2.2.3.2. Способы определения концентрации с помощью ионоселективных электродов
1) Если известно значение стандартного потенциала ионоселективного электрода, активность потенциалопределяющих ионов можно рассчитать по уравнению Нернста:
.
Как правило, производители электродов значение E0 в паспортах не указывают, поэтому данный метод используется на практике крайне редко.
2) Метод градуировочных прямых. Готовят серию стандартных растворов, в которых концентрация исследуемого иона меняется на несколько порядков. При определении концентрации стандартные растворы готовят путем разбавления фоновым электролитом, позволяющим поддерживать постоянную ионную силу. Если необходимо определять активность, фоновый электролит не добавляют, а разбавление проводят дистиллированной водой. Для каждого раствора измеряют потенциал и строят градуировочный график в координатах lgс – E, линейный участок которого используют далее для определения концентрации ионов в анализируемых растворах.
3) Метод стандартных добавок. Данный метод определения концентрации растворов позволяет учесть матричный эффект пробы. В анализируемый раствор опускают электроды и измеряют величину электродного потенциала. Данный потенциал будет описываться уравнением Нернста:
.
Далее в исследуемый раствор вносят добавку стандартного раствора и снова измеряют потенциал, величина которого будет равна:
.
Вычитая из второго уравнения первое, получим:
.
Откуда:
.
Если при введении добавки происходит значительное изменение объема раствора, тогда для расчета концентрации необходимо использовать следующее уравнение:
.
2.3. Методы потенциометрии
2.3.1.Метод прямой потенциометрии
Основан на измерении точной величины электродного потенциала с использованием ионоселективных электродов и нахождении зависимости между его величиной и активностью потенциалопределяющих ионов в растворе. По методу градуировочного графика, построенному по результатам измерения потенциалов стандартных растворов различных концентраций или по методу стандартных добавок.
2.3.2. Метод потенциометрического титрования
Потенциометрическое титрование основано на измерении потенциала электрода в процессе титрования и определении точки эквивалентности по резкому скачку потенциала. Потенциал электрода используется в качестве индикатора в потенциометрическом титровании, поскольку существует линейная зависимость между электродным потенциалом и логарифмом активности ионов. Количественным выражением этой зависимости является уравнение Нернста.
С помощью потенциометрического титрования могут решаться как аналитические, так и физико-химические задачи, а именно: определение концентрации одного или нескольких веществ, присутствующих в растворе; определение кажущихся констант диссоциации слабых кислот и оснований; определение константы нестойкости комплексных ионов; определение произведения растворимости Ks; определение нормальных окислительно-восстановительных потенциалов.
По типу реакций, протекающих в растворе, потенциометрическое титрование можно подразделить на следующие виды: титрование окислительно-восстановительных систем; титрование с образованием малорастворимых соединений; титрование кислот, щелочей, солей, подвергающихся гидролизу; титрование с образованием комплексных соединений.
Чтобы измерить потенциал, в потенциометрическом титровании используются индикаторный электрод и электрод сравнения.
Индикаторный электрод – это электрод, обратимый по отношению к определяемому иону, т. е. подчиняющийся уравнению Нернста. Потенциал электрода сравнения во время измерений остается постоянной величиной.