Электрохимические методы анализа основы потенциометрического метода

1. Классификация элекетрохимических методов анализа

2. Общая характеристика и виды электродов.

3. Потенциометрический метод анализа

1. Классификация элекетрохимических методов анализа

Электрохимические методы анализа основаны на явлениях, происходящих на электродах и в межэлектродном пространстве. Они преимущественно используются при анализе растворов неорганических и органических объектов. Для любых электрохимических измерений необходима электрохимическая цепь или электрохимическая ячейка, составной частью которой являются анализируемый раствор (электролит) и электроды.

Достоинства электрохимических методов:

1. Высокая чувствствительность (полярография, кулонометрия),

2. Широкий интервал определяемых концентраций (1 - 10^-9 моль/л),

3. Избирательность и экспрессность (ионометрия, электрогравиметрия),

4. Относительная простота выполнения и невысокая стоимость аппаратуры (кондуктометрия, потенциометрия),

5. Возможность концентрирования в рамках самого метода (инверсионная вольтамперометрия) или в сочетании с другими методами (например, с хроматографией, экстракцией),

6. Легкость автоматизации.

Существует несколько классификаций электрохимических методов по разным признакам.

Классификация по измеряемому электрическому параметру

1. Полярография – основана на получении и использовании зависимости между силой постоянного тока и напряжением, подаваемым на электроды. В качестве индикаторного электрода используют ртутный капающий электрод.

2. потенциометрия – основана на измерении потенциала индикаторного электрода в зависимости от концентрации определяемого иона.

3. кулонометрия – основана на измерении количества электричества, израсходованного на электролиз определяемого вещества.,

4. кондуктометрия – основана на изучении зависимости между электропроводностью раствора и концентрацией в нем ионов.

Классификация по электродным процессам

1. методы, основанные на протекании электродной реакции: потенциометрические, вольтамперометрические, кулонометрические и др.;

2. методы, не связанные с протеканием электродной реакции кондуктометрические и др.

Классификация по способу выполнения анализа:

1. прямые методы (прямая потенциометрия, ионометрия, кулонометрия, вольтамперометрия и др.);

2. косвенные методы (инструментальное титрование);

3. инверсионные методы (инверсионная вольтамперометрия и др.).

Наиболее широко при анализе растворов используются потенциометрические методы анализа.

2. Общая характеристика потенциометрического метода анализа

Каждый электрод обладает каким-то электрическим потенциалом (рис электрода). Так как потенциал отдельного электрода измерить невозможно, то измеряют разность потенциалов между электродами или э. д. с. гальванического элемента. Следовательно, для выполнения потенциометрического анализа необходимо составить соответствующую гальваническую ячейку (пару). Она состоит из двух электродов, помещенных в анализируемый раствор. Потенциал одного из этих электродов — индикаторного — зависит от концентрации определяемого иона. Потенциал другого — электрода сравнения постоянен и не зависит от состава анализируемого раствора.

РН-метр (иономер)

Индик.эл-д эл. сравнения

В основе расчётов лежит уравнение Нернста.

Электродное равновесие имеет вид:

Окисленная форма + nё = восстановленная форма

Е = Е₀ +RT/nF ln(окисл. форма/восст. ф.) = Е₀ +0,059/nln(о.ф./в.ф.)

Е- равновесный стандартный потенциал;

Е₀ – стандартный потенциал данной редоксипары;

R = 8,314Дж/мольК- универсальная газовая постоянная;

Т- абсолютная температура в растворе;

n- число электронов;

F- постоянная, число Фарадея (9648Кл/моль).

В уравнение Нернста не входят концентрации твёрдых веществ!

Например:

Аg⁺ + 1ё = Аg⁰ (тв.)

Е= E°_Ag+/Ae+ 0,059 lgC(Ag⁺),

Где ЕAg+/Ag — стандартный потенциал электрода, В;

0,059 — чистовой коэффициент, В (при 25 °С);

C(Ag⁺) — молярная концентрация ионов Ag⁺, моль/л.