3.Электрохимические методы анализа

3.1 Общая характеристика электрохимических методов анализа

Электрохимические методы анализа (ЭХМА) основаны на изучении зависимости электрических параметров химической системы от концентрации, природы и структуры ее компонентов. Наибольшее распространение в практике анализа получили методы потенциометрии, кулонометрии, кондуктометрии и вольтамперометрии. Все методы высокоэффективны при выполнении количественного анализа. Одновременно определить количественный и качественный состав системы позволяют методы вольтамперометрии. В настоящее время в практике экоаналитических лабораторий широко используется метод инверсионной вольтамперометрии, позволяющий по результатам одного анализа определить более десяти микрокомпонентов (в том числе и ионов тяжелых металлов) в питьевых, природных и сточных водах при концентрации от 10^-3 до мг/дм³. Высокая селективность этого метода дает возможность выполнять анализ многокомпонентных систем, не прибегая к сложной схеме разделения и выделения интересующего компонента с последующим его определением в изолированном виде. Электрохимические методы характеризуются высокой чувствительностью, селективностью, экспрессностью и позволяют проводить измерения достаточно высокой точностью (от 0,05 до 10 %) и воспроизводимостью в широком интервале концентраций (от 10^-9 до 1 моль/дм³).

В отличие от химических методов, электрохимический анализ высокоэффективен при исследовании разбавленных растворов, в том числе технологических растворов и сточных вод. Неоспоримым достоинством электрохимических методов является возможность анализа мутных, окрашенных и агрессивных растворов. Эти методы могут быть признаны наиболее перспективными для автоматизации аналитического контроля технологических потоков и сточных вод, которые содержат значительные количества взвешенных примесей и окрашенных веществ.

3.2 Потенциометрические методы анализа

3.2.1 Принцип потенциометрических методов анализа

Потенциометрические методы анализа основаны на измерении электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической ячейки в отсутствии тока. Роль электрохимической ячейки в потенциометрии выполняет гальванический элемент. При этом один из электродов ячейки должен быть неполяризуемым индикаторным электродом. Потенциал которого зависит от активности определяемого иона. Второй электрод выполняет функцию электрода сравнения. Его потенциал должен быть постоянен, известен и не зависеть от состава изучаемого раствора.

Измерение ЭДС замкнутой гальванической цепи проводится практически в отсутствие тока. При этом величина ЭДС цепи равна разности потенциалов между электродами электрохимической ячейки.

3.2.2 Индикаторные электроды в потенциометрии

Главное свойство индикаторного электрода, которое определяет его функцию в потенциометрическом анализе − прямая зависимость электродного потенциала от активности (концентрации) определяемого иона.

Кроме этого, индикаторные электроды должны удовлетворять следующим требованиям:

а) потенциал электрода должен быть воспроизводимым;

б) отклик электрода на изменение концентрации (активности) ионов должен быть быстрым;

в) электрод должен обладать определенной химической устойчивостью.

Индикаторные электроды бывают электронообменными (металлическими) и ионоселективными (мембранными).