КОНДУКТОМЕТРИЯЛЫҚ АНАЛИЗ. ТУРА КОНДУКТОМЕТРИЯ ЖӘНЕ КОНДУКТОМЕТРИЯЛЫҚ ТИТРЛЕУ


Кондуктометрия әдісінің негізіне анализденетін ерітіндінің электр өткізгіштігі, яғни электр өткізгіштік пен ерітіндідегі иондар концентрациясы арасындағы тәуелділік алынады. Электрөткізгіштік заттың электр тогын өткізу қабілеті. Электролиттер ерітіндісінде электр тогын таситындар – иондар. Ерітіндінің электр өткізгіштігі оның кедергісіне кері шама:

W = 1/R (44)

Электр өрісінде аниондар анодқа, катиондар катодқа тартылады. Ерітіндінің электрөткізгіштігі деп уақыт бірлігі ішінде ерiтінді арқылы өткен электр мөлшерін атайды.

Сонымен, ерітіндінің электр өткізгіштігі иондардың санымен, жылдамдығымен (қозғалғыштығымен), иондар зарядымен анықталады және еріткіштің табиғаты мен температураға байланысты болады. Ерітіндінің меншікті электрөткізгіштік ϰ және эквиваленттік электр өткізгіштік λ деген ұғымдары бар. Ауданы 1см2 өзара 1см арақашықтықта орналасқан екі электрод арасындағы 1см3 электролиттің электрөткізгіштігін меншікті электрөткізгіштік ϰ деп атайды. Өлшем бірлігі, См/см не Ом-1∙см-1. Эквиваленттік электрөткізгіштік λ – арақашықтығы 1см екі электрод арасында орналасқан құрамында 1 эквивалент зат бар электролит ертіндісінің электрөткізгіштігі. Өлшем бірлігі Смсм2/экв-1. Аналитикалык химияда көбінесе эквиваленттік электр өткізгіштік λ пайдаланады. Меншікті электр өткізгіштік пен эквиваленттік электрөткізгіштік арасында мына формуламен өрнектелетін байланыс бар: λ = ϰ×1000/Cн (45).

Еріген электролиттің концентрациясы өскен сайын иондардың да мөлшері артады, яғни меншікті электрөткізгіштік артады. Бірақ меншікті электр өткізгіштік белгілі бір максимал мәнге жеткен соң оның мәні азая бастайды, себебі күшті электролиттер үшін λрелаксация эффектісі және электрофорезді эффект күшейеді, ал әлсіз электролиттер үшін олардың диссоциация дәрежелері азаяды. Релаксациялық эффект және электрофорезді эффект – электр тогы өрісінде қозғалатын ерітіндідегі иондардың еріткіш молекулаларынан және оларды қоршаған қарама-қарсы зарядталған иондардан олардың қозғалысын тежейтін әрекет. Осы тежейтін әрекет нәтижесі – ерітіндінің кедергісі болады.

Ерітіндіні сұйылту кезінде λ артады. Егер шексіз сұйылтса λ максимальды шамасына жетеді λ

Кольрауш заңы немесе аддитивтілік заңы: Электролиттің шексіз сұйылту кезіндегі эквиваленттік электрөткізгіштігі катион(к) мен анионның(а) қозғалғыштықтарының қосындысына тең болады.

λ∞ = λк + λа (46)

Иондар қозғалғыштығы кестелерде (Анықтамаларда) беріледі. Ол ионның зарядына және радиусына тәуелді. Ең жоғарғы қозғалғыш иондар – сутек және гидроксид иондары, олар 25°С-та мына сандарға тең болады:

λн+ = 350; λонˉ = 199. Қалған иондар қозғалғыштығы 30-70 аралығында.

Электрөткізгіштікке келесі факторлар әсер етеді:

1. Электролит табиғаты;

2. Электролит концентрациясы;

3. Температура;

4. Еріткіш табиғаты.

Күшті электролиттер үшін λ біртіндеп кемиді, сұйылтқанда әлсіз электролиттің диссоциациялану дәрежесі α артады, сол себептен сұйылту нәтижесінде электрөткізгіштік көп есе артады. Температура артқан сайын электрөткізгіштік артады. Температураны 1°С арттырса, электрөткізгіштік 2-2,5% артады.

Электрөткізгіштік кондуктометр аспабымен өлшенеді. Оның кестесінің негізіне Уитсон көпіршесін алады, ол кедергі өлшеу құрылғысы: жиілігі 500-5000Гц болатын айнымалы ток көзі, ток детекторы ретінде дүзеткіші бар микроамперметр (ноль-индикатор) алынады.

Ерітіндінің электрөткізгішін өлшеуге негізделген кондуктометриялық әдіс:

а) тура кондуктометрия және

б) кондуктометриялық титрлеу болып бөлінеді.

а) Тура кондуктометрия аналитикалық химияда сирек пайдаланылады, себебі электрөткізгіштік аддитивті шама, яғни иондардың жалпы концентрациясымен анықталады. Тура кондуктометрия келесі мақсаттарда пайдаланылады:

1. Әлсіз электролиттердің диссоциациялану дәрежесін α және диссоциациялану константасын анықтау үшін α = λ/ λ∞, Кдисс. = С×a2.

2. Тұнбалар ерігіштігін анықтау үшін.

3. Қозғалғыштығы жуық иондардың ерітіндідегі жалпы концентрациясын табу үшін.

4. Әр түрлі ішімдіктердің сапасын қадағалау үшін.

5. Еріткіштің тазалығын анықтау үшін.

6. Комплекс қосылыстардың құрамы мен тұрақтылық константасын анықтау үшін.

б) Кондуктометриялық титрлеу әдісі жиі пайдаланылады. Ерітіндіні қолайлы титрантпен титрлеп, ϰ өлшеп отырады. Эквиваленттік нүктені осы ϰ өзгерісі арқылы анықтайды. Қышқылдық-негіздік, тұндыру, комплекс түзу реакцияларын пайдаланады. Тотығу-тотықсыздану реакцияларын сирек пайдаланады, себебі оларда электрөткізгіштік аз өзгереді.

Әдістің артықшылығы:

1. Орындалуы қарапайым.

2. Лайлы, түсті ерітінділерді титрлеуге болады.

3. Кейде ерітіндідегі қоспаны бөлмей титрлеуге болады.

4. Дәлдігі біршама жоғары – 2-4%, ал термостаттау пайдаланса – 0,2% болады.

5. Төмен концентрацияларды (10ˉ3моль/л) титрлеуге (анықтауға) болады.

6. Судың жалпы кермектігін анықтауға болады.

7. Органикалық және сулы-органикалық ертінділерді титрлеуге болады.

Әдістің кемшілігі:

1. Талғамдығы төмен.

2. Тура кондуктометриялық өлшеулер қоспаларға сезімтал болады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Өткізгіштердің қандай негізгі 2 түрі болады?

2. Сименс (См) өлшем бірлігі нені көрсетеді?

3. Катиондар мен аниондар қозғалғыштығы деген не?

4. Тура кондуктометрияның қолданылуына мысал келтіріңдер.

5. Кондуктометриялық титрлеуді қандай жағдайларда пайдаланады?

6. Әдістің арықшылығы мен кемшіліктерін айтыңдар.