2.1.3.Контрольні питання по темі «Потенціометричний аналіз»

1. На чому ґрунтуються потенціометричні методи аналізу? 2. Яка залежність виражається рівнянням Нернста? Поясніть суть величин, які входять до нього. 3. Що представляють собою електроди I і II роду? Наведіть приклади цих електродів. 4. Які функції виконують індикаторні електроди і які – порівняльні електроди? Вкажіть вимоги до них. 5. Наведіть схему установки для потенціометричних вимірювань. 6. У чому суть потенціометричного визначення рН розчину? Які індикаторні електроди можуть бути використані для визначення рН? 7. З чого складається скляний електрод? Як можна визначити стандартний потенціал цього електрода? Вкажіть переваги і недоліки скляного електрода. 8. Які основні типи іоноселективних електродів? Як вони влаштовані? Які мають характеристики? 9. Вкажіть переваги, недоліки та області застосування методу прямої потенціометрії. 10. У яких координатах будують криві потенціометричного титрування? Чим обумовлюється вибір координат? 11. Назвіть відповідні пари електродів і приведіть приклади потенціометричного титрування з використанням: а) реакцій кислотно-основної взаємодії; б) реакцій осадження; в) реакцій комплексоутворення; г) реакцій окиснення-відновлення. 12. Які види потенціометрії використовуються в аналізі і на чому вони засновані?

2.2. Кондуктометричний метод аналізу 2.2.1. Основні закони і формули

Кондуктометричний метод аналізу заснований на вимірюванні електропровідності аналізованого розчину. Електропровідністю називають величину, зворотну електричному опору R. Одиницею виміру електропровідності є Ом-1 або сіменс(См). Розчини електролітів, будучи провідниками II роду, підпорядковуються закону Ома. За аналогією з опором провідників I роду, опір розчину прямо пропорційно відстані між електродами l і обернено пропорційно площі їх поверхні S

R =  (l / S),

де  - питомий опір (Ом ^. см). При l = 1 см  і S = 1 см²  маємо R = , отже, питомий опір дорівнює опору 1 см³ розчину, що знаходиться між двома паралельними пластинами площею 1 см² , віддаленими один від одного на 1 см.              Величину, зворотну питомому опору, називають питомою електропровідністю  = 1 / . Питома електропровідність (См ^. см-1) чисельно дорівнює струму

(в амперах) , що проходить через шар розчину з поперечним перерізом,рівним одиниці, під дією градієнта потенціалу 1 В на одиницю довжини.              Електропровідність розбавлених розчинів електролітів залежить від числа іонів у розчині  (тобто від концентрації), числа елементарних зарядів, що переносяться кожним іоном (тобто від заряду іона), і від швидкості руху однаковозаряджених іонів до катода або аноду під дією електричного поля. З урахуванням усіх цих факторів електропровідні властивості іонів характеризуються еквівалентною іонною електричною провідністю (рухливістю).

Еквівалентної електричної провідністю називають провідність розчину, який містить 1 моль еквівалента речовини і перебуває між двома паралельнимиелектродами, відстань між якими 1 см. Її одиницею виміру є  См ^. см^2 . моль^-1.

Питома і еквівалентна провідність пов'язані співвідношенням:

 = 1000  / с,

де с – молярна концентрація еквівалента, моль-екв/л.

Методи прямої кондуктометрії  базуються на тому, що в області разведених і в міру концентрованих розчинів електрична провідність зростає зі збільшенням концентрації електроліту.

У практичній роботі зазвичай використовують заздалегідь побудовану градуювальну криву залежності електричної провідності розчину від концентрації тих чи інших електролітів. 

У зв'язку з відносно близькими значеннями рухливості іонів кондуктометричні вимірювання дають інформацію головним чином лише про загальну концентрацію іонів в розчині. Мала селективність кондуктометричного методу істотно обмежує його застосування.

Вимірювання електричної провідності розчинів широко застосовують у титрометричному аналізі для визначення точки еквівалентності (кондуктометричного титрування). У методах кондуктометричного титрування вимірюють електричну провідність розчину після додавання невеликих певних порцій титранту і знаходять точку еквівалентності графічним методом за допомогою кривої в координатах  - V_{титранту} (питома електропровідність - об'єм розчину титранту). Практично в цьому методі можуть бути використані такі хімічні реакції, у ході яких відбувається різка зміна (зазвичай зростання) електричної провідності після точки еквівалентності  (реакції кислотно-основної взаємодії, осадження і т. д.).

Струми, що мають частоту порядку мегагерц і десятків мегагерц, називають струмами високої частоти. При таких частотах у розчині  починають  грати роль ефекти молекулярної або деформаційної і орієнтаційної поляризації. Поляризація обох типів викликає короткочасний 

електричний струм (струм зміщення). Крім того, поляризація молекул призводить до істотної зміни

діелектричної та магнітної проникності розчину, що відкриває нову можливість дослідження властивостей системи при титруванні.

При побудові кривої високочастотного титрування показання приладу відкладають по осі ординат як функцію обсягу доданого титранту. Промисловістю випускаються стандартні високочастотні титратори.

В осередках високочастотного титрування електроди не стикаються з досліджувальним розчином, що є одним з істотних переваг методу.