Часть 5. Вольт-амперометрия в мониторинге воды

Эти методы позволяют с высокой избирательной способностью и точностью измерять ионный состав воды.

Они основаны на анализе вольтамперных характеристик или зависимости тока от напряжения электрохимической ячейки с твердыми электродами.

При использовании жидких (ртутных) электродов эти методы называют полярографией.

Это лабораторные приборы.

Метод основан на законах электролиза при следующем допущении: лимитирующей стадией всего электрохимического процесса является стадия доставки ионов к электродам за счет процесса диффузии (диффузионная кинетика).

1 – ртутно-капельный электрод (1-20 сек) – обычно катод

2 – контакт

3 – корпус ячейки

4 – второй электрод (ртутное дно) – обычно анод

5 – анализируемая среда

Анод имеет большую поверхность для того, чтобы все электрохимические процессы на аноде были пренебрежимо малы из-за малой плотности тока j(j=I/S).

Постепенно увеличивают напряжение, пока не произойдет выделение ионов нужного типа на ртутной капле.

Ртутно-капельный электрод позволяет постоянно обновлять поверхность электрода исключить возможность загрязнения продуктами электролиза.

По мере роста напряжения, растет и ток и достигает значения , его величина зависит от концентрации линейно:, гдеn– валентность;

D– коэффициент диффузии;

с – концентрация

 – толщина диффузионного слоя.

При дальнейшем росте напряжения появляется еще одно .

Количество ионов определяется так называемым потенциалом полуволны U_½

Недостаток: сложность инструментализации (автоматизирования) используется только в лабораториях.

: количественный и качественный анализ многокомпонентных смесей (несколоько типов ионов).

Часть 6. Автоматическое титрование

Принципиальное отличие от других методов: метод требует предварительной подготовки пробы.

Принципиальная схема автоматического титрометра

1– дозатор пробы

2 – дозатор титранта (титрующего вещества)

3 – ячейка для титрования

4 – регулирующие клапаны

5 – датчик титрования

6 – индикаторный концентратомер

7 – контролер (микропроцессорное регулирующее устройства).

В зависимости от типа индикаторного концентратомера различают: кондуктометрическое, потенциометрическое, амперометрическое, фотоколориметрическое титрование.

В процессе титрования необходимо определить концентрацию неизвестного вещества в пробе. А + В С +D(А – проба, В - титрант).

Порядок измерения:

1. Дозирование пробы определенного размера в ячейку для фильтрования

2. Измерение физического параметра (концентрации) с помощью индикаторного концентратомера

3. По сигналу с контролера дозирование титранта ?

Автоматический титрометр – система поддержания точки эквивалентности (когда вещество А и В полностью прореагировали).

Материальный баланс точки эквивалентности: С_А= ?;

V_A=V_пробы;V_Т=V_В;k– стехиометрический коэффициент реакции

При титровании концентрацию неизвестного компонента определяют по величине объёма титранта в точке эквивалентности.

Зависимость физического параметра (I,U, электропроводности, оптической плотности) от объёма титранта называетсякривой титрования.

1. Кондуктометрическое титрование

1) HCl+NaOHNaCl+H₂O

2) HCOOH+NaOH. . .

(*) – конечная точка титрования, она соответствует состоянию эквивалентности, она отличается от точки эквивалентности погрешностью устройств, входящих в автоматический титрометр.

2. Потенциометрическое титрование

(*) – точка эквивалентности – это точка перегиба

Недостаток: возможность перетитрирования из-за медленности массообменных процессов, происходящих на границе электрод- раствор.

3. Амперометрическое титрование; 4. Фотоколориметричес-кое титрование.

Вид кривых такой же, как и для кондуктометрического титрования.

___________________________________________________

Общие : 1) высокая избирательность, определяемая химической реакцией

2) достаточно высокая точность

Недостатки: 1) приборы в основном используются для лабораторного анализа или для промышленного анализа с большим интервалом дискретности

2) достаточно высокая стоимость фильтрующих веществ.