Тема: Потенциометрия, применение в физико-химических методах исследования

Цели изучения: освоить принцип потенциометрического определения рН, научиться пользоваться рН-метром.

 Повторить: классификация электродов, механизм возникновения электродных и мембранных потенциалов, зависимость потенциалов от активности ионов в растворе, гальванические цепи.

Учебно-целевые вопросы

1. Потенциометрия, как метод физико-химического анализа жидких сред.

2. Индикаторные электроды потенциометрического метода. Понятие о ионоселективных электродах.

3. Электроды сравнения (хлорсеребряный).

4. Измерение рН биологических жидкостей потенциометрическим методом.

5. Понятие о потенциометрическом титровании

Краткая теоретическая часть Основные понятия, определения, формулы

F Потенциометрия – физико-химический метод анализа, позволяющий определять активности (концентрации) ионов на основании измерения электродвижущей силы (ЭДС) обратимой гальванической цепи, состоящей из электрода сравнения и электрода определения, опущенных в исследуемый раствор.

Электрод, потенциал которого зависит от активности (концентрации) определяемых ионов в растворе, называется индикаторным или электродом определения.

Для измерения потенциала индикаторного электрода в раствор погружают второй электрод, потенциал которого не зависит от концентрации определяемых ионов. Такой электрод называется электродом сравнения.

В потенциометрии используют два основных класса индикаторных электродов.

1. Электроды, на межфазных границах которых протекают реакции с участием электронов. Такие электроды называют электронообменными.

2. Электроды, на межфазных границах которых протекают ионообменные реакции. Такие электроды называют мембранными или ионообменными, их называют также ионоселективными.

Потенциометрический анализ широко применяется для непосредственного определения активности ионов, находящихся в растворе (прямая потенциометрия – ионометрия), а также для индикации точки эквивалентности при титровании по изменению потенциала индикаторного электрода в ходе титрования (потенциометрическое титрование).

Индикаторные электроды.

Электронообменные электроды. В окислительно-восстановитель-ных реакциях в качестве индикаторных электродов часто применяют инертные металлы, например, платину, золото.

Металлические индикаторные электроды изготавливают из плоской металлической пластинки, скрученной проволоки или металлизированного стекла. Отечественная промышленность выпускает тонкослойный платиновый электрод.

Ионоселективные электроды (ИСЭ). Ионоселективные электроды делят на группы:

• стеклянные;

• твердые электроды с гомогенной или гетерогенной мембраной;

• жидкостные электроды (на основе ионных ассоциатов, хелатов металлов или нейтральных лигандов);

• газовые электроды;

• электроды для измерения активности биологических веществ.

Ионоселективные электроды состоят из ионоселективной мембраны, внутреннего контактирующего раствора и внутреннего электрода сравнения:

в нешний раствор | мембрана | внутренний раствор, AgCl | Ag

ИСЭ

Так как состав внутреннего раствора, заполняющего электрод, постоянен, то потенциал ИСЭ зависит от активности ионов во внешнем растворе в соответствии с уравнением Нернста:

В медико-биологических исследованиях нашли применение следующие ИСЭ: стеклянный водородный, кальциевый, калиевый, хлоридный, натриевый, фторидный, ферментативные электроды. Наиболее часто используют стеклянный водородный электрод.