ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ АНАЛИЗ ӘДІСТЕРІ


ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ. ПОТЕНЦИОМЕТРИЯЛЫҚ ТИТРЛЕУ

Потенциометриялық әдіс гальваникалық элементтердің электр қозғаушы күшін өлшеуге негізделген. Гальваникалық элементте бір ерітіндіге не екі әр түрлі ерітіндіге батырылған 2 электрод болады. Екі ерітінді өзара сұйық контакт арқылы қосылады. Анықталатын ионның концентрациясына потенциалы тәуелді электрод – индикаторлы деп аталады, оның потенциалын өлшеу үшін ерітіндіге салыстырмалы электрод салады. Салыстырмалы электродтың потенциалы анықталатын ион концентрациясына тәуелді емес. Сонда анализденетін ерітіндіге батырылған екі электродтар арасында потенциалдар туындайды. Индикатор электродының потенциалы ерітіндідегі заттың концентрациясына, редокс-жұбы концентрацияларының қатынасына, олардың табиғатына, температураға және басқа факторларға тәуелді. Потенциометрия әдісі Нернст теңдеуіне сүйенеді:

Е = E0 + 2,3RT/nFlgCа тотықтырғыш/Св тотықсыздандырғыш (42),

егер температура 250C болса, яғни Т = 273 + 250C = 298K, онда Нернст теңдеуі былай жазылады: Е = E0 + 0,059/nlgCа тотықт./Св тотықс. (43), мұндағы Е0 – редокс-жұбының стандартты потенциалы; n – электрон саны; R – универсал газ тұрақтысы; F – Фарадей саны, а және в – стехиометриялық коэффициенттер. Нернст теңдеуінде тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың концентрациялары тек сұйық күйлеріндегі формасында ғана жазылады.

Потенциометрияда индикаторлық электродтың 2 класы қолданылады: 1) электрон алмасатын электродтар – фазалар арасындағы шекарада электрондар қатысында реакциялар жүреді; 2) ионалмасатын, ионселективті электродтар – фазалар арасындағы шекарада ионалмасу реакциялары жүреді. Ионселективті электродтар ішіндегі ең маңыздысы – шыны электродтар: шар тәрізді, өте жұқа, құрамы 22% Na2O, 6% CaO, 72% SiO2 тұратын шыныдан жасалады, оған 0,1М НСІ құйып, AgCI-мен жабылған хлор күміс электродын батырады.

Сонда оның кестесі:

Ag,AgCI|HCI (0,1М) шыны анықталатын ерітінді КСІAgCI,Ag

Шыны электродты жұмыс алдында 0,1М НСІ ерітіндісінде 8 сағаттай ұстайды. Шыны электродтың қалыңдығы 0,1мм, сондықтан оны сүртуге болмайды, сындырып алмас үшін. Потенциалды өлшеу үшін потенциометрлер қолданылады: шкаласы милливольтты, рН-ты көрсетеді. Потенциометрия әдісінде тура потенциометрия және потенциометриялық титрлеу қолданылады. Титрлеу әдісінің дәлдігі жоғары, себебі эквивалент нүкте (э.н.) тұсында аз ғана концентрацияның өзгеруіне индикатор электроды потенциалының үлкен өзгерісі сәйкес келеді. э.н.-ге жақындағанда титранттан аздан құю керек. Потенциометрия әдісінде де реакцияның барлық түрін қолдануға болады: бейтараптау, тотығу-тотықсыздану, комплекс түзу, тұнбаға түсіру. Потенциометриялық титрлеуде индикатор электродын қолданылатын реакциялар түріне байланысты қышқыл-негіздік титрлеуде шыны электроды, тотығу-тотықсыздану титрлеуінде – инертті (платина) электроды, тұнбаға түсіру титрлеуінде – күміс электроды, комплексонометрияда – титрленетін металл ионына бағытталған металды электрод қолданылады, э.н. анықтау үшін Е = f(V),

рН = f(V) графиктерін құрады (интегралды қисық), ал дәлірек э.н. табу үшін Δ Е/Δ V = f(V) не Δ рН/Δ V = f(V) (дифференциалды қисық) графиктерін құрады. Бұл әдістің жетістіктері: тез және қарапайым, лай және түсті ерітінділерде анализ жасауға болады. Әдістің қатесі 0,5-1% арасында. Қазіргі кезде көптеген иондарға арналған ионселективті электродтар бар.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Потенциометриялық әдісте неше электрод қолданылады?

2. Индикаторлық және салыстырмалы электродтар қалай жұмыс істейді?

3. Тура потенциометрия және потенциометриялық титрлеуді қалай жүргізеді?

Интегралды және дифференциалды графиктерді қалай құрады?