5.1. Кондуктометрический метод

Кондуктометрический метод основан на зависимости электропроводности или сопротивления электролитов от концентрации анализируемого компонента в материале.

Обычно измерения проводят в электролитической ячейке, представляющей собой сосуд с анализируемым раствором, в который помещены два электрода. В последние годы получили развитие бесконтактные способы измерения, при которых отсутствует контакт электродов с раствором. В простейшем виде измерительная схема прибора представляет собой равновесный мост, в плечо которого включена электролитическая ячейка. Для компенсации температур-ного влияния в автоматических анализаторах используют температурные автоматические компенсаторы электрического типа с термометрами сопротивления или полупроводниковыми термисторами.

Основными источниками погрешности кондуктометрического метода являются влияние побочных присутствующих в растворе веществ, обладающих ионизационными свойствами, а также поляри-зация электродов протекающим через них током. Существенное влияние оказывает также соотношение между скоростью электрохимической реакции и скоростью доставки к электродам ионов. Ослабление этих эффектов достигается снижением плотности тока на электродах и проведением измерений на повышенных частотах.

При бесконтактном способе измерения все погрешности, связанные с поляризацией электродов, отсутствуют. Образование на измерительном участке слоя неэлектропроводных осадков или масел тоже почти не сказывается на результате измерений. С другой стороны, в этом случае значительно усложняется и дорожает само средство измерения. Поэтому бесконтактные способы применяют большей частью тогда, когда контактная техника измерений оказывается неэффективной.

5.2. Диэлькометрический метод

Данный метод основывается на непосредственном измерении диэлектрической постоянной, являющейся функцией концентрации анализируемого вещества в растворе, с помощью высокочастотного переменного напряжения.

Практическое использование метода будет рассмотрено далее на примере измерения влажности твердых и жидких сред.

5.3. Полярографический метод

Полярографический метод основан на определении природы и количества анализируемого вещества по кривым ток–напряжение, получаемым с помощью капельного ртутного электрода.

С развитием электронной техники широкое распространение получили многие виды полярографии (классической, осциллографи-ческий, дифференциальный, переменно-токовый, импульсный и др.).

Поскольку подавляющее число неорганических и органиче-ских соединений способны к электровосстановлению на ртутном капельном электроде, полярографический метод может быть применен для анализа таких биологически активных соединений, как аминокислоты, витамины, белки, углеводы, а также для определения микроэлементов и следов тяжелых металлов в продуктах. При этом возможно одновременное определение ряда элементов, например меди, свинца, олова и цинка.

В настоящее время развитие полярографических методов анализа происходит по трем направлениям:

– совершенствование методик классической полярографии;

– разработка методик переменно-токовой полярографии;

– усовершенствование инверсионной вольтамперометрии.

Применение переменного тока в полярографии повышает разрешающую способность метода, увеличивает чувствительность и точность.

Полярографическая установка состоит из измерительной ячей-ки, включающей сосуд с анализируемым раствором и два электрода, источника поляризующего напряжения, регулятора и измерителя силы тока. Один из электродов представляет собой капли ртути, непрерывно капающие из капилляра с постоянной частотой, благодаря чему поверхность электрода непрерывно обновляется. При постоянной скорости образования капель обеспечивается хорошая воспроизводимость результатов измерений. В качестве второго электрода служит слой ртути на дне ячейки.

Вольтамперную характеристику получают, измеряя силу тока при установлении различных значений напряжений. На рис. 5.1 показана типичная полярограмма однокомпонентного (а) и трехкомпонентного (б) растворов. Мерой концентрации является высота волны, т. е. разность предельной и остаточной силы тока I.

а

б

Напряжение U_½, соответствующее средней точке волны, характеризует природу вещества. Таким образом, полярограмма содержит полную информацию о характере и количестве вещества. На практике не удается использовать расчетным путем зависимость между высотой волны и концентрацией из-за влияния ряда факторов: скорости диффузии анализируемого вещества в растворе, темпера-туры, параметров капилляра и др. Поэтому анализ проводят сравнением высоты волны в растворе неизвестной концентрации с высотой волны в стандартном растворе. Применяют также способ, при котором рассчитывают концентрацию по приращению высоты полярограммы анализируемого раствора после добавления в него известного количества исследуемого вещества.

Методы полярографического анализа разработаны почти для всех элементов Периодической системы. Все больше и больше этот метод внедряется в практику анализа органических веществ, метал-лургию. Его используют для анализа лекарственных веществ, полимеров, для определения следов ядохимикатов на растениях и в продуктах питания.

Тщательное соблюдение условий эксперимента, достаточно строгий контроль температуры и аккуратность при построении графика позволяют добиться погрешности измерений не более 2 %.