Лекция 9 Потенциометрия
Потенциометрические методы анализа относятся к равновесным методам. Равновесные методы электрохимического анализа основаны на измерении э. д. с. электрохимических цепей, для которых потенциал электрода близок к равновесному значению. В равновесных методах электрохимического анализа измерения проводят таким образом, что протекания заметных количеств электрического тока не предполагается, и поэтому проведение измерений не оказывает заметного влияния на равновесия, существующие на границе раздела фаз и в глубине раствора.
1.Классификация методов потенциометрии
В настоящее время потенциометрия широко используется для определения различных физико-химических величин, в аналитической химии — для определения концентрации веществ в растворах, в автоматических непрерывных методах контроля различных технологических процессов (потенциометрические датчики-преобразователи) и развивается в нескольких направлениях.
Рис. 1. Классификация методов потенциометрии
Редоксометрия объединяет ряд методов, основанных на измерении окислительно-восстановительных потенциалов в растворах. Основоположником редоксометрии следует считать В. Кларка, который опубликовал первое исследование в этом направлении в 1923 г. Большой вклад в развитие редоксометрии внесли русские ученые, главным образом школа акад. Никольского. Редоксометрия в настоящее время широко применяется для изучения протолитических процессов и комплексообразования, для контроля технологических процессов в фармацевтической, текстильной, целлюлозно-бумажной, гидрометаллургической, винодельческой промышленности, в санитарно-гигиенических исследованиях и в ряде других областей науки и производства.
Ионометрия — область прямой потенциометрии, которая объединяет методы прямого определения концентрации или активности ионов в различных фазах с использованием ионоселективных электродов.
К области ионометрии относятся давно известная рН-метрия и новые методы — катионометрия и анионометрия.
рН - метрия включает методы, применяющиеся для измерения концентрации ионов водорода в растворах. Понятие рН введено в науку Зеренсеном в 1909 г. Он же разработал экспериментальный метод определения рН. Большой вклад в теорию и методы измерения величины рН внесли советские ученые под руководством акад. Б. П. Никольского: М. М. Шульц, П. А. Крюков и др.
В настоящее время известна очень большая роль ионов водорода во всех химических и биологических процессах. Поэтому измерение величины рН имеет большое значение в биологии, медицине, в химии, в сельском хозяйстве, в химической, нефтяной, бумажной, пищевой промышленности, в гальванотехнике и т. д.
Катионометрия и анионометрия объединяют методы прямого определения концентрации или активности ионов (Na+, К+, Са2+, Mg2+, Zn2+, Pb2+ и др.; F-, CI-, Br-, S2-, NО3- и др.).
Измерения в методах катионометрии и анионометрии производятся с использованием как стеклянных электродов, обладающих водородной, натриевой или калиевой функциями, так и новых ионоселективных электродов с мембранами из твердых или жидких ионитов, с гетерогенными мембранами и с мембранами из монокристаллов.
Определение термодинамических величин широко используется в физической химии. С помощью потенциометрии определяются изменения величины свободной энергии, энтропии, энтальпии при химических процессах, определяются активности (концентрации) в водных и неводннх растворах и расплавах.
Потенциометрическое титрование — использование потенцио-метрических методов для наблюдения за ходом реакции титрования и особенно для нахождения точки эквивалентности.
По сравнению с индикаторным титрованием этот метод позволяет достичь большей точности, а также позволяет титровать вещества, для которых отсутствуют цветные индикаторы или их применение невозможно. Часто за один прием можно определить несколько веществ, присутствующих в растворе.
При потенциометрическом титровании используются реакции нейтрализации, осаждения, комплексообразования, окисления — восстановления.
Различают три способа потенциометрического титрования: прямое, дифференциальное и по второй производной. Последние два способа применяются для увеличения точности определения конечной точки.