5. В чем сущность и области применения методов прямой потенциометрии?

Прямая потенциометрия основана на непосредственном измерении потенциала индикаторного электрода и вычислении активности потенциалопределяющих ионов по уравнению Нернста. Прямой потенциометрический метод часто называют ионометрическим методом анализа (ионометрией).

Метод применяется для определения концентрации водородных ионов или рН растворов. Ионометрия – удобный, простой и экспрессный современный метод: продолжительность анализа определяется временем подготовки пробы (на измерение тратится не более 2 минут).

В методе ионометрии предварительно, пользуясь растворами с известной концентрацией, градуируют электрод (опытным путем определяют зависимость его потенциала от концентрации потенциал-определяющего иона). Затем измеряют потенциал раствора с неизвестной концентрацией определяемого иона и по градуировочному графику находят его содержание.

Ионоселективные электроды позволяют измерять концентрации ионов до М в растворе. При этом необходимый для определения объем раствора составляет не более 0.1 мл.

6. В каких координатах строят кривые потенциометрического титрования?

Крива́я титрова́ния — графическое изображение зависимости определяемой в ходе титрования величины от объёма добавленного стандартного раствора титранта. Построение кривых проводится в инструментальных методаханалитической химии, где отсутствует возможность визуального определения точки эквивалентности (например, по индикатору).

Кривые потенциометрического титрования строятся в координатах Е от Vтитр (интегральная кривая), ∆Е от ∆V (дифференциальная кривая по первой производной) , от (дифференциальная кривая по второй производной) и ∆V/∆Е от V(метод Грана).

Ординатой (осью Y) в графике зависимости является параметр, который фиксируется (pH, напряжение, температура раствора и так далее), а абсциссой(независимой переменной, осью X) — количество добавленного титранта. Иногда абсциссой выступает степень оттитрованности (обозначается τ или f) — соотношение количества вещества титранта к количеству определяемого вещества. Это показатель может использоваться или в виде абсолютного значения, или же в процентах.

Если в ходе титрования фиксированные значения меняются на несколько порядков, для удобства применяют построение логарифмических зависимостей — величину A на оси Y представляют в виде -lg A (аналогично pH, который является логарифмом -lg H⁺). Логарифмические кривые характерны для кислотно-основных и окислительно-восстановительных титрований.

7. По какому закону изменяется сила тока в ходе прямого кулонометрического определения?

В прямой кулонометрии определяемое вещество реагирует непосредственно на поверхности электрода, поэтому этот метод пригоден для определения только электроактивных веществ. Расчеты, проводимые при применении прямой кулонометрии, не отличаются сложностью. В их основе лежат законы Фарадея, которые формулируются следующим образом:

1. Масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна количеству электричества Q, прошедшего через электролит.

2. Массы различных веществ, выделенных или растворенных при прохождении одного и того же количества электричества, пропорциональны их электрохимическим эквивалентам.

Суть законов Фарадея заключается в том, что для превращения 1 грамм-эквивалента любого вещества необходимо пропустить через раствор одно и то же количество электричества. Эта величина, равная 96487 Кл/моль, была названа впоследствии постоянной Фарадея — F.

Величину прошедшего количества электричества Q находят методом интегрирования или (для кулонометрии при постоянном токе) путем умножения силы тока на время.