengeluaran untuk beberapa bahan cemar (NH 3 , CO 2 , NO x , SO 2 , H 2 S, dll.).
Proses dalam bidang mencipta elektrod selektif ion (ISE) membolehkan anda mengawal ion F - , I - , Br - , Cl - , CN - , SCN - , NO 3 - , NO 2 - , ClO 4 - , S 2- , Na + , K + Ca 2+ , Ag + , Cu 2+ , Cd 2+ , Pb 2+ dalam julat kepekatan antara 10–2 hingga 10–7 mol/l (kira-kira 1–10–5 mg/ml). Kawalan ISE dicirikan oleh kepantasan, kesederhanaan dan kemungkinan besar untuk pengukuran berterusan. ISE telah dibangunkan yang selektif kepada kelas bahan organik yang luas, serta isomer dalam jisim, surfaktan dan detergennya di udara zon perindustrian dan rejim pengurusan air perusahaan perindustrian.
Potensiometri juga digunakan untuk mengukur potensi redoks pelbagai sistem redoks (O/W) dalam air. Sebagai peraturan, hasil pengukuran sepadan dengan potensi bercampur, kerana biasanya beberapa sistem O/W wujud serentak di dalam air.
Perlu diingatkan bahawa penggunaan penderia berdasarkan oksida logam semikonduktor selektif kimia dan transistor kesan medan selektif ion (HSPT, ISPT) adalah menjanjikan. Selektif dalam sistem ini dicapai dengan memilih komposisi membran dan lapisan yang didepositkan pada gerbang transistor. Sistem ini direndam dalam larutan yang dianalisis, dan perbezaan potensi antara elektrod rujukan dan pintu transistor memodulasi arus yang mengalir antara punca dan longkangnya. Oleh kerana selektiviti membran atau lapisan terdeposit, arus termodulat menjadi fungsi aktiviti komponen penyelesaian yang sepadan. Penderia semikonduktor membentuk asas pemantau-penganalisis pelbagai gas dan wap. Saiz kecil penderia sedemikian memungkinkan untuk menggabungkan agregatnya dalam bentuk mozek pada substrat tunggal, supaya penganalisis diperoleh yang mampu memantau pelbagai jenis bahan berbahaya. Isyarat daripada penderia individu yang disertakan dalam mozek boleh dirakam secara berurutan dan berkala oleh pusat pengukur sistem analisis.
Pembangunan mikroelektronik membolehkan mereka bentuk penganalisis jenis probe padat menggunakan ISE moden. Pada masa yang sama, litar memproses tindak balas daripada objek kawalan alam sekitar, dan juga paparan, boleh dipasang dalam pemegang probe.
Dalam kesusasteraan khas, anda boleh membiasakan diri dengan butiran kaedah,,,.
Coulometrik kaedah analisis ialah pengukuran arus tindak balas elektrod, di mana bahan ujian masuk, memasuki sel coulometrik dengan aliran yang dianalisis. Gambarajah skematik sel coulometrik ditunjukkan dalam nasi. empat.
1 - ruang katod; 2 – ruang anod; 3 - mikroammeter
nasi. empat. Gambar rajah sel coulometrik
Analisis koulometrik adalah berdasarkan mengukur jumlah elektrik yang digunakan untuk mengukur proses elektrokimia yang diberikan dalam sampel tertentu, i.e. dengan syarat output semasa adalah 100%. Ini ialah jumlah elektrik dengan bantuan penyepadu masa semasa yang disambungkan secara bersiri dengan sel pengukur, atau elektrolisis coulometer, di mana proses elektrokimia dijalankan dengan keluaran arus 100%, disertai dengan pelepasan a bahan, yang jumlahnya boleh dipulihkan dengan mudah dan tepat.
Sesuai dengan Hukum Faraday:
m( x)/M(x) = m(k)/M(k),
di mana m(x), m(k) jisim analit X dan bahan yang dilepaskan dalam coulometer, masing-masing; M(x), M(k) ialah jisim molar bagi bahan yang setara X dan bahan yang dibebaskan dalam coulometer, g/mol.
Pengiraan juga boleh dibuat mengikut persamaan yang menerangkan hukum Faraday:
jika semasa analisis kekuatan semasa diukur i, A dan masa t, s dibelanjakan untuk proses elektrokimia.
Dalam pengubahsuaian lain kaedah ini, dipanggil
pentitratan koulometrik
, titran dijana secara elektrolitik dalam larutan yang dianalisis pada arus tertentu. Penggunaan titran dalam tindak balas analisis dibuat oleh cas yang mengalir melalui larutan semasa penjanaan titran sehingga titik kesetaraan dicapai.
Satu daripada kelebihan kaedah coulometrik ialah proses penyeragaman titran selalunya tidak diperlukan, kerana pengiraan adalah berdasarkan pemalar Faraday, i.e. kaedahnya adalah mutlak dan membolehkan anda menganggarkan jumlah analit, dan bukan kepekatannya. Kelemahan coulometri dengan potensi tertentu ialah tempoh prosedur analisis yang berkaitan dengan keperluan untuk melengkapkan elektrolisis. Teknologi komputer memungkinkan untuk mengurangkan masa ini dengan meramalkan tamat elektrolisis melalui pemprosesan matematik keluk masa semasa untuk peringkat awal elektrolisis dan dengan mengira jumlah elektrik atau kepekatan bahan dalam larutan. Apabila menganalisis sampel berbilang komponen, ia boleh digunakan pengimbasan coulometri , di mana potensi elektrolisis diubah secara berterusan atau berperingkat. Untuk sistem sedemikian, pentitratan koulometri adalah lebih baik daripada koulometri langsung, kerana kecekapan arus 100% dalam penjanaan titran boleh dicapai dengan mudah dengan memilih reagen titran yang betul dan komposisi medium kerja. Pentitratan koulometrik boleh digunakan untuk menentukan dari 0.01 hingga 100 mg bahan (kadang-kadang di bawah 1 μg). Isipadu kerja sampel biasanya antara 10 dan 50 ml. Kaedah ini dicirikan oleh ketepatan yang tinggi, ralat relatif tidak melebihi beberapa persepuluh% walaupun dengan pentitratan kulometric kandungan mikrogram. Di bawah keadaan optimum, pentitratan boleh dilakukan dengan jumlah ralat yang sangat kecil iaitu 0.01% (rel.). Pelbagai asid-bes, redoks; pilihan titratan kerpasan dan kompleksometri boleh dijalankan secara koulometrik.
Penganalisis gas koulometrik dan penganalisis akua (“coulometer”) telah dibangunkan dan sedang dihasilkan untuk penentuan sulfur dioksida dan hidrogen sulfida (sulfat dan sulfida), ozon (dan hidrogen peroksida), klorin dalam udara (dan klorin aktif dalam air. ), karbon monoksida dan nitrogen dioksida dalam udara (nitrat dan nitrit dalam air). Coulometri juga digunakan sebagai cara pengesanan elektrokimia dalam kromatografi cecair.
Butiran kaedah boleh didapati dalam kesusasteraan khusus.
Kaedah konduktometri analisis adalah berdasarkan mengukur kekonduksian elektrik larutan. Kaedah analisis konduktometri terdiri daripada mengukur perubahan rintangan larutan elektrolit apabila komponen campuran diserap. Pemasangan konduktometri digunakan, sebagai contoh, untuk menentukan karbon monoksida dan dioksida, wap petrol, ammonia dan lain-lain.
Kekonduksian elektrik adalah timbal balik rintangan R, dimensinya ialah CM (Siemens) i.e. æ = 1/ R.
Kekonduksian elektrik larutan bergantung kepada bilangan ion per unit isipadu larutan, i.e. daripada penumpuan DARI, pada mobiliti ion-ion ini - v. Berdasarkan hubungan yang diketahui
di mana Z ialah jarak antara elektrod; S- kawasan elektrod; k- pekali perkadaran.
Untuk sepasang elektrod tertentu dengan jarak tetap di antara mereka S/Z= const. Kemudian
,
di mana k 1 = k(S/Z).
Apabila mengira dalam konduktometri, konsep "konduksi elektrik" æ 0 digunakan:
Dalam pengiraan, adalah mudah untuk menggunakan kekonduksian elektrik yang setara, yang sama dengan:
di mana P - bilangan mol setara dalam 1 cm 3 larutan. Kekonduksian elektrik yang setara l ¥ pada pencairan tak terhingga adalah sama dengan jumlah mobiliti kation U dan anion v.
Nisbah kekonduksian elektrik setara larutan elektrolit lemah kepada kekonduksian elektrik setara elektrolit ini pada pencairan tak terhingga adalah sama dengan tahap penceraian a elektrolit ini:
Walaupun bukan kekhususan, kaedah ini agak kerap, berbanding kaedah elektrokimia lain, digunakan dalam sistem pemantauan alam sekitar. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa apabila menilai pencemaran, sebagai contoh, air dan atmosfera, bukan peringkat demi peringkat, tetapi kawalan keluaran (akhir) proses perindustrian adalah mungkin. Oleh kerana kekonduksian elektrik air yang sangat rendah, ia selalunya cukup untuk menganggarkan jumlah kandungan bahan cemar, iaitu apa yang disediakan oleh konduktometri. Contoh biasa penggunaan kaedah konduktometri dalam pemantauan alam sekitar ialah penganalisis detergen dalam air sisa, kepekatan komponen sintetik dalam sistem pengairan, kualiti (kemasinan) air minuman. Penganalisis kekonduksian digunakan untuk pemantauan berterusan terhadap pencemaran udara dan kerpasan, seperti SO 2 dan H 2 SO 4 . Selain daripada konduktometri langsung boleh digunakan untuk mengenal pasti jenis pencemaran tertentu tidak langsung kaedah, yang memberikan anggaran yang sangat berkesan bagi kandungan bahan yang disenaraikan di atas, yang berinteraksi sebelum pengukuran dengan reagen yang dipilih khas dan perubahan berdaftar dalam kekonduksian elektrik hanya disebabkan oleh kehadiran produk yang sepadan dalam tindak balas. Jadi adalah mungkin untuk menentukan oksida nitrogen selepas pengurangan pemangkin doaammonia, serta HCl, HBr dan CO 2 selepas tindak balas awal dengan Ba(OH) 2 atau NaOH. Prinsip penentuan CO 2 yang diterangkan juga boleh digunakan untuk penentuan tidak langsung bahan organik dalam air.
Sebagai tambahan kepada konduktometri klasik, terdapat juga versi frekuensi tingginya ( osilometri ), di mana sistem elektrod penunjuk tidak bersentuhan dengan sampel. Prinsip ini sering dilaksanakan dalam penganalisis konduktometri berterusan.
Kaedah analisis elektrokimia juga diterangkan dalam beberapa penerbitan pendidikan dan khas,,,,.
SASTERA
1. Drugov Yu.S., Rodin A.A.Kimia analisis ekologi.
St Petersburg: 2002. - 464 p.
2. Pashkevich M.A., Shuisky V.F. Pemantauan alam sekitar. Tutorial. Universiti Negeri St. - St. Petersburg, 2002. - 90 p.
3. Cattrall Robert W. penderia kimia. M.: Dunia saintifik, 2000. - 144 p.
4. Turyan Ya.I., Ruvinsky O.E., Zaitsev P.M.Katalimetri polarografi. M.: Kimia, 1998. - 272 p.
5. Budnikov G.K., Maistrenko V.N., Murinov Yu.I. Voltammetri dengan diubah suai dan ultramikroelektrod. M.: Nauka, 1994. - 239s.
6. Brainina Kh.Z., Neiman E.Ya., Slepushkin V.V. Kaedah elektroanalitik penyongsangan. M.: 1988. - 240 hlm.
7. Salikhdzhanova R.F. dan lain-lain. Polarograf dan operasinya dalam analisis dan penyelidikan praktikal. M.: Kimia, 1988. - 192 hlm.
8. Kaplan B.Ya., Pats R.G., Salikhdzhanova R.F. Voltammetri AC. M.: Kimia, 1985. - 264.
9. Bond A.M. Kaedah polarografi dalam kimia analisis. Moscow: Kimia, 1983.
10. Efremenko O.A. Analisis potensiometri. Moscow: MMA im. MEREKA. Sechenov, 1998.
11. Panduan rujukan kepada penggunaan elektrod selektif ion. M.: Mir, 1986.
12. Korita I. Ion, elektrod, membran. M.: Mir, 1983.
13. Nikolsky B.V., Materova E.A. elektrod selektif ion. L.: Kimia, 1980.
14. Efremenko O.A.pentitratan koulometrik. Moscow: MMA im. MEREKA. Sechenov, 1990.
15. Khudyakova T.A., Koreshkov A.P. Kaedah analisis konduktometrik. Buku teks untuk universiti. M.: Sekolah tinggi, 1975. - 207 p.
16. Budnikov G.K., Maistrenko V.N., Vyaselev M.R. Asas elektroanalisis moden. Moscow: Kimia, 2000.
17. Prokhorov G.V. Pengenalan kepada kaedah analisis elektrokimia. M.: Rumah Penerbitan Universiti Negeri Moscow, 1991. - 97 p.
18. Kaedah Elektroanalisis dalam Kawalan Alam Sekitar. / Ed. R. Kalvoda, R. Zyka, K. Shtulik et al. M.: Kimia, 1990. - 240 p.
19. Plambeck J.Kaedah analisis elektrokimia. Asas teori dan aplikasi./ Per. dari bahasa Inggeris. M.: Mir, 1986.
Kaedah analisis elektrokimia adalah berdasarkan pengukuran potensi, kekuatan arus dan ciri-ciri lain semasa interaksi analit dengan arus elektrik.
Kaedah elektrokimia dibahagikan kepada tiga kumpulan:
¨ kaedah berdasarkan tindak balas elektrod yang berlaku tanpa ketiadaan arus (potensiometri);
¨ kaedah berdasarkan tindak balas elektrod yang berlaku di bawah pengaruh arus (voltammetri, coulometri, elektrogravimetri);
¨ kaedah berdasarkan pengukuran tanpa tindak balas elektrod (konduktometri - pentitratan frekuensi rendah dan osilometri - pentitratan frekuensi tinggi).
Mengikut kaedah penggunaan, kaedah elektrokimia dikelaskan kepada lurus, berdasarkan pergantungan langsung isyarat analitik pada kepekatan bahan, dan tidak langsung(penubuhan titik kesetaraan semasa pentitratan).
Untuk mendaftarkan isyarat analitik, dua elektrod diperlukan - penunjuk dan perbandingan. Elektrod yang potensinya bergantung kepada aktiviti ion yang ditentukan dipanggil penunjuk. Ia mesti bertindak balas dengan cepat dan boleh balik kepada perubahan dalam kepekatan ion yang akan ditentukan dalam larutan. Elektrod yang potensinya tidak bergantung kepada aktiviti ion yang ditentukan dan kekal malar dipanggil elektrod rujukan.
POTENSIOMETRI
Kaedah potensiometri adalah berdasarkan pengukuran daya gerak elektrik sel galvanik boleh balik dan digunakan untuk menentukan kepekatan ion dalam larutan.
Kaedah ini dibangunkan pada akhir abad yang lalu, selepas pada tahun 1889 Walter Nernst memperoleh persamaan yang mengaitkan potensi elektrod dengan aktiviti (kepekatan bahan):
di manakah potensi elektrod piawai, V; 0.059 ialah pemalar termasuk pemalar gas universal (), suhu mutlak dan pemalar Faraday (); ialah bilangan elektron yang mengambil bahagian dalam tindak balas elektrod; dan ialah aktiviti bentuk teroksida dan terkurang bagi bahan itu, masing-masing.
Apabila plat logam direndam dalam larutan, keseimbangan diwujudkan pada antara muka larutan logam
Saya 0 ↔ Saya n+ + nē
dan potensi elektrod berlaku. Potensi ini tidak boleh diukur, tetapi daya gerak elektrik sel galvanik boleh diukur.
Sel galvanik yang disiasat terdiri daripada dua elektrod, yang boleh direndam dalam larutan yang sama (elemen tanpa pemindahan) atau dalam dua penyelesaian komposisi berbeza, mempunyai sentuhan cecair antara satu sama lain (litar pemindahan).
Elektrod yang potensinya bergantung kepada aktiviti ion yang ditentukan dipanggil penunjuk: E \u003d f (c). Elektrod yang potensinya tidak bergantung pada kepekatan ion yang ditentukan dan kekal malar dipanggil elektrod rujukan. Ia digunakan untuk mengukur potensi elektrod penunjuk.
1. Kaedah analisis elektrokimia
2. Potensiometri. Pentitratan potensiometri
3. Konduktometri. Pentitratan konduktometri
4.Coulometri. Pentitratan koulometrik
5. Senarai literatur terpakai
Kaedah analisis elektrokimia
Klasifikasi kaedah analisis elektrokimia
Kaedah elektrokimia adalah berdasarkan pengukuran parameter elektrik fenomena elektrokimia yang berlaku dalam larutan ujian. Pengukuran sedemikian dilakukan menggunakan sel elektrokimia, yang merupakan bekas dengan penyelesaian yang disiasat, di mana elektrod diletakkan. Proses elektrokimia dalam larutan disertai dengan penampilan atau perubahan dalam beza keupayaan antara elektrod atau perubahan dalam magnitud arus yang melalui larutan.
Kaedah elektrokimia dikelaskan bergantung kepada jenis fenomena yang diukur semasa analisis. Secara umum, terdapat dua kumpulan kaedah elektrokimia:
1. Kaedah tanpa menindih potensi luar, berdasarkan pengukuran beza keupayaan yang berlaku dalam sel elektrokimia yang terdiri daripada elektrod dan bekas dengan larutan ujian. Kumpulan kaedah ini dipanggil potensiometrik. Dalam kaedah potensiometri, pergantungan potensi keseimbangan elektrod pada kepekatan ion yang terlibat dalam tindak balas elektrokimia pada elektrod digunakan.
2. Kaedah dengan pengenaan potensi luar, berdasarkan pengukuran: a) kekonduksian elektrik larutan - konduktometri; b) jumlah elektrik yang telah melalui larutan - coulometri; c) pergantungan arus pada potensi yang digunakan - voltammetri; d) masa yang diperlukan untuk berlalunya tindak balas elektrokimia - kaedah kronoelektrokimia(chronovoltammetry, chronoconductometry). Dalam kaedah kumpulan ini, potensi luar digunakan pada elektrod sel elektrokimia.
Elemen utama instrumen untuk analisis elektrokimia ialah sel elektrokimia. Dalam kaedah tanpa pengenaan potensi luar, ia adalah sel galvanik, di mana, disebabkan oleh berlakunya tindak balas redoks kimia, arus elektrik timbul. Dalam sel jenis sel galvanik, dua elektrod bersentuhan dengan larutan yang dianalisis - elektrod penunjuk, potensinya bergantung pada kepekatan bahan, dan elektrod dengan potensi malar - elektrod rujukan, relatif yang mana potensi elektrod penunjuk diukur. Perbezaan potensi diukur dengan peranti khas - potensiometer.
Dalam kaedah dengan potensi luar bertindih, sel elektrokimia, dinamakan demikian kerana elektrolisis berlaku pada elektrod sel di bawah tindakan potensi yang digunakan - pengoksidaan atau pengurangan bahan. Analisis konduktometri menggunakan sel konduktometri di mana kekonduksian elektrik larutan diukur. Mengikut kaedah penggunaan, kaedah elektrokimia boleh dikelaskan kepada kaedah langsung, di mana kepekatan bahan diukur mengikut petunjuk peranti, dan pentitratan elektrokimia, di mana petunjuk titik kesetaraan ditetapkan menggunakan pengukuran elektrokimia. Selaras dengan klasifikasi ini, terdapat potensiometri dan titrasi potensiometri, konduktometri dan konduktometri, dsb.
Instrumen untuk penentuan elektrokimia, sebagai tambahan kepada sel elektrokimia, pengacau, rintangan beban, termasuk peranti untuk mengukur beza keupayaan, arus, rintangan larutan dan jumlah elektrik. Pengukuran ini boleh dilakukan dengan instrumen penunjuk (voltmeter atau mikroammeter), osiloskop, potensiometer rakaman automatik. Sekiranya isyarat elektrik dari sel sangat lemah, maka ia dikuatkan dengan bantuan penguat radio. Dalam peranti kaedah dengan potensi luar bertindih, bahagian penting ialah peranti untuk membekalkan sel dengan potensi yang sesuai untuk arus terus atau ulang alik yang stabil (bergantung pada jenis kaedah). Unit bekalan kuasa untuk instrumen analisis elektrokimia biasanya termasuk penerus dan penstabil voltan, yang memastikan kestabilan instrumen.
Potensiometri
Potensiometri adalah berdasarkan pengukuran perbezaan potensi elektrik yang timbul antara elektrod yang berbeza yang direndam dalam larutan dengan bahan yang akan ditentukan. Potensi elektrik timbul pada elektrod apabila tindak balas pengurangan pengoksidaan (elektrokimia) melaluinya. Tindak balas redoks diteruskan antara agen pengoksidaan dan agen penurunan dengan pembentukan pasangan redoks, potensi E yang ditentukan oleh persamaan Nernst oleh kepekatan komponen pasangan [ox] dan [rec]:
Pengukuran potensiometri dilakukan dengan menurunkan dua elektrod ke dalam larutan - elektrod penunjuk yang bertindak balas kepada kepekatan ion yang ditentukan, dan elektrod piawai atau rujukan, berbanding dengan potensi penunjuk diukur. Beberapa jenis penunjuk dan elektrod piawai digunakan.
Elektrod jenis pertama boleh diterbalikkan berkenaan dengan ion logam yang terdiri daripada elektrod. Apabila elektrod tersebut diturunkan ke dalam larutan yang mengandungi kation logam, pasangan elektrod terbentuk
/M .Elektrod jenis kedua sensitif kepada anion dan mewakili logam M yang disalut dengan lapisan MA garam tak larutnya dengan anion.
yang elektrodnya sensitif. Apabila elektrod sedemikian bersentuhan dengan larutan yang mengandungi anion yang ditunjukkan, potensi E timbul, nilainya bergantung pada hasil darab keterlarutan garam dan kepekatan anion dalam larutan.Elektrod jenis kedua ialah perak klorida dan kalomel. Elektrod perak klorida dan calomel tepu mengekalkan potensi tetap dan digunakan sebagai elektrod rujukan, yang terhadapnya potensi elektrod penunjuk diukur.
Elektrod lengai- plat atau dawai yang diperbuat daripada logam yang sukar dioksida - platinum, emas, paladium. Ia digunakan untuk mengukur E dalam larutan yang mengandungi pasangan redoks (contohnya,
/).Elektrod membran jenis yang berbeza mempunyai membran di mana potensi membran E timbul. Nilai E bergantung kepada perbezaan kepekatan ion yang sama pada sisi membran yang berbeza. Elektrod membran yang paling mudah dan paling banyak digunakan ialah elektrod kaca.
Mencampurkan garam tidak larut seperti AgBr, AgCl, AgI dan lain-lain dengan beberapa plastik (getah, polietilena, polistirena) membawa kepada penciptaan elektrod selektif ion pada
, , secara selektif menjerap ion ini daripada larutan disebabkan oleh peraturan Panet-Fajans-Han. Oleh kerana kepekatan ion yang akan ditentukan di luar elektrod berbeza daripada di dalam elektrod, keseimbangan pada permukaan membran berbeza, yang membawa kepada penampilan potensi membran.Untuk menjalankan penentuan potensiometri, sel elektrokimia dipasang daripada elektrod rujukan penunjuk, yang diturunkan ke dalam larutan yang dianalisis dan disambungkan ke potensiometer. Elektrod yang digunakan dalam potensiometri mempunyai rintangan dalaman yang besar (500-1000 MΩ), jadi terdapat jenis potensiometer yang kompleks voltmeter rintangan tinggi elektronik. Untuk mengukur EMF sistem elektrod dalam potensiometer, litar pampasan digunakan untuk mengurangkan arus dalam litar sel.
Selalunya, potensiometer digunakan untuk pengukuran langsung pH, kepekatan ion lain pNa, pK, pNH₄, pCl dan mV. Pengukuran dibuat menggunakan elektrod selektif ion yang sesuai.
Elektrod kaca dan elektrod rujukan perak klorida digunakan untuk mengukur pH. Sebelum menjalankan analisis, adalah perlu untuk memeriksa penentukuran meter pH menggunakan penyelesaian penimbal standard, saluran tetap yang digunakan pada peranti.
Meter pH, sebagai tambahan kepada penentuan langsung pH, pNa, pK, pNH₄, pCl dan lain-lain, membenarkan pentitratan potensiometri ion ditentukan.
Pentitratan potensiometri
Pentitratan potensiometri dijalankan dalam kes di mana penunjuk kimia tidak boleh digunakan atau ketiadaan penunjuk yang sesuai.
Dalam pentitratan potensiometri, elektrod potensiometer yang dicelup ke dalam larutan yang dititrasi digunakan sebagai penunjuk. Dalam kes ini, elektrod yang sensitif kepada ion boleh titrasi digunakan. Dalam proses pentitratan, kepekatan ion berubah, yang direkodkan pada skala probe pengukur potensiometer. Setelah merekodkan bacaan potensiometer dalam unit pH atau mV, mereka membina graf pergantungan mereka pada isipadu titran (lengkung titrasi), menentukan titik kesetaraan dan isipadu titran yang digunakan untuk titrasi. Berdasarkan data yang diperoleh, keluk pentitratan potensiometri dibina.
Keluk pentitratan potensiometri mempunyai bentuk yang serupa dengan keluk pentitratan dalam analisis titrimetri. Titik kesetaraan ditentukan daripada lengkung pentitratan, iaitu di tengah-tengah lompatan pentitratan. Untuk melakukan ini, lukis tangen pada bahagian lengkung titrasi dan tentukan titik kesetaraan di tengah tangen lompatan titrasi. Perubahan dalam ∆рН/∆V memperoleh nilai terbesar pada titik kesetaraan.
pengenalan
Penggunaan kaedah elektrokimia dalam analisis kuantitatif adalah berdasarkan penggunaan kebergantungan nilai parameter yang diukur proses elektrokimia (beza potensi elektrik, arus, jumlah elektrik) pada kandungan analit dalam penyelesaian yang dianalisis yang mengambil bahagian dalam proses elektrokimia ini. Proses elektrokimia - proses yang disertai dengan kejadian serentak tindak balas kimia dan perubahan dalam sifat elektrik sistem, yang dalam kes sedemikian boleh dipanggil sistem elektrokimia. Dalam amalan analisis, sistem elektrokimia biasanya mengandungi sel elektrokimia, termasuk bekas dengan larutan dianalisis secara konduktif elektrik, di mana elektrod direndam.
Klasifikasi kaedah analisis elektrokimia
Kaedah analisis elektrokimia dikelaskan dalam cara yang berbeza. . Pengelasan berdasarkan sifat sumber tenaga elektrik dalam sistem. Terdapat dua kumpulan kaedah. - Kaedah tanpa pengenaan potensi luaran (luar). Sumber tenaga elektrik ialah sistem elektrokimia itu sendiri iaitu sel galvanik (litar galvanik). Kaedah ini termasuk kaedah potensiometrik; daya gerak elektrik (EMF) dan potensi elektrod dalam sistem sedemikian bergantung kepada kandungan analit dalam larutan. - Kaedah dengan pengenaan potensi luaran (luar). Kaedah ini termasuk:
kira-kira analisis konduktometri- berdasarkan mengukur kekonduksian elektrik larutan sebagai fungsi kepekatannya;
kira-kira analisis voltammetrik- berdasarkan pengukuran arus sebagai fungsi beza keupayaan yang diketahui digunakan dan kepekatan larutan;
kira-kira analisis koulometrik- berdasarkan mengukur jumlah elektrik yang melalui larutan sebagai fungsi kepekatannya;
kira-kira analisis elektrogravimetrik- berdasarkan pengukuran jisim hasil tindak balas elektrokimia.
Pengelasan mengikut kaedah penggunaan kaedah elektrokimia. Terdapat kaedah langsung dan tidak langsung.
- kaedah langsung. Parameter elektrokimia diukur sebagai fungsi kepekatan larutan yang diketahui dan, mengikut petunjuk alat pengukur yang sepadan, kandungan analit dalam larutan ditemui.
- kaedah tidak langsung. Kaedah pentitratan di mana penghujung pentitratan ditetapkan berdasarkan pengukuran parameter elektrik sistem.
Menurut klasifikasi ini, terdapat, sebagai contoh, konduktometri langsung dan pentitratan konduktometri, potensiometri langsung dan pentitratan potensiometri dan lain-lain.
Manual ini menyediakan kerja makmal hanya pada kaedah elektrokimia berikut:
Potensiometri langsung;
Pentitratan potensiometri;
pentitratan koulometrik.
Semua kaedah ini adalah farmakope dan digunakan untuk mengawal kualiti ubat.
Ciri umum analisis potensiometrik
Prinsip kaedah
Analisis potensiometri (potensiometri) adalah berdasarkan pengukuran EMF dan potensi elektrod sebagai fungsi kepekatan larutan yang dianalisis.
Jika dalam sistem elektrokimia - dalam sel galvanik - tindak balas berlaku pada elektrod:
dengan pemindahan n elektron, kemudian persamaan Nernst untuk EMF E reaksi ini kelihatan seperti:
di manakah EMF piawai tindak balas (perbezaan potensi elektrod piawai); R- pemalar gas sejagat; T ialah suhu mutlak di mana tindak balas berlaku; F- Nombor Faraday; -
aktiviti reagen - peserta dalam tindak balas.
Persamaan (1) adalah sah untuk EMF sel galvanik yang beroperasi secara boleh balik.
Untuk suhu bilik, persamaan (1) boleh diwakili dalam bentuk:
(2)
Dalam keadaan apabila aktiviti reagen adalah lebih kurang sama dengan kepekatannya, persamaan (1) bertukar menjadi persamaan (3):
(3)
di manakah kepekatan bahan tindak balas.
Untuk suhu bilik, persamaan ini boleh ditulis sebagai:
(4)
Untuk pengukuran potensiometri dalam sel elektrokimia, dua elektrod digunakan:
. elektrod penunjuk, potensi yang bergantung kepada kepekatan bahan yang ditentukan (penentu potensi) dalam larutan yang dianalisis;
. elektrod rujukan, yang potensinya di bawah keadaan analisis kekal malar.
Itulah sebabnya nilai EMF yang ditentukan oleh persamaan (14) boleh dikira sebagai perbezaan antara potensi sebenar kedua-dua elektrod ini.
Dalam potensiometri, jenis elektrod berikut digunakan: elektrod jenis pertama, kedua, redoks, membran.
Elektrod jenis pertama. Ini adalah elektrod yang boleh diterbalikkan dari segi kation yang biasa kepada bahan elektrod. Terdapat tiga jenis elektrod jenis pertama:
a) Logam M direndam dalam larutan garam logam yang sama. Tindak balas boleh balik berlaku pada permukaan elektrod tersebut:
Potensi sebenar elektrod jenis pertama ini bergantung kepada aktiviti 
kation logam dan diterangkan dengan persamaan (5-8). Secara umum, untuk sebarang suhu:
(5)
Untuk suhu bilik:
(6)
Pada kepekatan rendah 
apabila aktiviti 
kation
logam adalah lebih kurang sama dengan kepekatannya,
(7)
Untuk suhu bilik:
(8)
b) Elektrod gas, cth elektrod hidrogen, termasuk elektrod hidrogen standard. Potensi elektrod hidrogen gas yang beroperasi secara terbalik ditentukan oleh aktiviti ion hidrogen, i.e. nilai pH larutan, dan pada suhu bilik adalah sama dengan:
kerana bagi elektrod hidrogen potensi piawai diandaikan sifar 
, dan mengikut tindak balas elektrod
bilangan elektron yang mengambil bahagian dalam tindak balas ini adalah sama dengan satu: n= 1;
dalam) Elektrod amalgam, yang merupakan amalgam logam yang direndam dalam larutan yang mengandungi kation logam yang sama. Poten-
Bilangan elektrod jenis pertama bergantung pada aktiviti 
ka-
ion logam dalam larutan dan aktiviti a(M) logam dalam amalgam:
Elektrod amalgam sangat boleh diterbalikkan. Elektrod jenis kedua boleh diterbalikkan berkenaan dengan anion. Terdapat jenis elektrod jenis kedua berikut:
TAPI. Logam, permukaannya ditutup dengan garam yang sedikit larut daripada logam yang sama, direndam dalam larutan yang mengandungi anion yang merupakan sebahagian daripada garam yang mudah larut ini. Contohnya ialah elektrod perak klorida. 
, atau elektrod calomel 
,
Elektrod perak klorida terdiri daripada dawai perak yang disalut dengan garam yang mudah larut dalam air dan direndam dalam larutan akueus kalium klorida. Tindak balas boleh balik berlaku pada elektrod perak klorida:
Elektrod calomel terdiri daripada merkuri logam yang disalut dengan pes merkuri(I) klorida yang mudah larut. 
- calomel, kenalan
mengikat dengan larutan kalium klorida berair. Tindak balas boleh balik berlaku pada elektrod kalomel:
Potensi sebenar elektrod jenis kedua bergantung kepada aktiviti anion dan untuk elektrod operasi boleh balik, di mana tindak balas berlaku.
digambarkan oleh persamaan Nernst (9-12).
Secara umum, pada sebarang suhu yang boleh diterima T:
. (9)
Untuk suhu bilik:
Untuk keadaan di mana aktiviti anion adalah lebih kurang sama dengan kepekatannya 
:
. (11)
Untuk suhu bilik:
(12)
Sebagai contoh, potensi sebenar dan, masing-masing, perak klorida dan elektrod calomel pada suhu bilik boleh diwakili sebagai:
Dalam kes kedua, 2 elektron terlibat dalam tindak balas elektrod (n\u003d 2) dan 2 ion klorida juga terbentuk, oleh itu pengganda untuk logaritma juga ialah 0.059.
Elektrod jenis kedua yang dipertimbangkan adalah sangat boleh diterbalikkan dan stabil dalam operasi, oleh itu ia sering digunakan sebagai elektrod rujukan, mampu mengekalkan nilai potensi malar secara stabil;
b) elektrod gas jenis kedua, cth elektrod klorida,
Elektrod gas jenis kedua dalam potensi kuantitatif
Analisis cyometrik jarang digunakan.
Elektrod redoks. Ia terdiri daripada bahan lengai (platinum, emas, tungsten, titanium, grafit, dsb.) yang direndam dalam larutan yang mengandungi Lembu teroksida dan bentuk Merah terkurang bahan ini. Terdapat dua jenis elektrod redoks:
1) elektrod, potensi yang tidak bergantung pada aktiviti ion hidrogen, contohnya, dsb.;
2) elektrod, potensi yang bergantung kepada aktiviti ion hidrogen, contohnya, elektrod quinhydrone.
Pada elektrod redoks, yang potensinya tidak bergantung pada aktiviti ion hidrogen, tindak balas boleh balik berlaku:
Potensi sebenar elektrod redoks sedemikian bergantung pada aktiviti bentuk teroksida dan terkurang bagi bahan tertentu dan, untuk elektrod operasi boleh balik, diterangkan, bergantung pada keadaan (dengan analogi dengan potensi di atas), oleh persamaan Nernst (13-16):
(13) (14) (15) 
(16)
di mana semua notasi adalah tradisional.
Jika ion hidrogen mengambil bahagian dalam tindak balas elektrod, maka aktiviti mereka (kepekatan) diambil kira dalam persamaan Nernst yang sepadan untuk setiap kes tertentu.
membran, atau selektif ion, elektrod- elektrod yang boleh diterbalikkan berkenaan dengan ion tertentu (kation atau anion) yang diserap oleh membran pepejal atau cecair. Potensi sebenar elektrod tersebut bergantung kepada aktiviti ion-ion tersebut dalam larutan yang diserap oleh membran.
Elektrod membran dengan membran pepejal mengandungi membran yang sangat nipis, di kedua-dua belahnya terdapat larutan berbeza yang mengandungi ion analit yang sama, tetapi dengan kepekatan yang berbeza: larutan (standard) dengan kepekatan ion analit yang diketahui dengan tepat dan larutan yang dianalisis dengan kepekatan ion analit yang tidak diketahui. Disebabkan oleh kepekatan ion yang berbeza dalam kedua-dua larutan, ion pada sisi membran yang berbeza diserap dalam jumlah yang tidak sama, dan cas elektrik yang timbul semasa penyerapan ion pada sisi membran yang berlainan adalah tidak sama. Akibatnya, perbezaan potensi membran timbul.
Penentuan ion menggunakan elektrod selektif ion membran dipanggil ionometri.
Seperti yang dinyatakan di atas, semasa pengukuran potensiometri, sel elektrokimia termasuk dua elektrod - penunjuk
dan elektrod rujukan. Magnitud EMF yang dihasilkan dalam sel adalah sama dengan beza potensi kedua-dua elektrod ini. Oleh kerana potensi elektrod rujukan kekal malar di bawah syarat penentuan potensiometri, EMF hanya bergantung kepada potensi elektrod penunjuk, i.e. pada aktiviti (kepekatan) ion-ion tertentu dalam larutan. Ini adalah asas untuk penentuan potensiometri kepekatan bahan tertentu dalam larutan yang dianalisis.
Untuk penentuan potensiometri kepekatan bahan dalam larutan, kedua-dua potensiometri langsung dan titrasi potensiometri digunakan, walaupun kaedah kedua digunakan lebih kerap daripada yang pertama.
Potensiometri langsung
Penentuan kepekatan bahan dalam potensiometri langsung. Ia biasanya dijalankan dengan kaedah lengkung penentukuran atau dengan kaedah penambahan standard.
. Kaedah lengkung penentukuran. Sediakan satu siri 5-7 penyelesaian standard dengan kandungan analit yang diketahui. Kepekatan analit dan kekuatan ion dalam larutan rujukan seharusnya tidak jauh berbeza daripada kepekatan dan kekuatan ionik larutan yang dianalisis: di bawah keadaan ini, ralat penentuan dikurangkan. Kekuatan ionik semua larutan dikekalkan dengan memasukkan elektrolit acuh tak acuh. Penyelesaian rujukan dimasukkan secara berurutan ke dalam sel elektrokimia (potensiometrik). Biasanya, sel ini ialah bikar kaca di mana elektrod penunjuk dan elektrod rujukan diletakkan.
Ukur EMF larutan rujukan dengan membilas elektrod dan bikar dengan air suling sebelum mengisi sel dengan setiap larutan rujukan. Berdasarkan data yang diperoleh, graf penentukuran dibina dalam koordinat 
di mana Dengan- kepekatan ditakrifkan -
bahan ke dalam larutan rujukan. Biasanya graf sedemikian adalah garis lurus.
Kemudian, larutan yang dianalisis dimasukkan ke dalam sel elektrokimia (selepas mencuci sel dengan air suling) dan EMF sel diukur. Mengikut carta penentukuran, cari 
, di manakah kepekatan analit dalam larutan yang dianalisis.
. Kaedah penambahan standard. Isipadu V(X) larutan yang dianalisis dengan kepekatan yang diketahui dimasukkan ke dalam sel elektrokimia dan EMF sel diukur. Kemudian dalam penyelesaian yang sama ditambah dengan tepat diukur kecil isipadu larutan piawai dengan diketahui, sehingga
kepekatan analit yang cukup tinggi dan sekali lagi menentukan EMF sel.
Kira kepekatan analit dalam larutan yang dianalisis mengikut formula (17):
(17)
di mana - perbezaan antara dua nilai EMF yang diukur; - bilangan elektron yang terlibat dalam tindak balas elektrod.
Penggunaan potensiometri langsung. Kaedah ini digunakan untuk menentukan kepekatan ion hidrogen (larutan pH), anion, ion logam (ionometri).
Apabila menggunakan potensiometri langsung, pilihan elektrod penunjuk yang sesuai dan pengukuran potensi keseimbangan yang tepat memainkan peranan penting.
Apabila menentukan pH larutan, elektrod digunakan sebagai elektrod penunjuk, potensinya bergantung pada kepekatan ion hidrogen: kaca, hidrogen, quinhydrone, dan beberapa yang lain. Elektrod kaca membran yang paling biasa digunakan boleh diterbalikkan berkenaan dengan ion hidrogen. Potensi elektrod kaca sedemikian ditentukan oleh kepekatan ion hidrogen, jadi EMF litar, termasuk elektrod kaca sebagai penunjuk, diterangkan pada suhu bilik dengan persamaan:
di manakah pemalar K bergantung kepada bahan membran, sifat elektrod rujukan.
Elektrod kaca membolehkan anda menentukan pH dalam julat pH 0-10 (lebih kerap dalam julat pH 2-10) dan mempunyai kebolehbalikan dan kestabilan yang tinggi dalam operasi.
elektrod quinhydrone, sering digunakan sebelum ini, adalah elektrod redoks, potensi yang bergantung kepada kepekatan ion hidrogen. Ia adalah dawai platinum yang direndam dalam larutan asid (biasanya HC1) tepu dengan quinhydrone, sebatian equimolecular kuinon dengan komposisi hidrokuinon (serbuk hijau gelap, sedikit larut dalam air). Penamaan skematik elektrod quinhydrone:
Tindak balas redoks berlaku pada elektrod quinhydrone:
Potensi elektrod quinhydrone pada suhu bilik diterangkan dengan formula:
Elektrod Quinhydrone membolehkan anda mengukur pH larutan dalam julat pH 0-8.5. Pada pH< 0 хингидрон гидролитически расщепляется; при рН >8,5 hidrokuinon, iaitu asid lemah, memasuki tindak balas peneutralan.
Elektrod quinhydrone tidak boleh digunakan dengan kehadiran agen pengoksidaan dan pengurangan yang kuat.
Elektrod selektif ion membran digunakan dalam ionometri sebagai penunjuk untuk menentukan pelbagai kation.
dll) dan anion 
,
dan lain-lain).
Kelebihan potensiometri langsung termasuk kesederhanaan dan kelajuan pengukuran. Pengukuran memerlukan jumlah penyelesaian yang kecil.
Pentitratan potensiometri
Pentitratan potensiometri ialah kaedah untuk menentukan isipadu titran yang dibelanjakan untuk pentitratan analit dalam larutan yang dianalisis dengan mengukur EMF (semasa proses pentitratan) menggunakan litar galvanik yang terdiri daripada elektrod penunjuk dan elektrod rujukan. Dalam titrasi potensiometri, larutan yang dianalisis, terletak dalam sel elektrokimia, dititrasi dengan titran yang sesuai, menetapkan penghujung titrasi dengan perubahan mendadak dalam EMF litar yang diukur - potensi elektrod penunjuk, yang bergantung kepada kepekatan ion yang sepadan dan berubah secara mendadak pada titik kesetaraan.
Perubahan dalam potensi elektrod penunjuk semasa proses titrasi diukur bergantung kepada isipadu titran yang ditambah. Berdasarkan data yang diperoleh, lengkung pentitratan potensiometri dibina, dan isipadu titran yang digunakan dalam sel bahan api ditentukan daripada lengkung ini.
Pentitratan potensiometri tidak memerlukan penggunaan penunjuk yang berubah warna berhampiran sel bahan api.
Pasangan elektrod (elektrod rujukan dan elektrod penunjuk) dibentuk supaya potensi elektrod penunjuk bergantung kepada kepekatan ion yang terlibat atau terbentuk dalam tindak balas yang berlaku semasa pentitratan. Potensi elektrod rujukan semasa pentitratan mesti kekal malar. Kedua-dua elektrod dipasang terus dalam sel elektrokimia atau diletakkan di dalam bekas berasingan dengan larutan konduktif (elektrod penunjuk - dalam larutan yang dianalisis), yang disambungkan oleh jambatan elektrolitik yang diisi dengan elektrolit acuh tak acuh.
Titran ditambah dalam bahagian yang sama, setiap kali mengukur beza keupayaan. Pada penghujung pentitratan (berhampiran sel bahan api), titran ditambah setitik, juga mengukur beza keupayaan selepas menambah bahagian titran seterusnya.
Perbezaan potensi antara elektrod diukur menggunakan potensiometer rintangan tinggi.
Keluk pentitratan potensiometri
Keluk pentitratan potensiometri ialah perwakilan grafik perubahan dalam EMF sel elektrokimia bergantung kepada isipadu titran tambahan.
Keluk pentitratan potensiometri dibina dalam koordinat yang berbeza:
Lengkung pentitratan dalam koordinat 
, kadangkala lengkung tersebut dipanggil lengkung pentitratan kamiran;
Keluk pentitratan pembezaan - dalam koordinat
Keluk pentitratan Gran - dalam koordinat
di manakah EMF sel potensiometri, 
- volum ditambah -
titran ke-, ialah perubahan potensi yang sepadan dengan penambahan titran.
Pada rajah. 3-8 menunjukkan secara skematik pelbagai jenis lengkung pentitratan potensiometrik.
Mengikut keluk pentitratan yang dibina, isipadu titran ditentukan
dalam FC, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 3-8. Isipadu titran 
ditambah kepada FC, adalah mungkin untuk menentukan
bukan sahaja secara grafik, tetapi juga dengan pengiraan mengikut formula (18):
di manakah isipadu titran tambahan sepadan dengan ukuran terakhir sebelum TE; ialah isipadu titran tambahan sepadan dengan ukuran pertama selepas TE;
nasi. 3-8. Jenis lengkung pentitratan potensiometri (E - diukur EMF, - isipadu titran tambahan, 
- isipadu titran, pada-
ditambah pada titik kesetaraan): a - lengkung pentitratan dalam koordinat 
; b, c - lengkung pentitratan pembezaan; d - lengkung pentitratan mengikut kaedah Gran
Jadual 3-9, sebagai contoh (pharmacopoeial), menunjukkan keputusan penentuan dan pengiraan semasa pentitratan potensiometri.
Kira dengan formula (18) nilai V(TE) menggunakan data Jadual. 3-9. Jelas sekali, nilai maksimum 
= 1000. Oleh itu, = 5.20 dan = 5.30; = 720, .= -450. Dari sini:
Jadual 3-9. Contoh pemprosesan hasil pentitratan potensiometri
Penggunaan pentitratan potensiometri. Kaedah ini adalah universal, ia boleh digunakan untuk menunjukkan akhir titrasi dalam semua jenis titrasi: asid-bes, redoks, kompleksimetrik, pemendakan, titrasi dalam media bukan akueus. Kaca, merkuri, ion-selektif, platinum, elektrod perak digunakan sebagai penunjuk, dan calomel, perak klorida, elektrod kaca digunakan sebagai elektrod rujukan.
Kaedah ini mempunyai ketepatan yang tinggi, sensitiviti yang tinggi; membenarkan pentitratan dalam media keruh, berwarna, bukan akueus, penentuan berasingan komponen campuran dalam satu larutan yang dianalisis, contohnya, penentuan berasingan ion klorida dan iodida semasa pentitratan argentometrik.
Banyak bahan perubatan dianalisis dengan kaedah titrasi potensiometri, contohnya, asid askorbik, ubat sulfa, barbiturat, alkaloid, dll.
Tugas untuk penyediaan diri untuk kelas makmal mengenai topik "Analisis potensiometrik"
Tujuan mempelajari topik tersebut
Berdasarkan pengetahuan tentang teori analisis potensiometri dan pembangunan kemahiran praktikal, belajar memilih secara munasabah dan secara praktikal menggunakan kaedah potensiometri langsung dan titrasi potensiometri untuk penentuan kuantitatif sesuatu bahan; dapat menjalankan penilaian statistik hasil analisis potensiometri.
Sasaran
1. Belajar untuk mengukur kandungan ion fluorida dalam larutan dengan potensiometri langsung menggunakan elektrod selektif fluorida.
2. Belajar untuk mengukur pecahan jisim novocaine dalam ubat dengan pentitratan potensiometri.
Dua sesi makmal ditumpukan kepada kajian topik tersebut. Dalam satu pelajaran, pelajar melakukan kerja makmal pertama dan menyelesaikan masalah pengiraan biasa dalam bahagian utama analisis potensiometrik; dalam pelajaran lain, pelajar melaksanakan kerja makmal kedua. Urutan kelas tidak begitu penting.
Bibliografi
1. Buku teks. - Buku 2, bab 10. - S. 447-457; 493-507; 510-511.
2.Kharitonov Yu.Ya. Grigorieva V.Yu. Contoh dan tugasan dalam kimia analitik - M.: GEOTAR-Media, 2007. - P. 214-225; 245-259; 264-271.
3. Kuliah mengenai topik: "Analisis potensiometri".
4.Efremenko O.A. Analisis potensiometri - M.: MMA im. MEREKA. Sechenov, 1998.
Perlu tahu untuk kerja
1. Prinsip kaedah analisis potensiometrik. Persamaan Nernst.
2. Kepelbagaian kaedah analisis potensiometrik.
3. Gambar rajah persediaan untuk potensiometri langsung.
4. Elektrod penunjuk dan elektrod rujukan yang digunakan dalam potensiometri langsung.
5. Intipati menentukan kepekatan bahan dengan potensiometri langsung menggunakan graf penentukuran.
6. Intipati penentuan kandungan ion fluorida dalam larutan dengan potensiometri langsung menggunakan elektrod terpilih fluorida.
Mesti boleh kerja
1. Kira jisim sampel untuk menyediakan larutan piawai bagi suatu bahan.
2. Sediakan larutan piawai dengan kaedah pencairan.
3. Bina graf penentukuran dan gunakannya untuk penentuan kuantitatif sesuatu bahan.
Soalan untuk pemeriksaan diri
1. Apakah prinsip yang mendasari kaedah potensiometri langsung?
3. Apakah parameter elektrokimia yang diukur semasa menentukan bahan dengan potensiometri langsung?
4. Berikan gambar rajah pemasangan untuk penentuan bahan melalui potensiometri langsung.
5. Apakah elektrod yang dipanggil penunjuk? Namakan elektrod selektif ion penunjuk yang paling biasa digunakan.
6. Apakah elektrod yang dipanggil elektrod rujukan? Elektrod rujukan yang manakah diterima sebagai piawaian antarabangsa? Bagaimana ia disusun? Namakan elektrod rujukan yang paling biasa digunakan. Bagaimana mereka disusun:
a) elektrod kalomel tepu;
b) elektrod perak klorida tepu?
7. Apakah intipati penentuan potensiometri sesuatu bahan dengan kaedah lengkung penentukuran?
8. Namakan julat kepekatan yang ditentukan dan peratusan (relatif) ralat dalam menentukan bahan melalui potensiometri langsung.
9. Apakah prinsip yang mendasari penentuan ion fluorida melalui potensiometri langsung? Senaraikan peringkat utama analisis.
Kerja makmal "Penentuan kandungan ion fluorida dalam larutan menggunakan elektrod selektif fluorida"
Objektif
Belajar menggunakan kaedah potensiometri langsung menggunakan elektrod selektif ion untuk penentuan kuantitatif bahan menggunakan lengkung penentukuran.
Sasaran
1. Penyediaan larutan piawai natrium fluorida, kepekatannya betul-betul sama dengan yang ditentukan.
2. Penyediaan melalui pencairan satu siri larutan piawai natrium fluorida, sama dalam komposisi dan kekuatan ion kepada larutan yang dianalisis.
3. Pengukuran daya gerak elektrik (EMF) sel galvanik yang terdiri daripada elektrod selektif fluorida penunjuk dan elektrod rujukan perak klorida sebagai fungsi kepekatan ion fluorida.
4. Pembinaan graf penentukuran dalam koordinat: "EMF - penunjuk kepekatan ion fluorida".
5. Penentuan kandungan ion fluorida dalam larutan yang dianalisis menggunakan graf penentukuran.
sokongan material
Reagen
1. Natrium fluorida, tulen secara kimia
2. Larutan penimbal asetat, pH ~6.
3. Air suling. Barang kaca
1. Kelalang volumetrik untuk 100 ml - 1 pc.
2. Kelalang volumetrik untuk 50 ml - 6 pcs.
3. Pipet penyukat 5 ml - 1 pc.
4. Kaca kimia untuk 200-250 ml - 1 pc.
5. Kaca kimia untuk 50 ml - 2 pcs.
6. Bux - 1 pc.
7. Corong - 1 pc.
8. Batang kaca - 1 pc.
9. Basuh botol untuk 250 atau 500 ml - 1 pc.
Peranti
2. Elektrod penunjuk, selektif fluorida. Sebelum operasi, elektrod fluorida disimpan dalam larutan 0.01 mol/l natrium fluorida selama 1-2 jam.
3. Elektrod rujukan, makmal tambahan perak klorida EVL-IMZ atau serupa. Sebelum operasi, elektrod perak klorida diisi melalui lubang sisi dengan pekat, tetapi tidak tepu, kira-kira 3 mol / l, larutan kalium klorida. Apabila menggunakan larutan tepu kalium klorida, penghabluran garam adalah mungkin secara langsung berhampiran zon sentuhan elektrod dengan larutan yang diukur, yang menghalang laluan arus dan membawa kepada bacaan peranti pengukur yang tidak boleh dihasilkan. Selepas mengisi elektrod dengan larutan 3 mol/l kalium klorida, lubang sisi ditutup dengan penyumbat getah, elektrod direndam dalam larutan kalium klorida dengan kepekatan yang sama dan disimpan dalam larutan ini selama ~48 jam. operasi, palam hendaklah dikeluarkan dari lubang sisi elektrod. Kadar aliran keluar larutan kalium klorida melalui kunci elektrolitik elektrod pada suhu 20±5 °C ialah 0.3-3.5 ml/hari.
4. Berdiri untuk memasang dua elektrod.
5. Pengacau magnet.
Bahan lain
1. Jalur kertas turas 3 5 cm.
2. Kertas graf 912 cm.
3. Pembaris.
Intipati kerja
Penentuan ion fluorida dengan potensiometri langsung adalah berdasarkan pengukuran daya gerak elektrik sel galvanik, di mana elektrod penunjuk adalah elektrod selektif fluorida, dan elektrod rujukan adalah perak klorida atau calomel, sebagai fungsi kepekatan ion fluorida dalam larutan.
Bahagian sensitif elektrod fluorida (Rajah 3-9) ialah membran bagi kristal tunggal lanthanum(III) fluorida yang diaktifkan dengan europium(II).
nasi. 3-9. Skim peranti elektrod selektif fluorida: 1 - membran kristal tunggal 
2 - separuh unsur dalaman (biasanya perak klorida-
ny); 3 - penyelesaian dalaman dengan aktiviti ion malar (0.01 mol / l imol / l); 4 - badan elektrod; 5 - wayar untuk menyambungkan elektrod ke peranti pengukur
Potensi keseimbangan elektrod fluorida, mengikut persamaan Nernst untuk elektrod selektif anion, bergantung kepada aktiviti (kepekatan) ion fluorida dalam larutan:
(19) atau pada 25°C:
(20)
di manakah potensi piawai elektrod fluorida, V; 
-
masing-masing, aktiviti, pekali aktiviti, kepekatan molar ion fluorida dalam larutan.
Sebutan pertama di sebelah kanan persamaan (20) ialah nilai tetap. Untuk penyelesaian dengan kekuatan ion yang lebih kurang sama, pekali aktiviti ion fluorida, dan oleh itu sebutan kedua di sebelah kanan persamaan (20), juga merupakan nilai malar. Kemudian persamaan Nernst boleh diwakili sebagai:
E= const - 0.0591gc (F -) = const + 0.059pF, (21)
di mana pF \u003d -1gc (F -) ialah penunjuk kepekatan ion fluorida dalam larutan.
Oleh itu, pada kekuatan ion yang berterusan penyelesaian, potensi keseimbangan elektrod fluorida adalah bergantung secara linear pada kepekatan ion fluorida. Kewujudan pergantungan sedemikian memungkinkan untuk menentukan kepekatan ion fluorida menggunakan graf penentukuran, yang diplot dalam koordinat 
untuk satu siri larutan piawai natrium fluorida, sama dalam komposisi dan kekuatan ion dengan larutan yang dianalisis.
Elektrod fluorida digunakan dalam julat pH 5-9, kerana pada pH< 5 наблюдается неполная ионизация или образование 
dan pada pH > 9 - interaksi bahan elektrod dengan hidroksida:
Untuk mengekalkan nilai pH yang malar dan mencipta kekuatan ion yang malar dalam larutan piawai dan dianalisis, larutan penimbal (contohnya, asetat atau sitrat) biasanya digunakan. Apabila menganalisis larutan dengan komposisi garam yang kompleks, larutan penimbal juga berfungsi untuk menghapuskan kesan gangguan kation asing dengan mengikatnya ke dalam asetat yang stabil, sitrat atau sebatian kompleks lain. Untuk tujuan yang sama, reagen pengkompleks tambahan (contohnya, EDTA) dimasukkan ke dalam larutan penimbal.
Selektiviti penentuan menggunakan elektrod fluorida adalah sangat tinggi; hanya mengganggu ion hidroksida dan beberapa kation yang membentuk sebatian kompleks yang lebih stabil dengan ion fluorida daripada komponen larutan penimbal 
Julat kepekatan ion fluorida yang ditentukan adalah sangat luas: dari 10 -6 hingga 1 mol/l; dalam kes ini, peratusan kesilapan penentuan ialah ±2%.
Elektrod terpilih fluorida digunakan secara meluas dalam analisis pelbagai objek: air minuman, farmaseutikal, bahan biologi, kawalan pencemaran alam sekitar, dll.
Oleh kerana larutan natrium fluorida yang tidak mengandungi ion asing dianalisis dalam kerja ini, larutan penimbal boleh diabaikan. Dalam kes ini, seseorang harus mengharapkan sedikit sisihan lengkung penentukuran daripada pergantungan linear, kerana dalam larutan piawai dengan peningkatan kepekatan ion fluorida, kekuatan ion meningkat, dan pekali aktiviti ion fluorida tidak kekal malar. .
Arahan kerja
1. (Lihat Lampiran 1).
2. Mengetahui tujuan, prinsip operasi dan "Arahan untuk pengendalian meter ion universal EV-74" (atau peranti yang serupa) (lihat lampiran 2, 3).
3.
PERHATIAN! Dalam kerja ini, penggunaan ionomer jenis EV-74 dijangka. Apabila menggunakan peranti jenis yang berbeza, adalah perlu untuk memberikan penerangan tambahan mengenainya.
3.1. Sel galvanik dipasang daripada elektrod selektif fluorida penunjuk dan elektrod rujukan perak klorida.
PERHATIAN! Apabila bekerja dengan elektrod selektif ion, penjagaan mesti diambil untuk tidak merosakkan permukaan kerja elektrod - membran, yang mesti licin, tanpa calar dan mendapan.
Sebelum pemasangan, elektrod fluorida digoncang dengan kuat seperti termometer perubatan, memegangnya dalam kedudukan menegak dengan membran ke bawah. Ini dilakukan untuk mengeluarkan gelembung udara yang tidak kelihatan dari luar, yang boleh terbentuk di antara permukaan membran dan larutan dalaman elektrod (lihat Rajah 3-9) dan membawa kepada ketidakstabilan bacaan meter.
Elektrod fluorida dipasang pada dirian di sebelah elektrod rujukan.
PERHATIAN! Pemegang yang dimaksudkan untuk memasang elektrod dalam tripod biasanya telah dipasang dengan betul; tidak digalakkan menukar kedudukan mereka. Untuk membetulkan elektrod fluorida atau menukar larutan dalam sel, pengacau magnet mesti terlebih dahulu dikeluarkan dengan berhati-hati dari bawah sel.
Semasa memasang, elektrod fluorida dibawa ke kaki tripod dari bawah supaya hujung bawahnya berada pada tahap yang sama dengan hujung bawah elektrod rujukan. Elektrod disambungkan ke meter ion melalui soket "Tukar", terletak pada panel belakang peranti (Lampiran 3, ms 1.1). Elektrod rujukan mesti disambungkan kepada meter ion melalui soket Aux.
Elektrod dibilas berulang kali dengan air suling dari mesin basuh di atas gelas dengan kapasiti 200-250 ml, selepas itu gelas dengan kapasiti 50 ml dengan air suling dibawa ke bawah elektrod, yang diletakkan di tengah-tengah meja kacau magnet. Elektrod yang dipasang dengan betul tidak boleh menyentuh dinding dan bahagian bawah
gelas, serta batang magnet, yang digunakan kemudian untuk mencampurkan larutan.
3.2. Meter ion disambungkan ke rangkaian di bawah pengawasan guru, berpandukan manual arahan untuk peranti (Lampiran 3, item 1.2-1.7). Benarkan instrumen memanaskan badan selama 30 minit.
4. Penyediaan larutan natrium fluorida 0.1000 mol/l piawai. Kira, dengan ketepatan 0.0001 g, jisim sampel natrium fluorida yang diperlukan untuk menyediakan 100 ml larutan 0.1000 mol/l mengikut formula:
di mana s, - masing-masing, kepekatan molar (mol / l) dan isipadu (l) larutan standard natrium fluorida; - jisim molar natrium fluorida, g / mol.
Pada neraca analitik, dengan ketepatan ± 0.0002 g, mula-mula botol penimbang yang bersih dan kering ditimbang, dan kemudian sampel tulen kimia ditimbang dalam botol penimbang ini. natrium fluorida, yang jisimnya mesti dikira dengan tepat.
Sampel yang diambil dipindahkan secara kuantitatif ke dalam kelalang volumetrik dengan kapasiti 100 ml melalui corong kering, membasuh zarah garam dari dinding botol penimbang dan corong dengan larutan penimbal asetat (pH ~ 6). Larutan daripada botol penimbang dituang ke dalam kelalang di sepanjang batang kaca, disandarkan pada tepi botol penimbang. Pembubaran lengkap garam dicapai, selepas itu isipadu larutan diselaraskan kepada tanda kelalang dengan larutan penimbal. Kandungan kelalang dikacau.
5. Penyediaan satu siri larutan piawai natrium fluorida dengan kekuatan ionik malar. Satu siri larutan piawai dengan kepekatan ion fluorida bersamaan dengan 10 -2 , 10 -3 , 10 -4 , 10 -5 dan 10 -6 mol / l disediakan dalam kelalang volumetrik dengan kapasiti 50 ml daripada piawai 0.1000 mol / l larutan natrium fluorida melalui pencairan bersiri dengan larutan penimbal.
Jadi, untuk menyediakan larutan 10 -2 mol / l, 5 ml larutan natrium fluorida 0.1000 mol / l diletakkan dalam kelalang volumetrik 50 ml dengan pipet, selepas membilas pipet dengan sedikit larutan ini 2-3 kali, isipadu larutan dibawa ke tanda dengan larutan penimbal , kandungan kelalang dicampur. Dengan cara yang sama, larutan 10 -3 mol/l disediakan daripada larutan 10 -2 mol/l, dsb. sehingga 10 -6 mol/l larutan natrium fluorida.
6. Pengukuran daya gerak elektrik sel galvanik sebagai fungsi kepekatan ion fluorida. Dalam bikar berkapasiti 50 ml, larutan piawai yang disediakan diletakkan secara berurutan pada-
trium fluorida, bermula dengan yang paling cair, selepas membilas bikar dengan larutan yang diukur 2-3 kali. Permukaan elektrod fluorida dan perak klorida dikeringkan dengan teliti dengan kertas penapis, selepas itu elektrod direndam dalam larutan yang diukur, rod magnet diturunkan, dan sel diletakkan di tengah meja pengaduk magnet. Jika ada arahan daripada guru, buka lubang sisi elektrod perak klorida, tanggalkan palam getah daripadanya. Hidupkan pengacau magnet dan ukur EMF unsur (potensi positif elektrod fluorida) menggunakan meter ion EV-74 dalam julat ukuran sempit - 14 seperti yang ditunjukkan dalam Lampiran 3, hlm. 2.1-2.5. Keputusan pengukuran dimasukkan dalam jadual. 3-10.
Jadual 3-10. Hasil pengukuran daya gerak elektrik sel galvanik sebagai fungsi kepekatan ion fluorida
7. Pembinaan graf penentukuran. Mengikut Jadual. 3-10, graf penentukuran dibina di atas kertas milimeter, memplot kepekatan ion fluorida di sepanjang absis dan EMF unsur dalam milivolt di sepanjang ordinat (E, mV). Jika pergantungan (21) dipenuhi, maka garis lurus diperoleh, tangen sudut kecondongan yang mana kepada paksi absis ialah 59 ± 2 mV (pada 25 °C). Graf ditampal ke dalam jurnal makmal.
8. Penentuan kandungan ion fluorida dalam larutan yang dianalisis menggunakan lengkung penentukuran. Larutan yang dianalisis yang mengandungi ion fluorida diterima daripada pengajar dalam kelalang volumetrik 50 ml. Isipadu larutan dilaraskan kepada tanda dengan larutan penimbal asetat. Kandungan kelalang dikacau dan dalam larutan yang terhasil EMF unsur yang terdiri daripada elektrod fluorida dan perak klorida diukur.
Pada akhir pengukuran, tutup lubang elektrod perak klorida dengan penyumbat getah dan matikan peranti, seperti yang ditunjukkan dalam Lampiran 3, perenggan 2.6.
Mengikut lengkung penentukuran, penunjuk kepekatan ion fluorida didapati, yang sepadan dengan EMF unsur dalam larutan yang dianalisis, maka kepekatan molar ditentukan dan kandungan ion fluorida dalam larutan dikira menggunakan formula:
di mana 
- titer ion fluorida dalam larutan yang dianalisis, g/ml; - geraham-
kepekatan ionik ion fluorida, didapati menggunakan lengkung penentukuran, mol/l; 
- jisim molar ion fluorida, g/mol.
Pengiraan titer dijalankan dengan ketepatan tiga angka bererti.
9. Penentuan kandungan ion fluorida dalam larutan yang dianalisis mengikut persamaan keluk penentukuran. Nilai pF untuk penyelesaian yang dianalisis boleh didapati daripada persamaan graf penentukuran, yang nampaknya lebih tepat daripada menggunakan graf penentukuran. Persamaan ini kelihatan seperti:
di mana 
litar dengan larutan ujian 
;
rantai di = 0 -
segmen dipotong oleh garis lurus sepanjang paksi-y 
;
- tangen sudut
kecerunan garis lurus ke paksi-x:
di mana n- bilangan penyelesaian standard. Dengan cara ini:
Setelah ditentukan mengikut jadual dan dikira 
kira
mengikut formula:
Kemudian tentukan kepekatan molar dan hitung kandungan ion fluorida dalam larutan mengikut formula di atas.
soalan ujian
1. Namakan komponen sel galvanik yang digunakan untuk menentukan kepekatan (aktiviti) ion fluorida dalam larutan melalui potensiometri langsung.
2. Apakah pergantungan matematik yang mendasari penentuan kepekatan (aktiviti) ion fluorida dalam larutan melalui potensiometri langsung?
3. Huraikan reka bentuk elektrod selektif fluorida. Pada faktor apakah potensinya bergantung?
4. Mengapakah perlu mencipta kekuatan ion yang sama apabila menentukan kepekatan ion fluorida dengan potensiometri langsung dalam larutan yang dianalisis dan piawai?
5. Apakah julat pH yang optimum untuk menentukan ion fluorida menggunakan elektrod selektif fluorida?
6. Bagaimanakah, apabila menentukan ion fluorida dalam larutan dengan komposisi garam kompleks, nilai pH optimum dan kekuatan ion malar dikekalkan?
7. Apakah ion yang mengganggu penentuan ion fluorida dalam larutan menggunakan elektrod selektif fluorida? Bagaimana untuk menghapuskan pengaruh campur tangan mereka?
8. Senaraikan langkah-langkah utama untuk menentukan kepekatan ion fluorida dalam larutan dengan kaedah potensiometri menggunakan graf penentukuran.
9. Dalam koordinat apakah lengkung penentukuran dibina apabila menentukan kepekatan ion fluorida dengan potensiometri langsung?
10. Apakah yang sepatutnya sama dengan pekali sudut (tangen cerun) graf penentukuran yang diplotkan dalam koordinat 
, untuk larutan piawai natrium fluorida dengan kekuatan ion yang sama pada 25 °C?
11. Bagaimana untuk mengira kepekatan ion fluorida dalam larutan menggunakan data graf penentukuran yang dibina dalam koordinat 
jika EMF unsur dalam penyelesaian yang dianalisis diketahui?
12. Bagaimana untuk menyediakan larutan piawai daripada bahan kristal natrium fluorida dengan kepekatan betul-betul sama dengan yang ditentukan, sebagai contoh, 0.1000 mol/l?
13. Bagaimana untuk menyediakan larutan piawai natrium fluorida daripada larutan yang lebih pekat?
14. Namakan julat kepekatan yang ditentukan dan peratusan ralat dalam menentukan ion fluorida menggunakan elektrod selektif fluorida menggunakan kaedah lengkung penentukuran.
15. Namakan kawasan penggunaan elektrod selektif fluorida.
Pelajaran 2. Pentitratan potensiometri
Perlu tahu untuk kerja
1. Prinsip kaedah analisis potensiometrik. Persamaan Nernst. Pelbagai kaedah analisis potensiometrik.
2. Gambarajah skematik pemasangan untuk pentitratan potensiometri.
3. Elektrod penunjuk yang digunakan dalam pentitratan potensiometri, bergantung pada jenis tindak balas pentitratan; elektrod rujukan.
4. Kaedah untuk menunjukkan titik kesetaraan dalam pentitratan potensiometri.
5. Kelebihan pentitratan potensiometri berbanding analisis titrimetri dengan petunjuk visual titik kesetaraan.
6. Intipati penentuan novocaine dengan pentitratan potensiometrik.
Mesti boleh kerja
1. Sediakan larutan untuk dianalisis dengan melarutkan bahagian sampel ujian yang ditimbang dengan jisim yang diketahui dengan tepat.
2. Kira pecahan jisim bahan dalam sampel yang dianalisis berdasarkan keputusan pentitratan.
3. Tulis satu persamaan bagi tindak balas yang berlaku semasa pentitratan.
Soalan untuk pemeriksaan diri
1. Apakah prinsip yang mendasari kaedah pentitratan potensiometri?
2. Apakah persamaan yang menyatakan pergantungan potensi elektrod pada kepekatan (aktiviti) komponen penentu keupayaan dalam larutan?
3. Apakah parameter elektrokimia yang diukur semasa menentukan bahan melalui pentitratan potensiometri?
4. Takrifkan istilah "elektrod penunjuk", "elektrod rujukan".
5. Apakah sebab perubahan mendadak dalam daya gerak elektrik sel galvanik (potensi elektrod penunjuk) dalam larutan yang dititrasi berhampiran titik kesetaraan?
6. Namakan kaedah yang diketahui untuk menentukan titik kesetaraan berdasarkan data pentitratan potensiometri.
7. Untuk jenis tindak balas kimia apakah kaedah pentitratan potensiometri boleh digunakan? Apakah elektrod yang digunakan untuk ini?
8. Apakah kelebihan pentitratan potensiometri berbanding analisis titrimetri dengan petunjuk visual titik kesetaraan?
9. Namakan julat kepekatan yang ditentukan dan peratusan (relatif) ralat dalam menentukan bahan melalui kaedah pentitratan potensiometri.
10. Apakah tindak balas kimia yang mendasari penentuan bahan yang mengandungi kumpulan amino aromatik primer melalui pentitratan nitritometrik? Apakah syarat untuknya? Penunjuk yang digunakan?
11. Apakah prinsip yang mendasari penentuan novocaine melalui pentitratan potensiometri? Senaraikan peringkat utama analisis.
Kerja makmal "Penentuan pecahan jisim novocaine dalam penyediaan"
Objektif
Belajar menggunakan kaedah pentitratan potensiometri untuk penentuan kuantitatif sesuatu bahan.
Sasaran
1. Pentitratan potensiometri anggaran novocaine dengan larutan natrium nitrit.
2. Pentitratan potensiometri yang tepat bagi novocaine dengan larutan natrium nitrit.
3. Mencari titik akhir pentitratan potensiometri.
4. Pengiraan pecahan jisim novocaine dalam penyediaan.
sokongan material
Reagen
1. Natrium nitrit, larutan standard ~0.1 mol/l.
2. Novocain, serbuk.
3. Kalium bromida, serbuk.
4. Asid hidroklorik pekat (= 1.17 g / ml).
5. Air suling. Barang kaca
1. Kelalang volumetrik, 100 ml.
2. Kelalang volumetrik, 20 ml.
3. Buret 25 ml.
4. Silinder bergraduat untuk 20 ml.
5. Silinder bersaiz 100 ml.
6. bikar titrasi 150 ml.
7. Bux.
8. Corong.
9. Basuh botol untuk 250 atau 500 ml.
Peranti
1. Meter ion sejagat EV-74 atau serupa.
2. Elektrod penunjuk platinum ETPL-01 M atau serupa.
3. Elektrod rujukan, makmal tambahan perak klorida EVL-1MZ atau serupa.
Penyediaan elektrod perak klorida untuk operasi - lihat di atas, kerja makmal sebelumnya.
4. Berdiri untuk memasang dua elektrod dan buret.
5. Pengacau magnet.
6. Imbangan analitikal dengan berat.
7. Penimbang teknokimia dengan berat.
Bahan lain: lihat "Sokongan bahan" dalam kerja sebelumnya.
Intipati kerja
Pentitratan potensiometri adalah berdasarkan petunjuk titik kesetaraan dengan perubahan mendadak (melompat) dalam potensi elektrod penunjuk semasa pentitratan.
Untuk menentukan novocaine, bahan yang mengandungi kumpulan amino aromatik utama, kaedah titrasi nitritometrik digunakan, mengikut mana novocaine dititrasi dengan larutan standard 0.1 mol / l natrium nitrit dalam medium asid hidroklorik dengan kehadiran kalium bromida (mempercepatkan tindak balas) pada suhu tidak melebihi 18-20 °C Di bawah keadaan sedemikian, tindak balas pentitratan berjalan secara kuantitatif dan agak cepat:
Perjalanan tindak balas diazotisasi dipantau menggunakan elektrod platinum penunjuk, yang, bersama-sama dengan elektrod rujukan yang sesuai (perak klorida atau calomel), direndam dalam larutan yang dititrasi, dan daya gerak elektrik diukur. 
elemen bergantung kepada
nilai isipadu titran tambahan
Potensi elektrod penunjuk mengikut persamaan Nernst bergantung kepada kepekatan (aktiviti) bahan yang terlibat dalam tindak balas pentitratan. Berhampiran titik kesetaraan (TE), kepekatan bahan penentu potensi berubah secara mendadak, yang disertai dengan perubahan mendadak (melompat) dalam potensi elektrod penunjuk. EMF unsur ditentukan oleh beza keupayaan antara elektrod penunjuk dan elektrod rujukan. Oleh kerana potensi elektrod rujukan dikekalkan malar, lonjakan potensi elektrod penunjuk menyebabkan perubahan mendadak dalam EMF sel, yang menunjukkan pencapaian TE. Untuk ketepatan yang lebih tinggi dalam penentuan TE, titran ditambah setitik pada akhir titrasi.
Kaedah grafik, biasanya digunakan untuk mencari TE, dalam kes ini, ia tidak digalakkan untuk digunakan, kerana keluk pentitratan diplot dalam koordinat 
, adalah tidak simetri berkenaan dengan TE; agak sukar untuk menubuhkan FC dengan ketepatan yang cukup tinggi.
Peratusan kesilapan dalam penentuan novocaine dalam ubat dengan titrasi potensiometri tidak melebihi 0.5%.
Sama seperti penentuan novocaine, kaedah pentitratan potensiometri boleh digunakan untuk menentukan banyak sebatian organik lain dan ubat-ubatan yang mengandungi kumpulan amino aromatik primer, contohnya, sulfasil, norsulfazol, derivatif asid p-aminobenzoik, dsb.
Catatan. Tindak balas diazotisasi berjalan perlahan-lahan. Pelbagai faktor mempengaruhi kelajuannya. Peningkatan keasidan membawa kepada penurunan kadar tindak balas, oleh itu, apabila mentitrasi, mereka cuba mengelakkan lebihan asid hidroklorik yang besar. Kalium bromida ditambah kepada campuran tindak balas untuk mempercepatkan tindak balas. Suhu mempunyai kesan normal
pada kadar tindak balas: peningkatan suhu sebanyak 10 °C membawa kepada peningkatan kadar sebanyak kira-kira 2 kali ganda. Walau bagaimanapun, pentitratan, sebagai peraturan, dijalankan pada suhu tidak lebih tinggi daripada 18-20 °C, dan dalam banyak kes lebih rendah, apabila campuran tindak balas disejukkan kepada 0-10 °C, kerana sebatian diazo terbentuk sebagai hasil tindak balas tidak stabil dan terurai pada suhu yang lebih tinggi.
Pentitratan menggunakan tindak balas diazotisasi dilakukan dengan perlahan: pertama pada kadar 1-2 ml / min, dan pada akhir pentitratan - 0.05 ml / min.
Arahan kerja
PERHATIAN! Kerja ini menyediakan penggunaan meter ion universal EV-74. Apabila menggunakan peranti daripada jenis yang berbeza, adalah perlu untuk memberikan penerangan tambahan dalam garis panduan makmal.
1. Berkenalan dengan "Arahan Keselamatan untuk Bekerja dengan Peralatan Elektrik"(lihat Lampiran 1).
2. Kenalan dengan tujuan, prinsip operasi dan "Arahan untuk pengendalian meter ion universal EV-74"(lihat Lampiran 2, 3) atau peranti yang serupa.
3. Penyediaan ionometer untuk pengukuran.
3.1. Sel galvanik dipasang daripada elektrod platinum penunjuk dan elektrod rujukan perak klorida.
Elektrod platinum dipasang pada dirian di sebelah elektrod rujukan.
PERHATIAN! Pemegang yang direka untuk memegang elektrod dan buret dalam rak biasanya telah dipasang dengan betul. Ia tidak disyorkan untuk menukar kedudukan mereka. Untuk membetulkan elektrod platinum atau menukar larutan dalam sel, pengacau magnet mesti terlebih dahulu dikeluarkan dengan berhati-hati dari bawah sel.
Untuk penetapan, elektrod platinum dibawa ke kaki tripod dari bawah supaya hujung bawahnya lebih tinggi sedikit (kira-kira 0.5 cm) daripada hujung bawah elektrod rujukan. Elektrod penunjuk disambungkan kepada meter ion melalui soket "Tukar", terletak pada panel belakang peranti (lihat Lampiran 3, perenggan 1.1). Elektrod rujukan mesti disambungkan kepada meter ion melalui soket Aux.
Elektrod dicuci berulang kali dengan air suling dari botol basuh di atas bikar 200-250 ml, selepas itu bikar 150 ml dengan air suling dibawa ke bawah elektrod, yang diletakkan di tengah meja kacau magnet. Elektrod yang dipasang dengan betul tidak boleh menyentuh dinding dan bahagian bawah kaca, serta rod magnet, yang kemudiannya digunakan untuk mengacau larutan.
3.2. Ionomer dimasukkan ke dalam rangkaian di bawah seliaan seorang guru berpandukan arahan pengendalian untuk peranti (Lampiran 3, perkara 1.2-1.7). Benarkan instrumen memanaskan badan selama 30 minit.
4. Penyediaan penyelesaian analisis novocaine. Sediakan lebih kurang 0.05 mol/l larutan novocaine dalam 2 mol/l larutan asid hidroklorik. Untuk melakukan ini, kira-kira 0.9 g ubat (sampel ditimbang dalam botol penimbang pada neraca analitik dengan ketepatan ± 0.0002 g) dimasukkan ke dalam kelalang volumetrik 100 ml, 20-30 ml air suling, 16.6 ml larutan asid hidroklorik pekat ditambah ( = 1.17 g/ml). Campuran dikacau sehingga ubat dibubarkan sepenuhnya, isipadu larutan diselaraskan dengan tanda dengan air suling, kandungan kelalang dikacau.
5. Pentitratan orientasi. Dalam gelas dengan kapasiti 150 ml, 20 ml larutan novocaine yang dianalisis diletakkan dengan pipet, 60 ml air suling ditambah menggunakan silinder dan kira-kira 2 g kalium bromida. Elektrod - platinum penunjuk dan klorida perak tambahan - direndam dalam larutan boleh titrasi, rod magnet diturunkan dan sel dipasang di tengah meja kacau magnet. Jika ada arahan daripada guru, buka lubang sisi elektrod perak klorida, tanggalkan palam getah daripadanya. Buret 25 ml diisi dengan larutan natrium nitrit 0.1 mol/l piawai dan diikat dalam tripod supaya hujung bawah buret diturunkan ke dalam bikar 1-2 cm di bawah tepinya. Hidupkan pengacau magnet. Pengadukan tidak dihentikan semasa keseluruhan proses pentitratan.
Peranti disertakan dalam mod milivoltmeter untuk mengukur potensi positif (+ mV). Semasa pentitratan anggaran, EMF sistem diukur dalam julat yang luas (-119) seperti yang ditunjukkan dalam Lampiran 3, p.p. 2.1-2.5, larutan titran ditambah dalam bahagian 1 ml, setiap kali mengukur EMF sistem selepas bacaan instrumen mengambil nilai yang stabil.
Perubahan mendadak dalam EMF diperhatikan (lompat titrasi), dan kemudian satu lagi 5-7 ml titran ditambah dalam bahagian 1 ml dan satu yakin dengan sedikit perubahan dalam nilai yang diukur. Pada akhir pentitratan, matikan pengacau magnet. Keputusan pengukuran dimasukkan dalam jadual. 3-11.
Berdasarkan keputusan pentitratan anggaran, isipadu titran ditentukan, selepas penambahan lompatan titrasi diperhatikan. Isipadu ini dianggap hampir dengan isipadu yang sepadan dengan titik akhir pentitratan (CTT).
Dalam jadual. 3-11 contoh, isipadu titran yang digunakan untuk pentitratan anggaran ialah 11 ml.
Jadual 3-11. Pentitratan anggaran (contoh)
Berdasarkan keputusan pentitratan anggaran, lengkung pentitratan dibina dalam koordinat. Sifat lengkung asimetri diperhatikan, yang menyukarkan untuk menentukan CTT secara grafik dengan ketepatan yang betul.
6. Pentitratan yang tepat. Bahagian baru larutan novocaine yang dianalisis, air suling, kalium bromida diletakkan dalam bikar 150 ml bersih dalam kuantiti yang sama seperti dalam pentitratan anggaran. Elektrod, yang sebelum ini dibasuh dengan air suling, direndam dalam larutan, rod magnet diturunkan, dan pengacau magnet dihidupkan. Dengan pentitratan yang tepat, pengukuran EMF dijalankan dalam julat sempit (49) seperti yang ditunjukkan dalam Lampiran 3, klausa 2.5.
Pertama, isipadu titran ditambah kepada larutan untuk dititrasi pada kadar 1 ml/min, yang sepatutnya 1 ml kurang daripada isipadu yang dibelanjakan untuk pentitratan anggaran, selepas itu EMF unsur diukur. Dalam contoh yang ditunjukkan, isipadu titran tambahan ialah: 11 - 1 = 10 ml.
Kemudian titran ditambah dalam bahagian 2 titis, setiap kali mengukur EMF selepas bacaan instrumen mengambil nilai yang stabil. Perubahan mendadak dalam EMF diperhatikan (lompat titrasi), dan kemudian titrasi diteruskan dalam bahagian 2 titis dan yakin akan penurunan dan perubahan sedikit. Pada akhir titrasi, jumlah isipadu titran yang ditambah ialah dicatatkan kepada perseratus terdekat mililiter.
Matikan pengacau magnet. Keputusan pentitratan dimasukkan dalam jadual. 3-12.
Pentitratan yang tepat dilakukan sekurang-kurangnya tiga kali. Pada akhir pengukuran, tutup lubang elektrod perak klorida dengan penyumbat getah dan matikan peranti, seperti yang ditunjukkan dalam Lampiran 3, perenggan 2.6.
7.
Pengiraan hasil analisis. Berdasarkan data pentitratan yang tepat, mula-mula hitung isipadu satu titisan dan kemudian isipadu titran yang sepadan dengan 
mengikut formula:
di manakah isipadu titran, selepas penambahan yang mana pentitratan diteruskan setitis demi setitik, ml; ialah isipadu titran pada penghujung pentitratan, ml; n ialah jumlah bilangan titisan titran yang ditambahkan; ialah bilangan titisan titran yang ditambah sebelum lompatan titrasi berlaku; ialah bilangan titis yang membentuk bahagian larutan titran yang menyebabkan lompatan titrasi.
Jadual 3-12. Pentitratan tepat (contoh)
Contoh. Pengiraan mengikut jadual. 3-12.
Isipadu titran yang digunakan untuk pentitratan ditentukan untuk setiap pentitratan ke-i.
Pecahan jisim (dalam peratus) novocaine dalam penyediaan 
dikira
tyut dengan ketepatan perseratus peratus mengikut formula:
di mana Dengan- kepekatan molar titran: larutan standard natrium nitrit, mol/l; - isipadu titran yang dibelanjakan untuk titrasi tepat ke-i, ml;
Isipadu aliquot bagi larutan novocaine, ml; - jumlah isipadu penyelesaian analisis novocaine, ml; M- jisim molar novocaine, sama dengan 272.78 g / mol; m- jisim sampel ubat yang mengandungi novocaine, g.
Nilai pecahan jisim novocaine yang diperolehi dalam penyediaan diproses dengan kaedah statistik matematik, membentangkan hasil analisis dalam bentuk selang keyakinan untuk tahap keyakinan 0.95.
soalan ujian
1. Apakah prinsip penentuan novocaine dengan pentitratan potensiometri?
2. Apakah tindak balas kimia yang mendasari penentuan novocaine melalui pentitratan potensiometri?
3. Apakah elektrod yang boleh digunakan untuk memantau perjalanan tindak balas diazotisasi semasa pentitratan novocaine dengan larutan natrium nitrit?
4. Apakah yang menyebabkan lompatan dalam EMF (lompatan dalam potensi elektrod penunjuk) di kawasan titik kesetaraan apabila novokain dititrasi dengan larutan natrium nitrit?
5. Di bawah keadaan apakah tindak balas diazotisasi (dengan penyertaan novocaine) berjalan secara kuantitatif dan cukup cepat?
6. Berapakah kelajuan pentitratan potensiometri novocaine dengan larutan natrium nitrit?
7. Apakah bentuk lengkung pentitratan novocaine dengan larutan natrium nitrit, dibina dalam koordinat "EMF - isipadu titran"?
8. Adakah dinasihatkan untuk menggunakan kaedah grafik untuk menentukan titik kesetaraan dalam pentitratan potensiometri novocaine?
10. Berapakah peratusan ralat (relatif) dalam penentuan novocaine dalam ubat melalui pentitratan potensiometri?
11. Apakah kelebihan kaedah potensiometri untuk menunjukkan titik kesetaraan berbanding kaedah visual dalam menentukan novokain secara titrasi nitritometrik?
12. Apakah bahan yang boleh ditentukan melalui pentitratan potensiometri dengan analogi dengan penentuan novocaine?
Lampiran 1
Arahan keselamatan untuk bekerja dengan peralatan elektrik
Bekerja dengan peranti tidak berasas;
Biarkan peranti yang dihidupkan tanpa pengawasan;
Gerakkan peranti yang dihidupkan;
Bekerja berhampiran bahagian pembawa arus terbuka pada peranti;
Hidupkan dan matikan peranti dengan tangan yang basah.
2. Sekiranya berlaku kegagalan kuasa, matikan perkakas dengan serta-merta.
3. Sekiranya berlaku kebakaran dalam wayar atau perkakas elektrik, adalah perlu untuk segera menyahtenagakannya dan memadamkan api dengan alat pemadam api kering, selimut asbestos, pasir, tetapi tidak dengan air.
Lampiran 2
Tujuan dan prinsip operasi meter ion universal EV-74
1. Tujuan peranti
Meter ion universal EV-74 direka untuk menentukan, bersama-sama dengan elektrod selektif ion, aktiviti (indeks aktiviti - pX) ion bercas tunggal dan berganda (contohnya, 
, 
dan lain-lain), serta untuk mengukur potensi redoks (daya gerak elektrik) sistem elektrod yang sepadan dalam larutan elektrolit akueus.
Ionomer juga boleh digunakan sebagai milivoltmeter rintangan tinggi.
2. Prinsip operasi peranti
Operasi ionometer adalah berdasarkan penukaran daya gerak elektrik sistem elektrod kepada arus terus yang berkadar dengan nilai yang diukur. Penukaran dijalankan menggunakan penukar jenis pampasan automatik rintangan tinggi.
Daya gerak elektrik sistem elektrod dibandingkan dengan penurunan voltan bertentangan merentasi rintangan ketepatan R, melalui mana arus penguat mengalir. Voltan dikenakan pada input penguat:
Dengan keuntungan yang cukup besar, voltan berbeza sedikit daripada daya gerak elektrik, dan disebabkan ini, arus yang mengalir melalui elektrod semasa proses pengukuran adalah sangat kecil, dan arus yang mengalir melalui rintangan R, berkadar dengan daya gerak elektrik sistem elektrod:
Dengan mengukur arus dengan mikroammeter A, adalah mungkin untuk menentukan dan juga dalam penyelesaian ujian.
Lampiran 3
Arahan penggunaan meter ion universal EV-74 untuk mengukur potensi redoks (EMF) sistem elektrod
Pengukuran boleh dilakukan dalam milivolt dan dalam unit pX pada skala peranti. Apabila mengukur EMF, tiada pembetulan untuk suhu larutan ujian diperkenalkan.
1. Penyediaan ionometer EV-74 untuk pengukuran.
1.1. Pilih elektrod yang diperlukan dan pasangkannya dalam tripod. Elektrod penunjuk disambungkan ke soket "Tukar". secara langsung atau menggunakan palam penyesuai, dan elektrod rujukan kepada "Af." pada bahagian belakang instrumen. Elektrod dicuci dan direndam dalam segelas air suling.
1.2. Periksa pembumian kotak instrumen.
1.3. Sifar mekanikal peranti penunjuk ditetapkan, yang mana, dengan memutar pembetul sifar dengan pemutar skru, penunjuk ditetapkan kepada tanda sifar (awal) skala.
1.4. Tekan butang bawah "t °" untuk memilih jenis kerja dan butang atas "-119" untuk memilih julat ukuran.
1.5. Sambungkan peranti ke rangkaian 220 V menggunakan kord.
1.6. Hidupkan peranti menggunakan suis togol "Rangkaian". Apabila kuasa digunakan, lampu penunjuk kuasa hidup akan menyala.
1.7. Peranti memanaskan badan selama 30 minit.
2. Pengukuran potensi redoks (EMF) sistem elektrod.
2.1. Elektrod direndam dalam bikar dengan larutan ujian, selepas mengeluarkan lebihan air suling dari permukaan elektrod dengan kertas turas.
2.2. Hidupkan pengacau magnet.
2.3. Tekan butang 
dan butang untuk julat ukuran yang dipilih.
2.4. Tinggalkan anion | kation; +|-” jika potensi positif diukur, dan ditekan apabila potensi negatif diukur.
2.5. Benarkan bacaan instrumen menyelesaikan dan membaca nilai potensi dalam milivolt pada skala instrumen penunjuk yang sepadan, mendarabkan bacaan instrumen dengan 100:
Apabila mengukur pada julat luas "-119", bacaan dilakukan pada skala yang lebih rendah dengan pendigitalan dari -1 hingga 19;
Apabila mengukur pada julat sempit "-14", bacaan dilakukan pada skala atas dengan pendigitalan dari -1 hingga 4;
Apabila mengukur pada salah satu julat sempit "49", "914", "1419", bacaan dijalankan pada skala atas dengan pendigitalan dari 0 hingga 5, dan bacaan instrumen ditambah kepada nilai had bawah julat yang dipilih.
Contoh. Suis julat ditetapkan kepada kedudukan "49", dan penunjuk instrumen ditetapkan kepada 3.25. Dalam kes ini, nilai yang diukur ialah: (4 + 3.25) . 100=725 mV.
2.6. Pada penghujung pengukuran, tekan butang "t °" dan "-119", matikan peranti menggunakan suis togol "Rangkaian" dan putuskan sambungan peranti dan pengacau magnet daripada sesalur kuasa. Elektrod dan rod pengacau magnet dicuci dengan air suling dan diserahkan kepada pembantu makmal.
Pelajaran 3. Analisis koulometrikPrinsip kaedah
Analisis koulometrik (koulometri) adalah berdasarkan menggunakan hubungan antara jisim m bahan yang bertindak balas semasa elektrolisis dalam sel elektrokimia, dan jumlah elektrik Q yang melalui sel elektrokimia semasa elektrolisis hanya bahan ini. Selaras dengan undang-undang gabungan elektrolisis oleh M. Faraday, jisim m(dalam gram) adalah berkaitan dengan jumlah elektrik Q(dalam coulomb) dengan nisbah:
(1)
di mana M- jisim molar bahan yang bertindak balas semasa elektrolisis, g / mol; n- bilangan elektron yang terlibat dalam tindak balas elektrod; F\u003d 96 487 C / mol - Nombor Faraday.
Jumlah elektrik (dalam coulomb) yang melalui sel elektrokimia semasa elektrolisis adalah sama dengan hasil arus elektrik (dalam ampere) dan masa elektrolisis (dalam saat):
(2)
Jika jumlah elektrik diukur, maka mengikut (1) adalah mungkin untuk mengira jisim m. Ini benar dalam kes apabila keseluruhan jumlah elektrik yang melalui sel elektrokimia semasa elektrolisis dibelanjakan hanya untuk elektrolisis bahan tertentu; sisi-
proses nye harus dikecualikan. Dalam erti kata lain, keluaran semasa (kecekapan) hendaklah 100%.
Oleh kerana, mengikut undang-undang gabungan elektrolisis oleh M. Faraday (1), untuk menentukan jisim m (g) bahan yang telah bertindak balas semasa elektrolisis, adalah perlu untuk mengukur jumlah elektrik. Q, dibelanjakan untuk transformasi elektrokimia analit, dalam loket Kaedah ini dipanggil coulometri. Tugas utama pengukuran coulometrik adalah untuk menentukan jumlah elektrik setepat mungkin. Q.
Analisis coulometrik dijalankan sama ada dalam mod amperostatik (galvanostatik), i.e. dengan arus elektrik terus i= const, atau pada potensi malar terkawal elektrod kerja (potentiostatic coulometri), apabila arus elektrik berubah (berkurang) semasa elektrolisis.
Dalam kes pertama, untuk menentukan jumlah elektrik Q ia cukup untuk mengukur masa elektrolisis, arus terus setepat mungkin dan mengira nilainya Q mengikut formula (2). Dalam kes kedua, nilai Q ditentukan sama ada melalui pengiraan atau secara kimia coulometers.
Terdapat koulometri langsung dan tidak langsung (titrasi koulometrik).
Coulometri langsung
Intipati Kaedah
Koulometri terus pada arus terus jarang digunakan. Lebih kerap, coulometri digunakan pada potensi malar terkawal elektrod kerja atau koulometri potensiostatik langsung.
Dalam coulometri potensiostatik langsung, bahan yang ditentukan secara langsung tertakluk kepada elektrolisis. Jumlah elektrik yang dibelanjakan untuk elektrolisis bahan ini diukur, dan mengikut persamaan (1), jisim dikira m bahan yang ditentukan.
Semasa elektrolisis, potensi elektrod kerja dikekalkan malar, 
Apakah potensiostat yang biasa digunakan?
Nilai malar berpotensi E dipilih secara awal berdasarkan pertimbangan keluk voltan semasa (polarisasi) yang dibina dalam koordinat "arus i- potensi E", diperoleh dalam keadaan yang sama di mana elektrolisis akan dijalankan. Selalunya pilih
nilai potensi E, sepadan dengan kawasan arus pengehad untuk analit dan sedikit melebihi potensi separuh gelombangnya (sebanyak ~ 0.05-0.2 V). Pada nilai potensi ini, elektrolit penyokong tidak boleh menjalani elektrolisis.
Sebagai elektrod kerja, elektrod platinum paling kerap digunakan, di mana pengurangan elektrokimia atau pengoksidaan analit berlaku. Sebagai tambahan kepada elektrod kerja, sel elektrokimia termasuk 1 atau 2 elektrod lain - elektrod rujukan, contohnya, perak klorida, dan elektrod tambahan, contohnya, diperbuat daripada keluli.
Apabila proses elektrolisis berjalan pada potensi tetap, arus elektrik dalam sel berkurangan, kerana kepekatan bahan elektroaktif yang mengambil bahagian dalam tindak balas elektrod berkurangan. Dalam kes ini, arus elektrik berkurangan mengikut masa mengikut undang-undang eksponen daripada nilai awal pada saat masa kepada nilai pada saat masa
(3)
di mana pekali bergantung kepada sifat tindak balas, geometri sel elektrokimia, kawasan elektrod kerja, pekali resapan analit, kadar pencampuran larutan dan isipadunya.
Graf fungsi (3) ditunjukkan secara skematik dalam rajah. 3-10.
nasi. 3-10. Perubahan arus dengan masa dalam coulometri potensiostatik langsung
Keluaran semasa akan menjadi kuantitatif apabila arus berkurangan kepada sifar, i.e. pada masa yang tidak terhingga. Dalam amalan, elektrolisis
Bahan yang akan ditentukan dianggap kuantitatif apabila arus mencapai nilai yang sangat kecil, tidak melebihi ~0.1% daripada nilai.Dalam kes ini, ralat penentuan adalah kira-kira ~0.1%.
Oleh kerana jumlah tenaga elektrik ditakrifkan sebagai hasil kali arus dan masa elektrolisis, jelaslah bahawa jumlah tenaga elektrik Q, dibelanjakan untuk elektrolisis analit, adalah sama dengan:
(4)
mereka. ditentukan oleh kawasan yang dibatasi oleh paksi koordinat dan eksponen dalam Rajah. 3-10.
Untuk mencari jisim m daripada bahan yang bertindak balas diperlukan mengikut (1) untuk mengukur atau mengira jumlah elektrik Q.
Kaedah untuk menentukan jumlah elektrik yang melalui larutan dalam koulometri potensiostatik langsung
nilai Q boleh ditentukan dengan kaedah pengiraan atau menggunakan koulometer kimia.
. Pengiraan nilai Q oleh luas di bawah lengkung pergantungan i pada Ukur luas yang dihadkan oleh paksi koordinat dan eksponen (3) (lihat Rajah 3-10). Jika arus i dinyatakan dalam ampere dan masa dalam saat, luas yang diukur adalah sama dengan jumlah elektrik Q dalam loket.
Untuk menentukan Q tanpa ralat yang ketara, kaedah tersebut memerlukan proses elektrolisis yang hampir lengkap, i.e. masa yang lama. Dalam amalan, kawasan diukur pada nilai m yang sepadan dengan i= 0.001(0.1% daripada.
. Pengiraan nilai Q berdasarkan pergantungan dari Selaras dengan (3) dan (4) kami mempunyai:
kerana ia:
Dengan cara ini, 
dan untuk menentukan nilai Q perlu
cari nilai 
Menurut (3) 
. Selepas mengambil logaritma persamaan ini,
kita memperoleh pergantungan linear pada
(5)
Jika beberapa nilai diukur pada masa yang berbeza (contohnya, menggunakan lengkung seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3-10 atau secara langsung secara empirik), adalah mungkin untuk memplot fungsi (5), ditunjukkan secara skema dalam Rajah. 3-11 dan mewakili garis lurus.
Segmen yang dipotong oleh garis lurus pada paksi ordinat adalah sama dengan tangen sudut kecondongan garis lurus ke paksi absis ialah: 
Mengetahui makna 
dan oleh itu, adalah mungkin untuk mengira nilai
baiklah 
, dan kemudian jisim m mengikut formula (1).
nasi. 3-11. Kebergantungan masa elektrolisis dalam coulometri potensiostatik langsung
. Penentuan nilai Q menggunakan koulometer kimia. Dengan kaedah ini, litar elektrik pemasangan coulometrik termasuk koulometer kimia secara bersiri dengan sel elektrokimia di mana elektrolisis analit dijalankan. Jumlah tenaga elektrik Q, melalui coulometer yang disambung secara bersiri dan sel elektrokimia adalah sama. Reka bentuk coulometer memungkinkan untuk menentukan nilai secara eksperimen Q.
Selalunya, coulometer perak, tembaga dan gas digunakan, kurang kerap beberapa yang lain. Penggunaan coulometer perak dan kuprum adalah berdasarkan penentuan elektrogravimetrik jisim perak atau kuprum yang dimendapkan pada katod platinum semasa elektrolisis.
Mengetahui jisim logam yang dilepaskan pada katod dalam coulometer, kita boleh menggunakan persamaan (1) untuk mengira jumlah elektrik Q.
Coulometer, terutamanya perak dan tembaga, membolehkan anda menentukan jumlah elektrik Q dengan ketepatan yang tinggi, tetapi bekerja dengan mereka agak susah payah dan memakan masa.
Dalam coulometri, penyepadu elektronik juga digunakan untuk merekodkan jumlah elektrik. Q, dibelanjakan untuk elektrolisis, mengikut petunjuk peranti yang sepadan.
Penggunaan Coulometri Langsung
Kaedah ini mempunyai selektiviti tinggi, kepekaan (sehingga 10 -8 -10 -9 g atau sehingga ~10 -5 mol/l), kebolehulangan (sehingga ~1-2%), dan membolehkan penentuan kandungan kekotoran mikro. Kelemahan kaedah termasuk kerumitan yang tinggi dan tempoh analisis, keperluan untuk peralatan mahal.
Koulometri langsung boleh digunakan untuk menentukan ion logam, nitro organik dan derivatif halogen, klorida, bromida, iodida, anion tiosianat, ion logam dalam keadaan pengoksidaan yang lebih rendah apabila ia dipindahkan ke keadaan pengoksidaan yang lebih tinggi, contohnya:
Dan lain-lain.
Dalam analisis farmaseutikal, coulometri langsung digunakan untuk menentukan asid askorbik dan picric, novocaine, oxyquinoline, dan dalam beberapa kes lain.
Coulometri langsung agak susah payah dan panjang. Di samping itu, dalam beberapa kes, proses sampingan mula berjalan dengan ketara walaupun sebelum selesai tindak balas elektrokimia utama, yang mengurangkan kecekapan semasa dan boleh membawa kepada ralat yang ketara dalam analisis. Itulah sebabnya coulometri tidak langsung sering digunakan - titrasi koulometrik.
Pentitratan koulometrik
Intipati Kaedah
Semasa pentitratan koulometrik, analit X, yang berada dalam larutan dalam sel elektrokimia, bertindak balas dengan titran T, bahan yang secara berterusan terbentuk (dijana) pada elektrod penjana semasa elektrolisis bahan tambahan juga terdapat dalam larutan. Penghujung pentitratan ialah saat apabila semua analit X bertindak balas sepenuhnya dengan titran T yang dihasilkan, ditetapkan sama ada secara visual dengan kaedah penunjuk
rumah, memperkenalkan ke dalam larutan penunjuk yang sesuai yang menukar warna berhampiran sel bahan api, atau menggunakan kaedah instrumental - secara potensiometrik, amperometrik, fotometrik.
Oleh itu, dalam pentitratan koulometrik, titran tidak ditambah daripada buret kepada larutan yang dititrasi. Peranan titran dimainkan oleh bahan T, yang dijana secara berterusan semasa tindak balas elektrod pada elektrod penjana. Jelas sekali, terdapat analogi antara titrasi biasa, apabila titran dimasukkan dari luar ke dalam larutan yang dititrasi dan, apabila ia ditambah, bertindak balas dengan analit, dan penjanaan bahan T, yang juga bertindak balas dengan analit kerana ia. terbentuk, oleh itu kaedah yang dipertimbangkan dipanggil "pentitratan koolometrik". ".
Pentitratan koulometrik dijalankan dalam mod amperostatik (galvanostatik) atau potensiostatik. Selalunya, pentitratan coulometrik dijalankan dalam mod amperostatik, mengekalkan arus elektrik yang berterusan sepanjang keseluruhan masa elektrolisis.
Daripada isipadu titran tambahan dalam pentitratan coulometrik, masa t dan arus diukur i elektrolisis. Proses pembentukan bahan T dalam sel coulometrik semasa elektrolisis dipanggil penjanaan titran.
Pentitratan koulometrik pada arus terus
Dalam pentitratan coulometrik dalam mod amperostatik (pada arus terus), masa semasa elektrolisis dijalankan dan jumlah elektrik diukur Q, digunakan semasa elektrolisis dikira dengan formula (2), selepas itu jisim analit X ditemui dengan hubungan (1).
Jadi, sebagai contoh, penyeragaman larutan asid hidroklorik dengan kaedah pentitratan koulometrik dijalankan dengan pentitratan ion hidrogen. 
larutan piawai yang mengandungi HCl, dijana pada katod platinum oleh ion hidroksida OH - semasa elektrolisis air:
Titran yang terhasil - ion hidroksida - bertindak balas dengan ion 
dalam penyelesaian:
Pentitratan dijalankan dengan kehadiran penunjuk fenolftalein dan dihentikan apabila warna merah jambu terang larutan muncul.
Mengetahui nilai arus terus dalam ampere) dan masa (dalam saat) yang dibelanjakan untuk pentitratan, jumlah elektrik dikira menggunakan formula (2) Q(dalam loket) dan mengikut formula (1) - jisim (dalam gram) HCl bertindak balas yang terkandung dalam aliquot larutan HCl piawai yang dimasukkan ke dalam sel coulometrik (ke dalam bekas penjana).
Pada rajah. 3-12 secara skematik menunjukkan salah satu pilihan untuk sel elektrokimia untuk pentitratan koulometrik dengan petunjuk visual (dengan menukar warna penunjuk) penghujung pentitratan, dengan katod penjana dan anod tambahan.
Elektrod platinum penjana 1 (dalam kes yang sedang dipertimbangkan, anod) dan elektrod platinum tambahan 2 (dalam kes yang dipertimbangkan, katod) diletakkan di dalam vesel penjanaan (penjana) 3 dan bekas tambahan 4, masing-masing elektrolit dengan bahan elektroaktif tambahan dan penunjuk. Bahan tambahan itu sendiri boleh memainkan peranan sebagai elektrolit penyokong; dalam kes sedemikian, tidak perlu memasukkan elektrolit sokongan lain ke dalam larutan.
Bejana penjanaan dan tambahan disambungkan oleh jambatan elektrolitik (garam) 5 yang diisi dengan elektrolit acuh tak acuh yang kuat untuk memastikan sentuhan elektrik antara elektrod. Hujung tiub jambatan elektrolitik ditutup dengan palam kertas penapis. Bekas penjanaan mempunyai rod magnet 6 untuk mencampurkan larutan dengan pengacau magnet.
Sel elektrokimia dimasukkan ke dalam litar elektrik pemasangan untuk pentitratan coulometrik, mampu mengekalkan arus malar dan nilai yang diperlukan (contohnya, gunakan sumber kuasa universal seperti peranti makmal UIP-1 dan peralatan yang serupa).
Sebelum pentitratan coulometrik, elektrod dibasuh dengan teliti dengan air suling, larutan dengan bahan elektroaktif tambahan (di bawah keadaan tertentu) ditambah ke dalam bekas penjanaan, dan, jika perlu, elektrolit sokongan dan penunjuk.
Oleh kerana penyelesaian latar belakang yang disediakan dengan cara ini mungkin mengandungi kekotoran yang boleh dikurangkan atau elektrooksida, ia mula-mula dijalankan pra-elektrolisis penyelesaian latar belakang untuk pengurangan elektro atau elektrooksidasi kekotoran. Untuk melakukan ini, litar elektrik pemasangan ditutup dan elektrolisis dijalankan untuk
beberapa (biasanya pendek) masa sehingga penunjuk berubah warna, selepas itu litar dibuka.
nasi. 3-12. Skim sel elektrokimia untuk pentitratan coulometrik dengan penetapan penunjuk visual pada penghujung pentitratan: 1 - elektrod platinum penjana yang berfungsi; 2 - elektrod platinum tambahan; 3 - kapal generasi dengan penyelesaian ujian; 4 - kapal tambahan dengan larutan elektrolit acuh tak acuh yang kuat; 5 - jambatan elektrolitik; 6 - rod pengacau magnet
Selepas pra-elektrolisis selesai, isipadu larutan yang diukur dengan tepat dimasukkan ke dalam bekas penjanaan, pengacau magnet dihidupkan, litar elektrik pemasangan ditutup, manakala jam randik dihidupkan, dan elektrolisis dihidupkan. dijalankan pada arus terus sehingga warna penunjuk (penyelesaian) berubah secara mendadak, apabila jam randik dihentikan serta-merta dan litar elektrik dibuka.litar pemasangan.
Jika larutan yang dianalisis dimasukkan ke dalam sel coulometrik untuk pentitratan mengandungi kekotoran bahan yang boleh dielektroduksi atau elektrooksida, transformasinya memerlukan sejumlah elektrik semasa elektrolisis, kemudian selepas pra-elektrolisis (sebelum menambah larutan yang dianalisis ke dalam sel) titrasi kosong, dengan memasukkan ke dalam sel coulometrik, bukannya larutan yang dianalisis, isipadu larutan yang sama persis, yang mengandungi semua bahan yang sama dan dalam kuantiti yang sama dengan larutan yang dianalisis tambahan, kecuali analit X. Dalam kes paling mudah , air suling ditambah kepada larutan latar belakang dalam isipadu yang sama dengan isipadu aliquot larutan yang dianalisis dengan analit.
Masa yang digunakan untuk pentitratan kosong dikurangkan lagi daripada masa yang digunakan untuk pentitratan larutan ujian dengan analit.
Syarat untuk pentitratan koulometrik. Mesti menyediakan output semasa 100%. Untuk melakukan ini, sekurang-kurangnya keperluan berikut mesti dipenuhi.
1. Reagen tambahan, dari mana titran dihasilkan pada elektrod kerja, mesti terdapat dalam larutan dalam lebihan yang besar berbanding dengan analit (~1000 kali ganda lebihan). Di bawah keadaan ini, tindak balas elektrokimia sampingan biasanya dihapuskan, yang utama adalah pengoksidaan atau pengurangan elektrolit penyokong, sebagai contoh, ion hidrogen:
2. Arus DC i= const semasa elektrolisis hendaklah kurang daripada arus resapan reagen tambahan untuk mengelakkan tindak balas dengan penyertaan ion elektrolit penyokong.
3. Ia adalah perlu untuk menentukan jumlah elektrik yang digunakan semasa elektrolisis setepat mungkin, yang mana ia adalah perlu untuk merekodkan dengan tepat permulaan dan akhir masa undur dan magnitud arus elektrolisis.
Tamat petunjuk pentitratan. Dalam pentitratan koulometrik, TE ditentukan sama ada dengan penunjuk visual atau kaedah instrumental (spektrofotometri, elektrokimia).
Sebagai contoh, apabila mentitrasi larutan natrium tiosulfat dengan iodin terjana elektrik, penunjuk, larutan kanji, ditambah kepada sel coulometrik. Selepas mencapai TE, apabila semua ion tiosulfat dalam larutan dititrasi, bahagian pertama iodin terjanaan elektro menjadikan larutan menjadi biru. Elektrolisis terganggu.
Semasa petunjuk elektrokimia FC, sepasang elektrod, yang termasuk dalam litar elektrik penunjuk tambahan, diletakkan dalam larutan ujian (dalam kapal penjanaan). Penghujung pentitratan boleh direkodkan menggunakan litar elektrik penunjuk tambahan secara potensiometri (pH-metrik) atau biamperometrik.
Dengan petunjuk biamperometrik sel bahan api, lengkung pentitratan dibina dalam koordinat dengan mengukur arus i dalam indie tambahan
litar elektrik kator sebagai fungsi masa elektrolisis dalam sel coulometrik.
Pentitratan koulometrik pada potensi malar
Mod potensiostatik dalam pentitratan coulometrik digunakan kurang kerap.
Pentitratan koulometrik dalam mod potensiostatik dijalankan pada nilai malar potensi yang sepadan dengan potensi pelepasan bahan pada elektrod kerja, contohnya, semasa pengurangan katodik M n + kation logam pada elektrod kerja platinum. Semasa tindak balas berlangsung, potensi kekal malar sehingga semua kation logam telah bertindak balas, selepas itu ia berkurangan dengan mendadak, kerana tiada lagi kation logam penentu potensi dalam larutan.
Penggunaan pentitratan koulometrik. Dalam pentitratan coulometrik, semua jenis tindak balas analisis titrimetri boleh digunakan: asid-bes, redoks, pemendakan, tindak balas pembentukan kompleks.
Sebilangan kecil asid (sehingga ~10 -4 -10 -5 mol / l) boleh ditentukan dengan pentitratan asid-bes coulometrik dengan ion terjana elektro yang terbentuk semasa elektrolisis air pada katod:
Anda juga boleh mentitrasi bes dengan ion hidrogen yang dihasilkan pada anod semasa elektrolisis air:
Dengan pentitratan koulometrik bromometrik redoks, sebatian arsenik(III), antimoni(III), iodida, hidrazin, fenol, dan bahan organik lain boleh ditentukan. Bromin yang dijana di anod bertindak sebagai titran:
Pentitratan koulometri pemendakan boleh menentukan ion halida dan sebatian yang mengandungi sulfur organik oleh kation perak terjana elektrik, kation zink oleh ion ferrocyanide terjana elektrik, dsb.
Pentitratan koulometri kompleks kation logam boleh dilakukan dengan anion EDTA yang dijana secara elektro pada katod kompleks merkuri(II).
Pentitratan koulometrik mempunyai ketepatan yang tinggi, pelbagai aplikasi dalam analisis kuantitatif, membolehkan anda menentukan sejumlah kecil bahan, sebatian tahan rendah (kerana ia bertindak balas serta-merta selepas pembentukannya), contohnya, tembaga (I), perak (II) , timah (II), titanium (III), mangan (III), klorin, bromin, dll.
Kelebihan kaedah ini juga termasuk fakta bahawa tiada penyediaan, penyeragaman dan penyimpanan titran diperlukan, kerana ia terbentuk secara berterusan semasa elektrolisis dan serta-merta dimakan dalam tindak balas dengan analit.
Objektif kajian topik
Berdasarkan pengetahuan asas teori kaedah pentitratan koulometrik dan pembangunan kemahiran praktikal, belajar memilih secara munasabah dan menggunakan kaedah analisis ini secara praktikal untuk penentuan kuantitatif sesuatu bahan; dapat menjalankan penilaian statistik hasil pentitratan koulometrik.
Sasaran
1. Ketahui cara mengira jisim natrium tiosulfat dalam larutan dengan pentitratan koulometrik.
2. Ketahui cara menyeragamkan larutan asid hidroklorik dengan pentitratan koulometrik.
3. Penyelesaian masalah pengiraan biasa.
Untuk mengkaji topik, satu pelajaran makmal daripada dua yang diterangkan dalam manual ini diperuntukkan. Adalah disyorkan untuk menjalankan kerja makmal "Penentuan jisim natrium tiosulfat dalam larutan dengan pentitratan coulometrik".
Tugas untuk belajar sendiri
Perlu tahu untuk kerja
1. Prinsip kaedah coulometri.
2. Intipati kaedah pentitratan koulometrik dalam menentukan:
a) natrium tiosulfat;
b) asid hidroklorik.
Mesti boleh
1. Tuliskan persamaan tindak balas elektrokimia yang berlaku pada elektrod semasa pentitratan koulometrik:
a) natrium tiosulfat;
b) asid hidroklorik.
2. Tuliskan persamaan tindak balas elektrokimia yang berlaku dalam larutan semasa pentitratan koulometrik:
a) natrium tiosulfat;
b) asid hidroklorik.
3. Kira jumlah elektrik dan jisim (kepekatan) sesuatu bahan berdasarkan keputusan pentitratan koulometrik.
4. Memproses keputusan penentuan selari bahan dengan kaedah statistik matematik.
Bibliografi
1. Buku teks. - Buku 2, bab 10. - S. 481-492; 507-509; 512-513.
2.Kharitonov Yu.Ya., Grigorieva V.Yu. Contoh dan tugasan dalam kimia analisis.- M.: GEOTAR-Media, 2009.- P. 240-244; 261-264; 277-281.
Bagaimana untuk bermula sebagai tutor?
Pembelajaran jarak jauh bahasa Inggeris
Kata kerja bahasa Inggeris biasa dan tidak teratur