Тема III. Амперометрическое титрование с одним индикаторным электродом

Этот метод имеет те же теоретические основы, что и метод полярографии. Поскольку предельный диффузионный ток прямо пропорционален концентрации электроактивного вещества, то по его изменению в процессе титрования можно судить об изменении содержания в растворе определяемого вещества, титранта или продукта реакции. Точка эквивалентности находится графически по кривой титрования, отражающей изменение диффузионного тока в зависимости от объема титранта. Форма кривой титрования и характер перегиба на ней, соответствующего точке эквивалентности, прежде всего зависит от потенциала микроэлектрода.

Основным моментом является выбор потенциала для титрования, который должен соответствовать предельному току одного или двух участников химической реакции. Для этого необходимо четко представлять себе (уметь нарисовать) полярограммы определяемого вещества, титранта и продуктов реакции, если они электроактивны. Следует заметить, что в амперометрии наряду с ртутным капающим электродом, используемым в области отрицательных потенциалов (процессы восстановления), широко применяется вращающийся платиновый микроэлектрод, позволяющий работать при достаточно больших положительных значениях потенциала и исследовать процессы окисления.

Пример. Лекарственный препарат фитин количественно осаждается ионами свинца. На этой реакции основано амперометрическое определение фитина титрованием раствором нитрата свинца. На ртутном капающем электроде на фоне хлорида лития восстанавливаются и фитин (φ¹/₂= -1,50 В) и ион свинца (φ¹/₂= -0,43 В). Оценить возможность амперометрического титрования фитина раствором нитрата свинца при потенциалах -0,10 В, -0,80 В и -1,70 В. Какую форму имеют кривые титрования при этих потенциалах? Нарисовать кривые титрования.

Решение. Предельный диффузионный ток восстановления имеет место при потенциалах более отрицательных, чем потенциал полуволны. Поэтому при потенциале -0,10 В не восстанавливается и, следовательно, не дает ток ни одно из веществ, участвующих в реакции, что делает титрование при этом потенциале невозможным.

При потенциале -0,80 В электроактивным является ион свинца и имеет место диффузионный ток, обусловленный восстановлением этого иона (но не фитина). Поэтому при амперометрическом титровании до точки эквивалентности, пока в растворе отсутствуют ионы Pb²⁺, ток отсутствует; после точки эквивалентности ток возрастает пропорционально увеличению концентрации ионов свинца, накапливающихся в растворе при добавлении избытка титранта. Кривая амперометрического титрования при φ = -0,80 В приведена на рис.1.

При потенциале -1,70 В восстанавливается не только ион свинца, но и фитин, имеющий при этом потенциале предельное значение тока. В процессе титрования величина этого тока уменьшается пропорционально уменьшению концентрации фитина и становится практически равной нулю в точке эквивалентности. После точки эквивалентности в растворе появляются избыточные ионы свинца, концентрация которых возрастает по мере добавления титранта, что приводит к возрастанию силы тока. Кривая амперометрического титрования при φ = -1,70 В приведена на рис.2.