ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ Выполняли: Овчинникова Ю.А. Шакирьянова О.Р.

ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ Потенциометрический метод основан на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов Используют для определения содержания веществ в растворе и измерения различных физико-химических величин.

ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ Зависимость величины электродного потенциала (ЭП) от активности ионов в растворе выражается уравнением Нернста: Для разбавленных растворов ( f = 1), активность а заменяют на концентрацию c. Если перейти от ln к lg, то при T = 298 K (25 °С) уравнение запишется так:

ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ: ЭЛЕКТРОДЫ Электроды I рода – электроды, находящиеся в равновесии с катионами, одноименными с металлом, и обратимые по отношению к ним. Простейший электронообменный электрод – металлическая пластинка, погруженная в раствор или расплав электролита Zn/Zn 2+ ; Cu/Cu 2+ и т.д. В качестве электрода сравнения используют стандартный водородный электрод (СВЭ) – электрод I рода – (Pt)H 2 /2H +. Он может выполнять как роль окислителя, так и восстановителя: 2H е Н 2 или Н 2 (Pt) – 2 е 2H +

ЭЛЕКТРОДЫ II РОДА Электроды II рода – электроды, состоящие из металлической пластинки, покрытой малорастворимой солью этого металла, и обратимые по отношению к анионам соли. Концентрация Cl поддерживается на определенном уровне путём добавления раствора хорошо растворимой соли с тем же анионом (чаще KCl). Отличительной особенностью электродов сравнения, применяемых в аналитической практике, является простота изготовления (доступность), воспроизводимость потенциала и низкий температурный коэффициент. Этим требованиям отвечают н.к.э. и х.с.э.

ИСЭ

ЭЛЕКТРОД С ПОДВИЖНЫМ НОСИТЕЛЕМ. 1 – внутренний хлорид серебряный электрод сравнения, 2 – внутренний стандартный раствор, 3 – пористая мембрана

СТАНДАРТНЫЙ ВОДОРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОД

ЭЛЕКТРОДЫ СРАВНЕНИЯ ХЛОРИДСЕРЕБРЯНЫЙ (А) И КАЛОМЕЛЬНЫЙ (Б)

ХЛОРИДСЕРЕБРЯНЫ Й ЭЛЕКТРОД

КАЛОМЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОД

ИОНОМЕТРИЯ Одним из потенциометрических методов является ионометрия (прямая потенциометрия), основанная на непосредственном использовании уравнения Нернста с применением специальных ионоселективных электродов, потенциал которых зависит от концентрации только строго определённого вида ионов.

ИОНСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ в зависимости от типа мембраны: твердофазные (с тв. мембраной, стеклянные), жидкофазные (ион активное вещество – жидкость, закрепленная в порах твердой матрицы). газовые и ферментные

СТЕЛКЛЯННЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

ТВЁРДОФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

ЭЛЕКТРОДЫ С ЖИДКОЙ МЕМБРАНОЙ

ГАЗОВЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

ФЕРМЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

Поведение большинства ионоселективных электродов описывается уравнением Нернста, по которому рассчитывают ЭДС элемента, составленного из индикаторного электрода и электрода сравнения. Затем определяется активность анализируемого иона.

Если в растворе присутствуют другие ионы, мешающие определению, то активность рассчитывается по формуле (Уравнение Никольского-Эйзенмана):

МЕТОД ГРАДУИРОВОЧНОГО ГРАФИКА Рисунок 1. Градуировочный график зависимости электродвижущей силы электродной системы от концентрации потенциалопределяющего иона. Поскольку в разбавленных растворах рХ = lgC, значение молярной концентрации (моль/л) вычисляют по уравнению: С = 10 –рХ

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РН Водородным показателем рН, характеризующим концентрацию ионов водорода в водных растворах, называется отрицательный десятичный логарифм активности ионов водорода рН = lg a H + рН испытуемого раствора связан с рН стандартного раствора следующим уравнением: Е – потенциал электрода в испытуемом растворе, мВ; Е S – потенциал того же электрода в растворе с известным значением рН (стандартном растворе), мВ; k коэффициент, который означает изменение электродвижущей силы на единицу изменения рН, мВ; pHs – pH стандартного раствора.

ДОСТОИНСТВА МЕТОДА Анализ смесей или индивидуальных веществ: - определение макрокомпонентов с высокой прецизионностью - определение микроколичеств примесей с достаточной надежностью и экспрессивностью Экспрессность анализа Простота аппаратурного оформления, дешевизна Автоматизация анализа - создание автоматических титраторов; - создание проточно-инжекционных систем