Применение кондуктометрии

Кондуктометрическое титрование применяется для титрования окрашенных или мутных растворов, когда невозможно использовать индикаторы; смесей сильных и слабых кислот; смесей слабых и сильных оснований; растворов солей.

Кондуктометрическое титрование может быть использовано для различных типов химических реакций: нейтрализации, осаждения, окисления-восстановления, комплексообразо-

в ания.



V_Э Объем титранта

Рис. 4 . Кривая кондуктометрического титрования раствора HCl раствором NaOH

8. Потенциометрическое титрование

Метод потенциометрического титрования относится к электрохимическим методам анализа. Основан на измерении потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор, или, иначе, на измерении концентрации иона по электродвижущей силе (ЭДС) гальванического элемента. Гальванический элемент состоит из двух электродов, а ЭДС - это разность потенциалов этих электродов. Для потенциометрического анализа используют гальванические элементы, состоящие из индикаторного электрода и электрода сравнения. Потенциал индикаторного электрода зависит от концентрации определяемого иона в растворе и должен устанавливаться быстро, а потенциал электрода сравнения не зависит от концентрации этого иона. Поэтому ЭДС гальванического элемента зависит только от концентрации определяемого иона в растворе.

В качестве электродов сравнения могут быть использованы такие электроды, как хлорсеребряный, каломельный, металлоксидные. Хлорсеребряный электрод сравнения имеет известную и всегда постоянную величину потенциала. Этот электрод состоит из серебряной проволоки, которую путем анодной обработки в хлоридном растворе покрывают тонким слоем хлорида серебра. Вместо серебряной проволоки иногда используют платиновую проволоку, электролитически покрытую серебром. Каломельный электрод представляет собой металлическую ртуть, покрытую слоем твердой каломели Hg₂Cl₂ и погруженную в раствор хлорида калия KCl определенной концентрации. Металлоксидные электроды представляют собой металл, покрытый слоем оксида металла. Его потенциал не зависит от рН раствора.

Индикаторным электродом может быть стеклянный электрод, который относится к мембранным электродам. Стеклянный электрод представляет собой стеклянную трубку, конец которой сделан в виде тонкостенного шарика из стекла специального состава. В внутрь шарика наливают какой-либо буферный раствор и помещают электрод с устойчивым потенциалом. Вследствие способности стекла обменивать ионы Na⁺ на ионы водорода из раствора, на внутренней и наружной поверхности стеклянного шарика устанавливается ионное равновесие, которое определяет потенциал обеих поверхностей шарика. Механизм действия стеклянного электрода следующий. При погружении стеклянного электрода в водный раствор молекулы воды проникают в силикатную решетку, образуя внешний и внутренний гидратированные слои:

Раствор Внешний Слой Внутренний 0,1 М HCl

неизвестного гидратированный сухого гидратированный

состава слой стекла слой

В процессе гидратации ионы Na⁺ , слабо связанные с силикатной решеткой, обмениваются на ионы водорода:

Na⁺ (стекло) + Н⁺ (вода) Na⁺ (водн.) + Н⁺ (стекло)

Концентрация ионов водорода во внутреннем слое постоянна, на границе гидратированных слоев возникает потенциал.

Е = Е⁰ - 0,06 рН

Потенциал стеклянного электрода является функцией потенциала наружной поверхности стеклянного электрода. Потенциал стеклянного электрода в области рН от 1 до 10 является линейной функцией величины рН и не зависит от присутствия окислителей и востановителей.

Потенциометрическое титрование основано на том, что при постепенном добавлении определенного объема титранта изменяется концентрация ионов в растворе, что сопровождается изменением потенциала на индикаторном электроде, погруженном в титруемый раствор. Концентрация определяемых ионов изменяется в зависимости от объема добавленного титранта неравномерно. Сначала это изменение невелико, затем становится более заметным и около точки эквивалентности происходит скачок потенциала. Максимальное изменение соответствует эквивалентному отношению реагирующих веществ. По результатам титрования строятся кривые титрования: рН - объем добавленного титранта; рН / V от объема добавленного раствора титранта ; V / рН от объема добавленного титранта. По кривым титрования находят эквивалентный объем титранта. Зная концентрацию титранта, его эквивалентный объем и объем определяемой щелочи, можно вычислить концентрацию щелочи.