Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Потенциометрический анализ применяется для определения активности ионов, находящихся в растворе, а также для индикации точки эквивалентности при титровании.
Потенциометрическое определение основано на возникновении разности потенциалов между электродами, погруженными в раствор, содержащий вещества, не реагирующие на них.
Электродвижущая сила (ЭДС), возникающая между электродами, в идеальном случае описывается уравнением Нернста:
(2.29)
где Е— измеряемая ЭДС ячейки; Е'— величина, постоянная при данной температуре; υ = 2,3-RT/F, здесь R —газовая постоянная; Т —абсолютная температура; F— постоянная Фарадея; n — число электронов, взятое с соответствующим знаком: принимаемых (+) или отдаваемых (—) одной молекулой (ионом) определяемого вещества; а — активность определяемого вещества (иона).
Для измерения ЭДС гальванического элемента необходимо иметь два электрода: электрод сравнения с устойчивым известным потенциалом и индикаторный электрод, потенциал которого зависит от активности ионов ан+.
В качестве электрода сравнения чаще всего используют хлорсе-ребряный электрод (Ag, Ag/KCl).
Для непосредственного определения активности водородных ионов, находящихся в растворе, в качестве индикаторного электрода широко используют стеклянный электрод, действие которого основано на возникновении разности потенциалов между тонкой стеклянной пленкой и водными растворами с определенной концентрацией водородных ионов. Водородная функция стеклянного электрода, т. е. зависимость разности потенциалов от активности ионов водорода, обусловлена диффузией в стекло.
Активная концентрация водородных ионов характеризуется водородным показателем рН. Водородный показатель численно равен отрицательному логарифму концентрации водородных ионов в растворе [Сн+], выраженной в грамм-ионах на 1 дм3, т. е. рН = — lg[CH+]. В чистой воде концентрация ионов водорода зави-
сит от электролитической диссоциации воды и, следовательно, равна концентрации гидроксильных ионов. Кислотность раствора зависит от концентрации ионов водорода, а щелочность раствора — от концентрации ионов гидроксила.
Произведение концентраций ионов водорода и гидроксила в воде и водных растворах постоянно для данной температуры и называется ионным произведениемводы. т. е.
Концентрация водородных ионов в чистой воде при 25 "С равна 10~7, или рН = 7. В растворах с кислой средой концентрация водородных ионов выше концентрации гидроксильных ионов, но уравнение (2.30) не нарушается. Следовательно, в водном растворе существует обратно пропорциональная зависимость между [Сн+] и [Сно—]: во сколько раз в кислом растворе увеличивается концентрация водородных ионов, во столько же раз уменьшается концентрация гидроксильных и соответственно в щелочной среде: во сколько раз увеличивается концентрация гидроксильных ионов, во столько же раз уменьшается концентрация водородных ионов.
Активность ан+ представляет собой эффективную концентрацию ионов водорода, которая равна произведению концентрации [Сн+] на коэффициент активности/ Обычно f < 1, но в разбавленных растворах значение f = 1.
Принципиальная схема рН-метра показана на рис. 2.21. Перед измерением проверяют и настраивают потенциометр по стандартным буферным растворам, которые готовят из фиксана-лов квалификации для рН-метрии и дистиллированной воды, освобожденной от СО2 кипячением в течение 30—40 мин. Для проверки показаний прибора используют несколько буферных растворов с различными значениями рН. Один из растворов должен иметь рН, близкий к рН испытуемого раствора. Значения рН буферных растворов различных солей для проверки работы прибора приведены в приложении 1.
При погружении электродов в
сосуд 1 с исследуемым раство
ром между поверхностью шари
ка индикаторного (стеклянного)
электрода 2 и раствором происхо
дит обмен ионами, в результате
которого ионы лития в поверхно
стных слоях стекла замещаются
ионами водорода. В результате
чего индикаторный электрод
приобретает свойства водородно
го электрода. В качестве электро-
Рис. 2.21. Принципиальная схема да сравнения берут хлорсеребря-
рН-метра ный электрод 3, потенциал кото-
Рис. 2.22. Кривые потенциометрического титрования:
а — одного вещества; б— смеси двух веществ
рого постоянен и не зависит от концентрации ионов анализируемой среды. рН контролируемого раствора определяют с помощью электронного потенциометра 4, шкала которого програ-дуирована в единицах рН.
При потенциометрическом титровании используются реакции кислотно-основного взаимодействия, окисления — восстановления, осаждения и комплексообразования, в ходе которых изменяется концентрация потенциалобразующих ионов.
Зависимость потенциала от объема израсходованного рабочего раствора выражается кривой титрования. Ордината точки перегиба соответствует потенциалу электрода в конце титрования, а абсцисса — объему рабочего раствора, израсходованного на его определение, т. е. конечной точке титрования (рис. 2.22, а).
Потенциометрическое титрование используют при титровании окрашенных растворов, когда цветные индикаторы неприменимы. Кроме того, этим методом можно определить несколько веществ без предварительного разделения. В этом случае на кривой титрования появятся несколько скачков потенциала (рис. 2.22,6), по которым находят объем рабочего раствора, израсходованного на взаимодействие с каждым компонентом сложного раствора.
Для измерения рН применяются потенциометры марок рН-121, рН-150М, И-130, И-150, И-500 и др. Принцип работы, порядок настройки и эксплуатации потенциометров приведены в инструкциях, прилагаемых к приборам.
Дата публикования: 2015-01-10; Прочитано: 534 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!