Դասընթացի աշխատանք
«ԷԼԵԿՏՐՈՔԻՄԻԱԿԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ
ՀԵՏԱԶՈՏՈՒԹՅՈՒՆ»
Ներածություն
1. Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների տեսական հիմքերը
1.1 Մեթոդի պատմություն
1.2 Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների նկարագրությունը
1.3 Պոտենցիոմետրիա
1.4 Կոնդուկտոմետրիա
1.5 Կուլոմետրիա
1.6 Վոլտամետրիա
1.7 Էլեկտրագրավիմետրիա
2. Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների փորձարարական մասը
2.1 Թթուների կոնցենտրացիայի որոշումը հաղորդիչ տիտրման միջոցով
2.2 Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա
2.3 Էլեկտրոլիզ
2.4 Էլեկտրոդների պոտենցիալների որոշում
2.5 Գալվանական բջիջի EMF-ի որոշում
Եզրակացություն
Մատենագիտություն
Ներածություն
Ժամանակակից աշխարհում ավելի ու ավելի է նկատվում գիտական և տեխնոլոգիական առաջընթացի ազդեցությունը մեր կյանքի բոլոր ոլորտների վրա։ Այս առումով վերլուծության ավելի ճշգրիտ և արագ մեթոդների կարիք կա։ Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդները (ECMI) առավելագույնս համապատասխանում են այս պահանջներին: Դրանք նյութերի ուսումնասիրության հիմնական ֆիզիկաքիմիական մեթոդներն են։
EHMI-ն հիմնված է էլեկտրոդների կամ միջէլեկտրոդային տարածության վրա տեղի ունեցող գործընթացների վրա: Դրանք ֆիզիկական և քիմիական հետազոտության հնագույն մեթոդներից են (ոմանք նկարագրվել են 19-րդ դարի վերջին)։ Նրանց առավելությունը բարձր ճշգրտությունն է և համեմատական պարզությունը: Բարձր ճշգրտությունը որոշվում է EMHI-ում օգտագործվող շատ ճշգրիտ օրենքներով, օրինակ՝ Ֆարադեյի օրենքը: Մեծ հարմարավետությունն այն է, որ ECMI-ն օգտագործում է էլեկտրական էֆեկտներ, և այն, որ այս էֆեկտի արդյունքը (արձագանքը) ստացվում է նաև էլեկտրական ազդանշանի տեսքով։ Սա ապահովում է հաշվման բարձր արագություն և ճշգրտություն, բացում է ավտոմատացման լայն հնարավորություններ։ ECMI-ն առանձնանում է լավ զգայունությամբ և ընտրողականությամբ, որոշ դեպքերում դրանք կարող են վերագրվել միկրովերլուծությանը, քանի որ երբեմն վերլուծության համար բավարար է 1 մլ-ից պակաս լուծույթ:
Էլեկտրաքիմիական անալիզի համար նախատեսված սարքավորումները համեմատաբար էժան են, մատչելի և հեշտ օգտագործման համար: Հետեւաբար, այս մեթոդները լայնորեն կիրառվում են ոչ միայն մասնագիտացված լաբորատորիաներում, այլեւ բազմաթիվ ոլորտներում:
Աշխատանքի նպատակը՝ նյութի բաղադրության ուսումնասիրության էլեկտրաքիմիական մեթոդների ուսումնասիրություն։
Այս նպատակին հասնելու համար անհրաժեշտ էր լուծել հետևյալ խնդիրները.
հաշվի առնել էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդները, դրանց դասակարգումը և էությունը.
ուսումնասիրել պոտենցիոմետրիկ և հաղորդիչ տիտրումը, գալվանական բջիջի էլեկտրոդների պոտենցիալների և էլեկտրաշարժիչ ուժի (EMF) որոշումը, ինչպես նաև էլեկտրոլիզի գործընթացը գործնականում։
Ուսումնասիրության առարկա՝ էլեկտրաքիմիական մեթոդների կիրառում նյութի հատկությունների և բաղադրության վերլուծության մեջ։
Ուսումնասիրության առարկա՝ էլեկտրաքիմիական պրոցեսների մեխանիզմներ, պոտենցիոմետրիա, հաղորդունակություն, կուլոմետրիա, վոլտամետրիա, էլեկտրագրավիմետրիա։
էլեկտրաքիմիական տիտրում գալվանական
1.Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների տեսական հիմունքները
1 Մեթոդի ծագման պատմություն
Համակարգված էլեկտրաքիմիական ուսումնասիրությունները հնարավոր են դարձել միայն էլեկտրական հոսանքի մշտական բավական հզոր աղբյուրի ստեղծումից հետո։ Նման աղբյուր հայտնվեց 18-19-րդ դարերի սկզբին։ Լ.Գալվանիի և Ա.Վոլտայի աշխատանքի արդյունքում։ Գորտի ֆիզիոլոգիական գործառույթներն ուսումնասիրելիս Գալվանին պատահաբար ստեղծել է էլեկտրաքիմիական շղթա, որը բաղկացած է երկու տարբեր մետաղներից և պատրաստված գորտի ոտքի մկանից։ Երբ պղնձե ամրակով ամրացված ոտքին դիպչում էին երկաթյա մետաղալարով, որը նույնպես կապված էր բռնակին, մկանը կծկվում էր։ Նմանատիպ կծկումները տեղի են ունեցել էլեկտրական լիցքաթափման ազդեցության տակ: Գալվանին այս երեւույթը բացատրել է «կենդանական էլեկտրականության» առկայությամբ։ Այս փորձերի այլ մեկնաբանություն տվեց Վոլտան, ով համարում էր, որ էլեկտրականությունն առաջանում է երկու մետաղների շփման կետում, իսկ գորտի մկանի կծկումը դրա միջով էլեկտրական հոսանքի անցման արդյունք է։ Հոսանք առաջացավ նաև այն ժամանակ, երբ աղաջրով ներծծված սպունգանման նյութը (կտոր կամ թուղթ) դրվեց երկու մետաղական սկավառակների, օրինակ՝ ցինկի և պղնձի միջև, և շղթան փակվեց։ Հետևողականորեն միացնելով 15-20 նման «տարր»՝ Վոլտան 1800 թվականին ստեղծեց հոսանքի առաջին քիմիական աղբյուրը՝ «վոլտ սյունը»։
Էլեկտրաէներգիայի ազդեցությունը քիմիական համակարգերի վրա անմիջապես հետաքրքրեց շատ գիտնականների։ Արդեն 1800 թվականին Վ.Նիքոլսոնը և Ա.Կարլայլը հայտնել են, որ ջուրը քայքայվում է ջրածնի և թթվածնի, երբ դրա միջով էլեկտրական հոսանք է անցնում՝ օգտագործելով «վոլտային սյունին» միացված պլատինե և ոսկե լարեր։ Վաղ էլեկտրաքիմիական ուսումնասիրություններից ամենակարեւորը անգլիացի քիմիկոս Հ.Դեյվիի աշխատանքն էր։ 1807 թվականին նա մեկուսացրեց կալիում տարրը՝ հոսանք անցնելով մի փոքր խոնավացած պինդ կալիումի հիդրօքսիդի միջով։ Որպես լարման աղբյուր ծառայել է 100 գալվանական բջիջներից բաղկացած մարտկոցը։ Նմանատիպ եղանակով ստացվել է նաև մետաղական նատրիում։ Ավելի ուշ Դեյվին, օգտագործելով սնդիկի էլեկտրոդ, էլեկտրոլիզի միջոցով մեկուսացրեց մագնեզիումը, կալցիումը, ստրոնցիումը և բարիումը։
Դեյվիի օգնական Մ. Ֆարադեյը ուսումնասիրել է էլեկտրոդի/լուծույթի միջերեսով հոսող էլեկտրաէներգիայի քանակի (ընթացիկ ուժի և ժամանակի արտադրյալ) և դրա պատճառած քիմիական փոփոխությունների միջև կապը: Ստեղծվել է գործիք (այժմ հայտնի է որպես գազի կուլոմետր), որը չափում է էլեկտրաէներգիայի քանակը էլեկտրոլիտիկ խցում արձակված ջրածնի և թթվածնի ծավալից, և ցույց է տվել (1833թ.), որ էլեկտրաէներգիայի քանակը անհրաժեշտ է տվյալ քանակություն ստանալու համար։ նյութը կախված չէ էլեկտրոդների չափից, նրանց միջև եղած հեռավորությունից և բջիջը սնուցող մարտկոցի թիթեղների քանակից: Բացի այդ, Ֆարադեյը պարզել է, որ էլեկտրոլիզի ընթացքում արձակված նյութի քանակն ուղիղ համեմատական է դրա քիմիական համարժեքին և էլեկտրոլիտի միջով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակին: Այս երկու հիմնարար դրույթները կոչվում են Ֆարադեյի օրենքներ։ Ֆարադեյն իր ընկերոջ՝ դասական բանասիրության մասնագետ Վ. Ույուելի հետ միասին մշակել է նաև էլեկտրաքիմիայի նոր տերմինաբանություն։ Նա լուծույթի մեջ ընկղմված հաղորդիչներն անվանեց էլեկտրոդներ (նախկինում դրանք կոչվում էին բևեռներ); ներկայացրեց «էլեկտրոլիզ» (հոսանքի անցման հետ կապված քիմիական փոփոխություններ), «էլեկտրոլիտ» (էլեկտրաքիմիական բջիջներում հաղորդիչ հեղուկ), «անոդ» (էլեկտրոդ, որի վրա տեղի է ունենում օքսիդացման ռեակցիա) և «կաթոդ» (էլեկտրոդ, որի վրա առկա է էլեկտրոդ) հասկացությունները։ տեղի է ունենում նվազեցման ռեակցիա): Նա հեղուկների մեջ լիցքակիրներին անվանեց իոններ (հունարեն «թափառող», «թափառող» բառից), իսկ դեպի անոդ (դրական էլեկտրոդ) շարժվող իոնները կոչվում էին «անիոններ», իսկ դեպի կաթոդ՝ «կատիոններ»։ Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի վերաբերյալ Ֆարադեյի հետազոտությունները հանգեցրին էլեկտրական գեներատորների ստեղծմանը, որոնք հնարավորություն տվեցին էլեկտրաքիմիական պրոցեսների իրականացումը արդյունաբերական մասշտաբով։
Ֆարադեյը լուծույթների էլեկտրական հոսանք անցնելու ունակությունը բացատրել է դրանցում իոնների առկայությամբ, սակայն ինքը և այլ գիտնականներ, ինչպիսիք են Ի. Գիտորֆը և Ֆ. Կոլրաուշը, կարծում էին, որ իոնները հայտնվում են հոսանքի ազդեցության տակ։ 1884 թվականին Ս. Արհենիուսը ենթադրեց, որ իրականում իոնները ձևավորվում են պարզապես ջրի մեջ աղը լուծելու միջոցով: Ս. Արրենիուսի, Ջ. Վան Հոֆի և Վ. Օստվալդի աշխատությունները կարևոր իրադարձություն էին էլեկտրոլիտների տեսության և լուծույթների ֆիզիկաքիմիական հատկությունների և դրանց թերմոդինամիկայի մասին պատկերացումների զարգացման գործում։ Տեսության և փորձարարական տվյալների համաձայնությունը իոնային հաղորդունակության և լուծույթում հավասարակշռության վերաբերյալ ավելի ամբողջական դարձավ այն բանից հետո, երբ Պ. Դեբին և Է. Հյուկելը հաշվի առան 1923 թվականին իոնների միջև էլեկտրաստատիկ փոխազդեցությունները։
Լուծույթի և մետաղի միջև պոտենցիալ տարբերության պատճառները պարզելու առաջին փորձը կատարվել է 1879 թվականին Գ.Հելմհոլցի կողմից, ով ցույց է տվել, որ այդ պոտենցիալ տարբերությունը առաջանում է կրկնակի էլեկտրական շերտից, որի դրական կողմը մետաղի վրա է։ , բացասական կողմը հեղուկի մեջ է։ Այսպիսով, Գ.Հելմհոլցը կրկնակի շերտը համարել է հարթ կոնդենսատոր։ Կրկնակի շերտի այս մոդելը երկար ժամանակ դուրս մնաց էլեկտրաքիմիկոսների տեսադաշտից։ Մետաղ-լուծույթի սահմանին գտնվող միկրոաշխարհը, որտեղ տեղի են ունենում էլեկտրաքիմիական գործընթացներ, դեռ «սպասում էր» իր ժամանակին։
Ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ջ. Գույը 1910 թվականին և անգլիացի էլեկտրաքիմիկոս Դ. Չապմանը 1913 թվականին ցույց են տվել, որ էլեկտրոլիտի իոնները գտնվում են ոչ թե նույն հարթության վրա (ինչպես պատկերացնում էր Գ. Հելմհոլցը), այլ կազմում են որոշակի «ցրված» շրջան (քանի որ դրանք հեռանում են մակերեսային մետաղը, իոնների կոնցենտրացիան աստիճանաբար փոխվում է): Գույ-Չապմենի երկշերտ կառուցվածքի տեսությունը հետագայում մշակվել է գերմանացի գիտնական Օ. Շտերնի կողմից։ 1924 թվականին նա առաջարկեց էլեկտրական կրկնակի շերտի կառուցվածքը նկարագրելիս հաշվի առնել իոնների չափերը և իոնների և դիպոլային լուծիչի մոլեկուլների կլանման ազդեցությունը։ Կրկնակի շերտի դիֆերենցիալ հզորության ուսումնասիրությունը նոր հետազոտական մեթոդների կիրառմամբ թույլ տվեց խորհրդային գիտնական, ակադեմիկոս Ա.Ն. Ֆրումկինը 1934-1935 թթ. և ամերիկացի գիտնական Դ. Գրեհեմը 1941 թվականին սահմանել Գույ-Չեփմեն-Սթերն տեսության կիրառելիության սահմանները։ Ա.Ն. Ֆրումկինն առաջարկեց, որ տեսության և փորձարարական տվյալների միջև անհամապատասխանությունը պայմանավորված է երկշերտում լիցքի բաշխման դիսկրետ բնույթով։ Այս գաղափարը, որն առաջին անգամ արտահայտվել է 1935 թվականին, հետագայում զարգացել է 1940-1950-ական թվականներին։
Ջ. Գիբսը և Վ. Ներնստը լուրջ ներդրում են ունեցել էլեկտրաքիմիական թերմոդինամիկայի և մասնավորապես էլեկտրաքիմիական բջիջում էլեկտրական ներուժի (լարման) բնույթի և էլեկտրական, քիմիական և ջերմային էներգիայի հավասարակշռության պարզաբանման գործում: Յու.Թաֆել (1905), Ջ.Բաթլեր (1924թ.), Մ.Վոլմեր (1930թ.), Ա.Ն. Ֆրումկին (1930-1933):
2 Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների նկարագրությունը
Էլեկտրաքիմիական բջիջը, որը էլեկտրոլիտային լուծույթով անոթ է, որի մեջ ընկղմված է առնվազն երկու էլեկտրոդ, ծառայում է որպես գործիք ECM-ի համար։ Կախված լուծվող խնդրից, նավի ձևը և նյութը, էլեկտրոդների քանակն ու բնույթը, լուծումը, վերլուծության պայմանները (կիրառական լարումը (հոսանք) և գրանցված անալիտիկ ազդանշանը, ջերմաստիճանը, խառնումը, իներտ գազով մաքրումը և այլն) կարող է տարբեր լինել: Որոշվող նյութը կարող է ներառվել ինչպես բջիջը լցնող էլեկտրոլիտի, այնպես էլ էլեկտրոդներից մեկի բաղադրության մեջ։ Եթե ռեդոքս ռեակցիան ինքնաբուխ է ընթանում բջջի էլեկտրոդների վրա, այսինքն՝ առանց արտաքին աղբյուրից լարման կիրառման, բայց միայն դրա էլեկտրոդների պոտենցիալ տարբերության (EMF) շնորհիվ, ապա այդպիսի բջիջը կոչվում է գալվանական բջիջ։ Անհրաժեշտության դեպքում բջիջը կարող է միացված լինել արտաքին լարման աղբյուրին: Այս դեպքում բավարար լարման կիրառմամբ հնարավոր է փոխել ռեդոքս ռեակցիայի ուղղությունը և հոսանքը գալվանական բջիջում տեղի ունեցողի հակառակը։ Արտաքին լարման աղբյուրի ազդեցությամբ էլեկտրոդների վրա տեղի ունեցող ռեդոքս ռեակցիան կոչվում է էլեկտրոլիզ, իսկ էլեկտրաքիմիական բջիջը, որն իրենում քիմիական ռեակցիայի առաջացման համար անհրաժեշտ էներգիայի սպառողն է, կոչվում է էլեկտրոլիտիկ բջիջ։
ECMI-ն բաժանված է.
) հաղորդունակություն - փորձարկման լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության չափում.
) պոտենցիոմետրիա - ցուցիչ էլեկտրոդի առանց հոսանքի հավասարակշռության ներուժի չափում, որի համար փորձարկման նյութը պոտենցիոորոշիչ է.
) կուլոմետրիա՝ ուսումնասիրվող նյութի ամբողջական փոխակերպման (օքսիդացման կամ վերականգնման) համար անհրաժեշտ էլեկտրաէներգիայի քանակի չափում.
վոլտամետրիա - էլեկտրոդների անշարժ կամ ոչ ստացիոնար բևեռացման բնութագրերի չափում փորձարկման նյութի հետ կապված ռեակցիաներում.
) էլեկտրագրավիմետրիա՝ էլեկտրոլիզի ընթացքում լուծույթից ազատված նյութի զանգվածի չափում։
ECMI-ն կարելի է բաժանել ըստ էլեկտրոլիզի օգտագործման: Կուլոմետրիան, վոլտամետրիան և էլեկտրագրավիմետրիան հիմնված են էլեկտրոլիզի սկզբունքների վրա. էլեկտրոլիզը չի օգտագործվում հաղորդունակության և պոտենցիոմետրիայի մեջ:
ECMI-ն անկախ նշանակություն ունի ուղղակի քիմիական անալիզի համար, բայց կարող է օգտագործվել որպես օժանդակ վերլուծության այլ մեթոդներում: Օրինակ, այն կարող է օգտագործվել տիտրաչափության մեջ տիտրման ավարտը գրանցելու համար ոչ թե քիմիական գույնը փոխող ցուցիչի օգնությամբ, այլ փոխելով ներուժը, հոսանքի էլեկտրական հաղորդունակությունը և այլն։
Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք էլեկտրաքիմիական ուսումնասիրություններում տեղի ունեցող գործընթացները:
Էլեկտրոդը համակարգ է, ամենապարզ դեպքում, բաղկացած երկու փուլից, որից պինդն ունի էլեկտրոնային, իսկ մյուսը՝ հեղուկը՝ իոնային հաղորդունակությունը։ Էլեկտրոնային հաղորդունակությամբ պինդ փուլը համարվում է առաջին տեսակի հաղորդիչ, իսկ իոնային հաղորդունակությամբ հեղուկը՝ երկրորդ տեսակի: Երբ այս երկու հաղորդիչները շփվում են, ձևավորվում է էլեկտրական կրկնակի շերտ (DEL): Այն կարող է առաջանալ պինդ և հեղուկ փուլերի միջև իոնների փոխանակման կամ պինդ փուլի մակերեսի վրա կատիոնների կամ անիոնների հատուկ կլանման արդյունքում, երբ այն ընկղմվում է ջրի կամ լուծույթի մեջ:
DES-ի առաջացման իոնային մեխանիզմով, օրինակ, այն դեպքում, երբ ատոմների քիմիական պոտենցիալը մետաղի մակերեսի վրա (պինդ փուլ) ավելի մեծ է, քան լուծույթում իոնների քիմիական ներուժը, ապա մետաղի մակերևույթից ատոմները կանցնեն լուծումը կատիոնների տեսքով. Me ? Ես z+ +ze -. Ազատված էլեկտրոնները այս դեպքում բացասական լիցքավորում են պինդ փուլի մակերեսը և դրա շնորհիվ լուծույթի դրական լիցքավորված իոնները դեպի մակերես են ձգում։ Արդյունքում, փուլային սահմանին ձևավորվում են երկու հակառակ լիցքավորված շերտեր, որոնք, կարծես, մի տեսակ կոնդենսատորի թիթեղներ են: Լիցքավորված մասնիկների հետագա անցման համար մի փուլից մյուսը նրանք պետք է կատարեն աշխատանք, որը հավասար է այս կոնդենսատորի թիթեղների պոտենցիալ տարբերությանը: Եթե պինդ փուլի մակերևույթի ատոմների քիմիական պոտենցիալը փոքր է լուծույթի իոնների քիմիական պոտենցիալից, ապա լուծույթից կատիոնները անցնում են պինդ փուլի մակերես՝ դրական լիցքավորելով այն. z+ +ze - ? Ես. Ե՛վ առաջին, և՛ երկրորդ դեպքում այս գործընթացները չեն ընթանում անորոշ ժամանակով, այլ մինչև հաստատվի դինամիկ հավասարակշռություն, որը կարող է ներկայացվել Me-ze տիպի շրջելի ռեդոքսի անցումով։ -? Ես z+ կամ ընդհանուր դեպքում Ox + I0 ? Կարմիր z+ .
Այն գործընթացները, որոնցում էլեկտրոնների վերադարձը կամ միացումը տեղի է ունենում էլեկտրոդների վրա, կոչվում են էլեկտրոդային գործընթացներ:
Nernst-ը ստացել է բանաձև, որը վերաբերում է EDL-ի ներքին պոտենցիալների և ռեդոքսի հետադարձելի անցման մեջ ներգրավված մասնիկների գործունեության (կոնցենտրացիաների) միջև եղած տարբերությանը.
որտեղ ?(Me) պինդ փուլի լիցքավորված շերտի պոտենցիալն է.
?(լուծույթ) պինդ փուլին հարող լուծույթի շերտի ներուժն է.
??0- ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ; - ունիվերսալ գազի հաստատուն (8.31 J/K մոլ); - ջերմաստիճան, K; - Faraday համարը (96 488 C / մոլ); ռեդոքսի անցմանը մասնակցող էլեկտրոնների թիվն է.
a (Ox) և a (Red) նյութի օքսիդացված (Ox) և կրճատված (Red) ձևերի գործողություններն են ռեդոքսի անցման ժամանակ, մոլ/լ:
Սահմանեք առանձին փուլերի ներքին ներուժը ?(Ինձ եւ ?(p - p), ցավոք, փորձնականորեն անհնար է: Լուծումը մետաղալարով չափիչ սարքին միացնելու ցանկացած փորձ առաջացնում է նոր մետաղական լուծույթի ֆազային շփման մակերեսի տեսք, այսինքն՝ նոր էլեկտրոդի տեսք՝ իր սեփական պոտենցիալ տարբերությամբ, որն ազդում է չափվածի վրա։
Այնուամենայնիվ, հնարավոր է չափել տարբերությունը ?(Ես) - ?(p - p) օգտագործելով գալվանական բջիջ: Գալվանական բջիջը երկու տարբեր էլեկտրոդներից բաղկացած համակարգ է, որն ունի իր մեջ տեղի ունեցող ռեդոքս ռեակցիայի քիմիական էներգիան ինքնաբուխ փոխակերպելու ունակություն էլեկտրական էներգիայի: Էլեկտրոդները, որոնք կազմում են գալվանական բջիջը, կոչվում են կիսաբջիջներ: Գալվանական բջիջում տեղի ունեցող ռեդոքս ռեակցիան տարածականորեն առանձնացված է: Օքսիդացման կես ռեակցիան տեղի է ունենում կիսաբջջի վրա, որը կոչվում է անոդ (բացասական լիցքավորված էլեկտրոդ), իսկ ռեդուկցիոն կիսա ռեակցիան՝ կաթոդի վրա։
Գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժը (EMF) հանրահաշվորեն կազմված է նրա բաղկացուցիչ էլեկտրոդների ներքին պոտենցիալների տարբերություններից: Հետևաբար, եթե որպես մեկ կիսատարր վերցնենք ներքին պոտենցիալների տարբերության հայտնի արժեք ունեցող էլեկտրոդը ?(Ես) - ?(լուծում), ապա EMF-ի չափված արժեքը կարող է օգտագործվել ուսումնասիրվող էլեկտրոդի պահանջվող պոտենցիալ տարբերությունը հաշվարկելու համար:
Այդ նպատակով ընդունված է օգտագործել ստանդարտ (նորմալ) ջրածնային էլեկտրոդ (տես նկ. 1): Կազմված է պլատինե թիթեղից կամ մետաղալարից, որը պատված է պլատինե սևով (նուրբ պլատին)՝ ընկղմված թթվային C=1 մոլ/լ լուծույթի մեջ, որի վրա ջրածնի ճնշումը 0,1 ՄՊա է (1 ատմ)։ Պլատինի սևի կատալիտիկ ազդեցության տակ էլեկտրոդում տեղի է ունենում շրջելի ռեդոքս անցում: Ջրածնի էլեկտրոդի ներքին պոտենցիալների տարբերությունը Nernst բանաձևի համաձայն հետևյալն է.
Նկար 1. Ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդի սխեման
քանի որ \u003d 1 մոլ / լ, և p (H2 ) = 1 ատմ, ապա
?(Ես) - ?(p - p) = ??0(2H+ /Հ 2).
Մաքուր և կիրառական քիմիայի միջազգային միության (IUPAC) որոշումը պայմանականորեն համարվում է արժեք. ??0(2H +/Հ 2) = 0,00 Վ. Ակնհայտ է, որ այս դեպքում գալվանական բջիջի EMF-ի չափված արժեքը, որը ներառում է ջրածնի էլեկտրոդ, հավասար է երկրորդ էլեկտրոդի ներքին պոտենցիալների տարբերությանը: Այս EMF-ը սովորաբար կոչվում է էլեկտրոդի պոտենցիալ կամ ռեդոքսի պոտենցիալ և նշվում է E տառով: Ներքին պոտենցիալներից օքսիդացման պոտենցիալների անցումը չի փոխում Nernst բանաձևի բնույթը.
Էլեկտրոդների մեծ մասի համար էլեկտրոդի ներուժի արժեքը օքսիդացված և կրճատված ձևերի առանձին գործողություններում (E 0) չափված և թվարկված տեղեկատու գրքերում:
Նորմալ պայմաններում և բնականից տասնորդական լոգարիթմներին անցում կատարելու դեպքում նախալոգարիթմական գործակիցը հավասարվում է 0,0591-ի, իսկ բանաձևը՝
Պետք է հիշել, որ Nernst բանաձևը հավասարակշռության ներուժը կապում է ռեդոքսի զույգի գործունեության (կենտրոնացումների) հետ, այսինքն. Մեկուսացված էլեկտրոդի կողմից ձեռք բերված ներուժը: Հետևաբար, անալիտիկ սխեմաների համար էլեկտրոդի ներուժի չափումը պետք է իրականացվի հավասարակշռությանը հնարավորինս մոտ պայմաններում՝ գալվանական բջիջի արտաքին շղթայում հոսանքի բացակայության դեպքում և հավասարակշռության հասնելու համար բավարար ժամանակից հետո: Սակայն իրական պայմաններում հոսանք կարող է հոսել էլեկտրոդների միջով: Օրինակ, գալվանական բջիջի էլեկտրոդների միջով հոսում է հոսանք, որի աշխատանքը կապված է լիցքավորված մասնիկների անցման հետ «լուծույթ-պինդ փուլ» միջերեսով, և մասնիկների այս ուղղորդված շարժումը հոսանք է: Հոսանքը հոսում է էլեկտրոդների միջով էլեկտրոլիզի ընթացքում, ինչը նշանակում է մի շարք ռեդոքս գործընթացների, որոնք տեղի են ունենում էլեկտրոդների վրա լուծույթներում և էլեկտրոլիտային էլեկտրոդների հալեցնում արտաքին էլեկտրական հոսանքի ազդեցության տակ: Էլեկտրոլիզի ընթացքում կարող են իրականացվել գալվանական բջիջում տեղի ունեցող գործընթացներին հակառակ գործընթացները:
Երբ հոսանքը (i) հոսում է էլեկտրոդի միջով, նրա պոտենցիալը փոխվում է և ձեռք է բերում որոշակի արժեք Ei, որը տարբերվում է էլեկտրոդի ներուժից հավասարակշռության (մեկուսացված) պայմաններում Ep. Պոտենցիալը Ep-ից Еi և Еi-Ep տարբերությունը տեղափոխելու գործընթացը կոչվում է բևեռացում
E=Ei-Ep. (5)
Ոչ բոլոր էլեկտրոդներն են ենթարկվում բևեռացման գործընթացներին: Էլեկտրոդները, որոնց պոտենցիալը չի փոխվում, երբ նրանց միջով հոսում է հոսանք, կոչվում են ոչ բևեռացվող, իսկ էլեկտրոդները, որոնք բնութագրվում են բևեռացումով, կոչվում են բևեռացվող։
Ոչ բևեռացվող էլեկտրոդները ներառում են, օրինակ, II տիպի էլեկտրոդները, իսկ բևեռացվողները ներառում են բոլոր մետաղական և ամալգամային էլեկտրոդները:
1.3 Պոտենցիոմետրիա
Պոտենցիոմետրիան նյութերի ուսումնասիրության և վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդ է, որը հիմնված է հավասարակշռության էլեկտրոդի ներուժի կախվածության վրա որոշվող իոնի կոնցենտրացիաների ակտիվությունից, որը նկարագրված է Ներնստի հավասարմամբ (1):
Էլեկտրոդային պոտենցիալների կախվածությունը էլեկտրոդային պրոցեսների բնույթից և դրանցում ներգրավված նյութերի գործունեությունից հնարավորություն է տալիս օգտագործել EMF-ի չափումը (պոտենցիոմետրիկ մեթոդ)՝ գտնելու էլեկտրոլիտների ակտիվության գործակիցները, ստանդարտ էլեկտրոդային պոտենցիալները, հավասարակշռության հաստատունները, լուծելիության արտադրանքները։ , pH լուծույթներ և այլն: Պոտենցիոմետրիկ մեթոդի առավելություններն են ճշգրտությունը, օբյեկտիվությունը և արագությունը:
Հայտնի է, որ
լուծման կարևոր հատկանիշն է և որոշում է բազմաթիվ ռեակցիաների հնարավորությունն ու բնույթը:
pH-ի պոտենցիոմետրիկ որոշումը հիմնված է այսպես կոչված ցուցիչ էլեկտրոդների օգտագործման վրա, որոնցում ջրածնի իոնները մասնակցում են էլեկտրոդի ռեակցիային, իսկ պոտենցիալը կախված է pH-ից։ Ցուցանիշ էլեկտրոդը պարունակող տարրի EMF-ը փորձարկման լուծույթով չափելով՝ հնարավոր է հաշվարկել այս լուծույթի pH-ը։ Հայտնի պոտենցիալ ունեցող էլեկտրոդը պետք է ընդունել որպես երկրորդ էլեկտրոդ:
տարր emf
Հ 2| փորձարկման լուծույթ || KCl, Hg2 Cl 2| հգ
pH-ի որոշման պոտենցիոմետրիկ մեթոդը թույլ է տալիս գտնել պղտոր և գունավոր միջավայրերի pH-ը: Ջրածնի էլեկտրոդը որպես ցուցիչ օգտագործելիս հնարավոր է որոշել լուծույթների pH-ը լայն տիրույթում (pH 1-ից մինչև pH 14): Թերությունը հավասարակշռության հասնելու համար էլեկտրոդի երկարատև հագեցվածության անհրաժեշտությունն է ջրածնով: Այն չի կարող օգտագործվել մակերեսային ակտիվ նյութերի և որոշակի աղերի առկայության դեպքում:
Այս դեպքում օգտագործվող տարրի սխեման հետևյալն է.
| հգ 2Cl 2, KC լ || փորձարկման լուծույթ + քինհիդրոն | Պտ,
դրա emf է
(10)
Խինհիդրոն էլեկտրոդի միջոցով լուծույթի pH-ի որոշման պոտենցիոմետրիկ մեթոդը շատ պարզ է։ Այն կիրառելի է 1-ից 8 pH ունեցող լուծույթների համար: Ալկալային միջավայրում, ինչպես նաև օքսիդացնող կամ վերականգնող նյութերի առկայության դեպքում քինհիդրոն էլեկտրոդը պիտանի չէ:
Այսպես կոչված ապակե էլեկտրոդը հաճախ օգտագործվում է որպես ցուցիչ էլեկտրոդ: Այն բարակ պատերով ապակյա գնդիկ է, որի ներսում տեղադրված է տեղեկատու էլեկտրոդ, օրինակ՝ արծաթի քլորիդ։ Ապակին գերսառեցված սիլիկատային լուծույթ է, որը պարունակում է ալկալային մետաղների կատիոններ և տիպի անիոններ։ Ապակե գնդիկը նախապես պահվում է ուժեղ թթվային լուծույթում, որտեղ կատիոնները փոխանակվում են ապակու և լուծույթի միջև, իսկ ապակին հագեցած է ջրածնի իոններով։ pH-ը որոշելիս ապակե էլեկտրոդը և մեկ այլ տեղեկատու էլեկտրոդ իջեցվում են փորձարկման լուծույթի մեջ: Արդյունքը հետևյալ շղթան է.
Պոտենցիալ թռիչքը?1 ապակու և կալիումի քլորիդի լուծույթի միջերեսում, որը ներառված է հղման էլեկտրոդում, հաստատուն է այս լուծույթի կոնցենտրացիայի կայունության պատճառով: Պոտենցիալ ցատկ.2 կախված է փորձարկման լուծույթի կոնցենտրացիայից և կարող է գրվել
(11)
Որտեղ ?o իսկ m-ը հաստատուններ են տվյալ ապակե էլեկտրոդի համար: Հաշվի առնելով ապակու մակերևույթի պոտենցիալ թռիչքները՝ մենք ստանում ենք
(12)
(13)
որտեղ. Այստեղից
(14)
Տրված ապակե էլեկտրոդի հաստատունները ?° և m որոշվում են նախնական ավարտական կարգով: Դրա համար ապակե էլեկտրոդը տեղադրվում է հայտնի pH-ով մի քանի բուֆերային լուծույթների մեջ և չափվում է շղթայի EMF-ը: Այնուհետև, համաձայն (14) բանաձևի, հայտնաբերվում է ուսումնասիրված լուծույթների pH-ը:
Անցնենք էլեկտրոլիտի ակտիվության գործակցի դիտարկմանը։ Դիտարկենք կրկնակի կոնցենտրացիայի շղթա առանց փոխանցման, որը պարունակում է երկու էլեկտրոլիտային լուծույթ.
Պտ, Հ 2| HCl, AgCl | Ագ | AgCl, HCl | Հ2 , Պտ
ա1 ա2
որտեղ ա1 և ա2 - HCl լուծույթների միջին իոնային ակտիվությունը. Այն կարող է օգտագործվել HCl-ի ակտիվության գործակիցը որոշելու համար։ Այս շղթայի emf-ն է
(15)
R, F և T թվային արժեքների փոխարինումը = 298 K և անցումը տասնորդական լոգարիթմներին տալիս է.
(16)
Փոխարինեք ստացված հավասարման մեջ
(17)
որտեղ մ 1- միջին մոլիալություն; ?1- էլեկտրոլիտի միջին ակտիվության գործակիցը.
Մենք հավասարման ձախ կողմ ենք փոխանցում էմպիրիկորեն որոշված մեծությունները, և ստանում ենք
(18)
Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ անսահման նոսր լուծույթի սահմանափակման դեպքում այն պետք է մոտ լինի իդեալականին, և ?մեկը? 1, ապա B-ն է
(19)
Կառուցում ենք կախվածության գրաֆիկ (կամ, որն ավելի հարմար է, քանի որ տալիս է ուղիղ գծին մոտ գիծ) և էքստրապոլացիա ենք անում դրան։ Այսպիսով, մենք գրաֆիկորեն որոշում ենք B (նկ. 2)։
Նկար 2. Էլեկտրոլիտի ակտիվության գործակիցի որոշում
Ակտիվության գործակիցը հաշվարկվում է հավասարմամբ
(20)
4 Կոնդուկտոմետրիա
Կոնդուկտոմետրիա- վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդների մի շարք, որը հիմնված է հեղուկ էլեկտրոլիտների էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա, որը համաչափ է դրանց կոնցենտրացիան:
Էլեկտրահաղորդականության (հաղորդունակության) չափումները թույլ են տալիս լուծել մի շարք տեսական և գործնական խնդիրներ։ Նման չափումները կարող են իրականացվել արագ և ճշգրիտ: Կոնդիրոմետրիայի միջոցով հնարավոր է որոշել թույլ էլեկտրոլիտի տարանջատման հաստատունը և աստիճանը, քիչ լուծվող նյութերի լուծելիության և լուծելիության արտադրանքը, ջրի իոնային արտադրանքը և այլ ֆիզիկաքիմիական մեծություններ։ Արտադրության մեջ հաղորդիչ չափումները օգտագործվում են բավականաչափ բարձր հաղորդունակությամբ էլեկտրոլիտային լուծույթներ ընտրելու համար՝ վերացնելու անարդյունավետ էներգիայի ծախսերը, արագ և ճշգրիտ որոշելու լուծված նյութի պարունակությունը, ինքնաբերաբար վերահսկելու տարբեր հեղուկների որակը և այլն:
Հաղորդավարական տիտրման դեպքում ռեակցիայի առաջընթացը վերահսկվում է տիտրացնող ռեագենտի յուրաքանչյուր ավելացումից հետո էլեկտրական հաղորդունակության փոփոխությամբ: Այն չի պահանջում ցուցիչների օգտագործում և կարող է իրականացվել անթափանց կրիչներով: Կոնդիրոմետրիկ տիտրման գործընթացում տիտրված նյութի իոնները փոխարինվում են ավելացված ռեագենտի իոններով։ Համարժեքության կետը որոշվում է լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության կտրուկ փոփոխությամբ, որը բացատրվում է այդ իոնների տարբեր շարժունակությամբ։
Նկ. 3-ը ցույց է տալիս հատուկ էլեկտրական հաղորդունակության (x) կախվածության կորերը ավելացված ռեագենտի V ծավալից: Երբ ուժեղ թթուն տիտրվում է ուժեղ հիմքով կամ ուժեղ հիմքը ուժեղ թթվով (կոր l), տիտրման կորի վրա ձևավորվում է նվազագույնը, որը համապատասխանում է ստացված աղի ավելի քիչ շարժուն իոններով ջրածնի կամ հիդրօքսիլ իոնների փոխարինմանը: Երբ թույլ թթուն տիտրվում է ուժեղ հիմքով կամ թույլ հիմքը ուժեղ թթվով (կոր 2), կորի թեքությունը փոխվում է համարժեքության կետում, ինչը բացատրվում է ստացված աղի ավելի զգալի տարանջատմամբ՝ համեմատած դիսոցիացիայի հետ։ սկզբնական նյութից. Ուժեղ (ա) և թույլ (բ) թթուների խառնուրդի ուժեղ հիմքով (կոր 3) տիտրման դեպքում դիտվում է համարժեքության երկու կետ.
Նկար 3. Կոնդուկտոմետրիկ տիտրման կորեր:
Իոնային էլեկտրական հաղորդունակության աղյուսակների օգնությամբ կամ չափումների միջոցով ?լուծույթի տարբեր կոնցենտրացիաների և հետագա զրոյական կոնցենտրացիայի դեպքում կարելի է գտնել ?°. Եթե չափում ենք տվյալ կոնցենտրացիայի լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը, ապա ըստ հավասարման
(22)
մենք ստանում ենք հարաբերությունը
(23)
Նկար 4. Բևեռային լուծիչների մոլեկուլների կողմնորոշումը էլեկտրոլիտի իոնների մոտ
Հավասարումներից
(24) և , (25)
ենթադրելով, մենք ստանում ենք
(26)
(27)
Մնում է հաշվի առնել, որ արժեքը ?պայմանավորված է միայն այս էլեկտրոլիտով և չի ներառում լուծիչի էլեկտրական հաղորդունակությունը, այսինքն.
5 Կուլոմետրիա
Կուլոմետրիա- էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդ, որը հիմնված է էլեկտրոլիզատորի միջով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակի (Q) չափման վրա՝ աշխատանքային էլեկտրոդի վրա նյութի էլեկտրաքիմիական օքսիդացման կամ վերացման ժամանակ։ Ֆարադեյի միասնական օրենքի համաձայն՝ էլեկտրաքիմիապես փոխակերպված նյութի (P) զանգվածը g-ով կապված է Q-ի հետ C-ում՝ հարաբերությամբ.
(28)
որտեղ M-ը նյութի մոլեկուլային կամ ատոմային զանգվածն է, n-ը նյութի մեկ մոլեկուլի (ատոմի) էլեկտրաքիմիական փոխակերպման մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվն է (M/n-ը նյութի էլեկտրաքիմիական համարժեքն է), F-ը Ֆարադեյի հաստատունն է։
Կուլոմետրիան միակ ֆիզիկական և քիմիական հետազոտության մեթոդն է, որը չի պահանջում ստանդարտ նմուշներ: Տարբերակվում է ուղիղ կուլոմետրիայի և կուլոմետրիկ տիտրման միջև։ Առաջին դեպքում որոշվում է էլեկտրաքիմիապես ակտիվ նյութ, երկրորդ դեպքում, անկախ անալիտի էլեկտրաքիմիական ակտիվությունից, փորձարկման լուծույթում ներմուծվում է էլեկտրաքիմիապես ակտիվ օժանդակ ռեագենտ, որի էլեկտրաքիմիական փոխակերպման արդյունքը քիմիապես փոխազդում է լուծույթի հետ։ անալիտ բարձր արագությամբ և քանակապես: Կուլոմետրիայի երկու տարբերակներն էլ կարող են իրականացվել աշխատանքային էլեկտրոդի հաստատուն պոտենցիալ E-ով (պոտենցիոստատիկ ռեժիմ) կամ էլեկտրոլիզի մշտական հոսանքի I-ով: հա (գալվանոստատիկ ռեժիմ): Առավել հաճախ օգտագործվող ուղղակի կուլոմետրիան հաստատուն E-ում և կուլոմետրիկ տիտրումը հաստատուն I-ում հա . Կուլոմետրիկ ուսումնասիրության համար պետք է պահպանվեն հետևյալ պայմանները. նյութի էլեկտրաքիմիական փոխակերպումը պետք է ընթանա 100% հոսանքի արդյունավետությամբ, այսինքն. չպետք է լինեն կողմնակի էլեկտրաքիմիական և քիմիական գործընթացներ. մեզ անհրաժեշտ են հուսալի եղանակներ՝ որոշելու էլեկտրաէներգիայի քանակը և որոշելու էլեկտրաքիմիական կամ քիմիական ռեակցիայի ավարտի պահը։ Ուղղակի կուլոմետրիայում ապահովվում է 100% հոսանքի արդյունավետություն, եթե E-ի արժեքը հաստատուն է պահպանվում սահմանափակող դիֆուզիոն հոսանքի I տարածքում։ պր անալիտի վոլտամմոգրաֆիայի վրա: Այս դեպքում վերլուծված լուծույթը պետք է զերծ լինի նույն պայմաններում էլեկտրաքիմիական փոխակերպման ընդունակ օտար նյութերից: Էլեկտրաէներգիայի քանակը սովորաբար որոշվում է էլեկտրոնային հոսանքի ինտեգրատորների միջոցով: Երբեմն նրանք օգտագործում են ավելի քիչ ճշգրիտ գործիքներ՝ տարբեր տեսակի կուլոմետրեր, ինչպես նաև պլանաչափական և հաշվարկային մեթոդներ։ Վերջին երկու դեպքերում էլեկտրոլիզի ավարտը համարվում է այն պահը, երբ Ի հա իջնում է մինչև ֆոնային հոսանքի արժեքը I զ , ուստի էլեկտրոդի ռեակցիան ավարտելու համար պահանջվող էլեկտրաէներգիայի քանակը հավասար է Q տարբերությանը մասին -Ք զ , որտեղ Ք մասին էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր քանակն է, Ք զ - էլեկտրաէներգիայի քանակությունը, որը չափվում է նույն պայմաններում, նույն էլեկտրոլիզի ժամանակի t հա , բայց անալիտի բացակայության դեպքում: Եթե էլեկտրաքիմիական ռեակցիան առաջին կարգի է, ապա
(29)
(30)
որտեղ ես տ եւ ես o - էլեկտրոլիզի հոսանքը, համապատասխանաբար, t և at ժամանակներում ?\u003d 0, - էլեկտրոդի մակերեսի մակերեսը, - էլեկտրաքիմիապես ակտիվ նյութի դիֆուզիոն գործակիցը,
?դիֆուզիոն շերտի հաստությունն է, խցում լուծույթի ծավալն է։
Էլեկտրոլիզի տեւողությունը կախված չէ նյութի սկզբնական կոնցենտրացիայից, սակայն նկատելիորեն նվազում է S/V հարաբերակցության ավելացմամբ եւ լուծույթի ինտենսիվ խառնմամբ։ Մենք կարող ենք էլեկտրոլիզը համարել ավարտված, երբ ես հա դառնում է հավասար 0,1 I-ի 0կամ 0.01 I 0(կախված վերլուծության պահանջվող ճշգրտությունից): Պլանաչափական մեթոդում Q սահմանելու համար չափվում է I կորի տակ գտնվող տարածքը ? - ?, որովհետեւ
(31)
Հաշվարկի մեթոդում վերջին հավասարումը լուծվում է՝ դրա մեջ փոխարինելով I արտահայտությունը ?. Ես գտնելու համար 0և Կ» արտահայտությունը I-ի համար ?վերցրեք լոգարիթմներ և մի քանի (5-7) կետերից կառուցեք lg I ուղիղ գիծ ?-?, որի թեքությունը հավասար է K-ի», իսկ y առանցքի հետ հատման կետը համապատասխանում է lg I-ին. 0, այսինքն. Q որոշելու համար կարիք չկա էլեկտրոլիզը մինչև վերջ իրականացնել և չափել Ի 0, որի արժեքը վատ է վերարտադրվում։
Կուլոմետրիկ հետազոտությունների համար նախատեսված կայանքները բաղկացած են պոտենցիոստատից կամ գալվանոստատից, ձայնագրող պոտենցիոմետրից կամ հոսանքի ինտեգրատորից, էլեկտրոլիզատորից և ցուցիչ համակարգից (ֆիզիկական և քիմիական մեթոդների կիրառման դեպքում քիմիական ռեակցիայի ավարտը կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ հաստատելու համար):
Էլեկտրոլիզատորները, որպես կանոն, ապակյա անոթներ են, որոնցում կաթոդի և անոդի խցիկները բաժանված են դիֆրագմայով (օրինակ՝ ծակոտկեն ապակուց)։ Որպես աշխատանքային և օժանդակ (էլեկտրոլիզի սխեման փակող) էլեկտրոդներ օգտագործվում են ազնիվ մետաղներ (Pt, Au), երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներ և ավելի հազվադեպ՝ ածխածնային նյութեր (գրաֆիտ, ապակյա ածխածին և այլն)։ Լուծումը, որի մեջ ընկղմված է աշխատանքային էլեկտրոդը, սովորաբար խառնվում է մագնիսական խառնիչով. անհրաժեշտության դեպքում փորձն իրականացվում է իներտ գազի մթնոլորտում:
Կուլոմետրիկ տիտրման առավելությունները. կարիք չկա տիտրային լուծույթների ստանդարտացման; տիտրան ավելացվում է շատ փոքր մասերում (գրեթե անընդհատ); լուծումը չի նոսրացվում; հնարավոր է առաջացնել էլեկտրաքիմիապես ոչ ակտիվ տիտրիչներ, օրինակ՝ III կոմպլեքս, ինչպես նաև թույլ կայուն ուժեղ օքսիդացնող և վերականգնող նյութեր, մասնավորապես՝ Mn(III), Pb(IV), Cr(II), V(II), Ti (III).
6 Վոլտամետրիա
Վոլտամետրիա- Էլեկտրաքիմիական հետազոտության և վերլուծության մեթոդների մի շարք, որոնք հիմնված են էլեկտրոլիտիկ խցում ընթացիկ ուժի կախվածությունը վերլուծված լուծույթում ընկղմված ցուցիչ միկրոէլեկտրոդի ներուժից, որի վրա արձագանքում է հետազոտված էլեկտրաքիմիական ակտիվ (էլեկտրաակտիվ) նյութը:
Բացի ցուցիչից, խցում տեղադրվում է շատ ավելի բարձր զգայունությամբ օժանդակ էլեկտրոդ, որպեսզի հոսանքն անցնելիս դրա ներուժը գործնականում չփոխվի (չբևեռացվող էլեկտրոդ): Ցուցանիշի և օժանդակ էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ տարբերությունը նկարագրված է հավասարմամբ
որտեղ U-ը բևեռացման լարումն է, լուծույթի դիմադրությունն է:
Անտարբեր էլեկտրոլիտ (ֆոն) վերլուծված լուծույթի մեջ ներմուծվում է բարձր կոնցենտրացիայով, որպեսզի, նախ, նվազեցնել R-ի արժեքը և, երկրորդ, վերացնել էլեկտրաակտիվ նյութերի վրա էլեկտրական դաշտի գործողության հետևանքով առաջացած միգրացիոն հոսանքը (հնացած - ապաբևեռացնողներ): Այս նյութերի ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում լուծույթում օմիկ լարման անկումը IR շատ փոքր է: Օմիկ լարման անկումը լիովին փոխհատուցելու համար օգտագործվում են պոտենցիոստատիկ հսկողություն և լրացուցիչ հղման էլեկտրոդ պարունակող երեք էլեկտրոդային բջիջներ: Այս պայմաններում
Որպես ցուցիչ միկրոէլեկտրոդներ, օգտագործվում են անշարժ և պտտվողները՝ մետաղից (սնդիկ, արծաթ, ոսկի, պլատին), ածխածնային նյութերից (օրինակ՝ գրաֆիտ), ինչպես նաև կաթող էլեկտրոդներից (սնդիկից, ամալգամից, գալիումից): Վերջիններս մազանոթներ են, որոնցից կաթիլ առ կաթիլ հոսում է հեղուկ մետաղ։ Կաթող էլեկտրոդների օգտագործմամբ վոլտամետրիան, որի պոտենցիալը փոխվում է դանդաղ և գծային, կոչվում է բևեռագրություն (մեթոդն առաջարկել է Ջ. Գեյրովսկին 1922 թ.)։ Հղման էլեկտրոդները սովորաբար երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներ են, ինչպիսիք են կալոմելը կամ արծաթի քլորիդը: Կախվածության կորերը I \u003d f (E) կամ I \u003d f (U) (վոլտամմոգրամներ) գրանցվում են հատուկ սարքերով `տարբեր դիզայնի բևեռոգրաֆներ:
Նկար 5. Վոլտամմոգրաֆիա, որը ստացվել է պտտվող սկավառակի էլեկտրոդի միջոցով
Վոլտամպերոգրամները, որոնք ստացվում են պտտվող կամ կաթող էլեկտրոդի միջոցով, լարման միապաղաղ փոփոխությամբ (գծային ավլում) ունեն Նկար 5-ում սխեմատիկորեն ցուցադրված ձևը: Հոսանքի աճի հատվածը կոչվում է ալիք: Ալիքները կարող են լինել անոդային, եթե էլեկտրաակտիվ նյութը օքսիդացված է, կամ կաթոդիկ, եթե այն կրճատվում է: Երբ լուծույթում առկա են նյութի օքսիդացված (Ox) և կրճատված (կարմիր) ձևերը, որոնք բավականին արագ (շրջելի) արձագանքում են միկրոէլեկտրոդի վրա, վոլտամմոգրամի վրա նկատվում է շարունակական կաթոդ-անոդ ալիք, որը հատում է աբսցիսայի առանցքը պոտենցիալով: համապատասխան օքսիդացնող-վերականգնող. Ox/Red համակարգի ներուժը տվյալ միջավայրում: Եթե միկրոէլեկտրոդի վրա էլեկտրաքիմիական ռեակցիան դանդաղ է (անշրջելի), ապա վոլտամոգրաֆիան ցույց է տալիս նյութի կրճատված ձևի օքսիդացման անոդային ալիքը և օքսիդացված ձևի կրճատման կաթոդիկ ալիքը (ավելի բացասական պոտենցիալով): Վոլտամմոգրաֆիայի վրա սահմանափակող հոսանքի տարածքի ձևավորումը կապված է կամ էլեկտրաակտիվ նյութի սահմանափակ զանգվածի փոխանցման արագության հետ էլեկտրոդի մակերեսին կոնվեկտիվ դիֆուզիայի միջոցով (սահմանափակող դիֆուզիոն հոսանք, I. դ ), կամ լուծույթում որոշված բաղադրիչից էլեկտրաակտիվ նյութի առաջացման սահմանափակ արագությամբ: Նման հոսանքը կոչվում է սահմանափակող կինետիկ, և դրա ուժը համաչափ է այս բաղադրիչի համակենտրոնացմանը:
Հետադարձելի էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի ալիքի ձևը նկարագրվում է հետևյալ հավասարմամբ.
(33)
որտեղ R-ը գազի հաստատունն է, T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է, կիսաալիքային պոտենցիալն է, այսինքն. ալիքի բարձրության կեսին համապատասխանող պոտենցիալ: Արժեքը բնորոշ է տվյալ էլեկտրաակտիվ նյութին և օգտագործվում է այն նույնականացնելու համար։ Երբ էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներին նախորդում է անալիտի կլանումը էլեկտրոդի մակերևույթի վրա, վոլտամոգրամները ցույց են տալիս ոչ թե ալիքներ, այլ գագաթներ, ինչը պայմանավորված է էլեկտրոդի ներուժից կլանման ծայրահեղ կախվածությամբ։ Անշարժ էլեկտրոդով կամ կաթող էլեկտրոդի մեկ կաթիլի վրա պոտենցիալի գծային փոփոխության (մաքրման) ժամանակ գրանցված վոլտամոգրամները նույնպես ցույց են տալիս գագաթներ, որոնց նվազող ճյուղը որոշվում է լուծույթի մոտ էլեկտրոդային շերտի սպառմամբ. էլեկտրաակտիվ նյութ. Գագաթի բարձրությունը համաչափ է էլեկտրաակտիվ նյութի կոնցենտրացիայի հետ։ Բևեռագրության մեջ սահմանափակող դիֆուզիոն հոսանքը (μA-ով), որը միջինացված է կաթիլների կյանքի ընթացքում, նկարագրվում է Իլկովիչի հավասարմամբ.
(34)
որտեղ n-ը էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվն է, C-ն էլեկտրաակտիվ նյութի կոնցենտրացիան, D-ը դրա դիֆուզիայի գործակիցն է, սնդիկի անկման ժամկետը, m-ը սնդիկի արտահոսքի արագությունն է:
Օգտագործվում է վոլտամետրիա՝ անօրգանական և օրգանական նյութերի քանակական վերլուծության համար՝ պարունակության շատ լայն շրջանակում՝ 10-ից -10 % մինչև տասնյակ %; ուսումնասիրել էլեկտրոդների պրոցեսների կինետիկան և մեխանիզմը, ներառյալ էլեկտրոնների փոխանցման փուլը, նախորդող և հաջորդող քիմիական ռեակցիաները, էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների սկզբնական արտադրանքների և արտադրանքների կլանումը և այլն. ուսումնասիրել էլեկտրական երկշերտի կառուցվածքը, լուծույթում բարդ առաջացման հավասարակշռությունը, սնդիկի մեջ և պինդ էլեկտրոդների մակերեսի վրա միջմետաղական միացությունների առաջացումը և տարանջատումը. ընտրել ամպերաչափական տիտրման պայմանները և այլն:
7 Էլեկտրագրավիմետրիա
Էլեկտրագրավիմետրիան էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդ է, որը հիմնված է աշխատանքային էլեկտրոդի զանգվածի ավելացման որոշման վրա՝ էլեկտրոլիզի արդյունքում դրա վրա որոշվելիք բաղադրիչի արտազատման պատճառով։ Սովորաբար, անալիտը նստում է որպես մետաղ (կամ օքսիդ) նախապես կշռված պլատինե կաթոդի (կամ անոդի) վրա: Էլեկտրոլիզի ավարտի պահը սահմանվում է որոշվող իոնի նկատմամբ հատուկ զգայուն որակական ռեակցիայի միջոցով: Աշխատանքային էլեկտրոդը լվանում է, չորացնում և կշռում: Էլեկտրոդի զանգվածների տարբերությամբ էլեկտրոլիզից առաջ և հետո որոշվում է նստեցված մետաղի կամ օքսիդի զանգվածը։
Կաթոդում մետաղի տեղումների տեսական պոտենցիալը կարելի է հաշվարկել ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալներից E 0. Օրինակ, երբ Cu(II) որոշվում է թթվային լուծույթում, համապատասխան ռեակցիաները տեղի են ունենում պլատինի կաթոդի և անոդի վրա.
Էլեկտրոլիզի պայմաններում կաթոդային պոտենցիալը 25 °C-ում նկարագրվում է Nernst հավասարմամբ.
(35)
Էլեկտրոլիզի սկզբում, երբ կաթոդի մակերեսը ծածկված չէ պղնձով, a (Cu) անսահման փոքր արժեք է. կաթոդի մակերեսը պղնձով լցնելու համար բավարար հոսանքի առկայության դեպքում a (Cu) մոտենում է միասնությանը։ Գործնականում, որպեսզի էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները ընթանան նկատելի արագությամբ, պահանջվում է ավելի բարձր լարում, քան տեսականորեն հաշվարկված արտանետման պոտենցիալը E: Դա պայմանավորված է պլատինե անոդում թթվածնի գերլարման և խցում օմիկ լարման անկմամբ:
Էլեկտրագրավիմետրիան ընտրովի մեթոդ է. եթե բաղադրիչների սկզբնական կոնցենտրացիաները հավասար են, հնարավոր է առանձին տարանջատում էլեկտրոդի վրա՝ նրանց էլեկտրոդային պոտենցիալների տարբերությամբ 0,3 Վ կարգի (միայնակ լիցքավորված իոնների համար) կամ 0,1 Վ (կրկնակի լիցքավորված իոնների համար): )
Էլեկտրոլիզը կարող է իրականացվել էլեկտրոդների միջև հաստատուն լարման, մշտական հոսանքի կամ աշխատանքային էլեկտրոդի վերահսկվող ներուժի դեպքում: Մշտական լարման ժամանակ էլեկտրագրավիմետրիայի դեպքում աշխատանքային էլեկտրոդի ներուժը բևեռացման պատճառով տեղափոխվում է ավելի բացասական շրջան։ Դրա հետևանքն է ընտրողականության նվազումը լրացուցիչ ռեակցիայի առաջացման պատճառով (այլ մետաղների կամ գազային H-ի մեկուսացում. 2) Էլեկտրագրավիմետրիայի այս տարբերակը հարմար է հեշտությամբ նվազվող նյութերի որոշման համար կեղտերի առկայության դեպքում, որոնք ավելի դժվար է նվազեցնել, քան H իոնները: +. Էլեկտրոլիզի ավարտին գազային H կարող է արձակվել 2. Չնայած, ի տարբերություն կուլոմետրիայի, անալիտի 100% ընթացիկ արդյունավետությունը անհրաժեշտ չէ, H-ի թողարկումը 2հաճախ հանգեցնում է անբավարար ֆիզիկական հատկություններով նստվածքների առաջացման: Հետևաբար, խորհուրդ է տրվում վերլուծված լուծույթի մեջ ներմուծել նյութեր, որոնք ավելի հեշտությամբ վերականգնվում են, քան H իոնները: +(հիդրազին, հիդրօքսիլամին) և դրանով իսկ կանխելով H2-ի արտազատումը .
Եթե էլեկտրոլիզն իրականացվում է մշտական հոսանքի ուժով, ապա անհրաժեշտ է պարբերաբար բարձրացնել բջիջի վրա կիրառվող արտաքին լարումը, որպեսզի փոխհատուցվի կոնցենտրացիայի բևեռացման հետևանքով առաջացած հոսանքի նվազումը: Արդյունքում, վերլուծությունը դառնում է ավելի քիչ ընտրովի: Երբեմն, սակայն, հնարավոր է կապել միջամտող կատիոնները կայուն բարդ միացությունների մեջ, որոնք կրճատվում են ավելի բացասական պոտենցիալով, քան անալիտը, կամ նախապես հեռացնել խանգարող իոնը վատ լուծվող միացության տեսքով: Մեթոդն օգտագործվում է, օրինակ, Cd-ն իր ցիանիդի ալկալային լուծույթում, Co-ն և Ni-ը՝ ամոնիումի սուլֆատի լուծույթում, Cu-ը՝ ծծմբական և ազոտական թթուների խառնուրդում որոշելու համար։
Էլեկտրագրավիմետրիան հայտնի է 1860-ական թվականներից։ և օգտագործվել է տարբեր համաձուլվածքներում և հանքաքարերում մետաղադրամներ հատելու համար օգտագործվող մետաղները որոշելու համար։ Սա ոչ ստանդարտ մեթոդ է, որը կարելի է համարել կուլոմետրիայի ամենապարզ տարբերակը։ Արդյունքների ճշգրտությամբ և վերարտադրելիությամբ էլեկտրագրավիմետրիան գերազանցում է այլ մեթոդներին այնպիսի մետաղների որոշման մեջ, ինչպիսիք են Сu, Sn, Pb, Cd, Zn: Չնայած փորձի հարաբերական տևողությանը, էլեկտրագրավիմետրիան դեռ օգտագործվում է համաձուլվածքների, մետաղների և էլեկտրոլիտային լոգանքների լուծույթների վերլուծության համար:
2.Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների փորձարարական մասը
1 Թթվի կոնցենտրացիայի որոշումը հաղորդիչ տիտրման միջոցով
Լաբորատոր աշխատանքի նպատակը.քացախաթթուների և աղաթթուների կոնցենտրացիայի որոշումը հաղորդիչ տիտրման միջոցով:
Սարքավորումներ և ռեակտիվներ.ընդհանուր լաբորատոր մոդուլ, համակարգիչ, բյուրետ, Mora պիպետներ 5 և 10 մլ; լուծույթներ՝ 0,1 N NaOH, HCl և CH լուծույթներ 3COOH անհայտ կոնցենտրացիայով:
Առաջընթաց
Կոնդուկտոմետրիկ տիտրումը ներառում է երկու փորձ.
Փորձ թիվ 1
Տեղադրեք բյուրետը և գավաթը: Սարքի սենսորում գտնվող ապակու մեջ Mohr պիպետտով լցնել 10 մլ աղաթթվի լուծույթ։ Բաժակում լուծույթի մակարդակը պետք է լինի 3-5 մմ վերին էլեկտրոդից և սենսորից: Լուծումը ջրով նոսրացրեք։ Միացրեք մագնիսական խառնիչը: Բյուրետը լցնել 0,1 Ն լուծույթով։ NaOH. Չափումներ ենք կատարում անձնական համակարգչին միացված ընդհանուր լաբորատոր մոդուլի միջոցով։
Գործընթացների քիմիա
Արդյունքների մշակում
1)Չափման ընթացքում համակարգիչը չափում է տվյալ լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը, որոնք ամփոփված են Աղյուսակ 1-ում:
Աղյուսակ 1. Էլեկտրական հաղորդունակության կախվածությունը աղաթթվի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից:
V(NaOH), ml0246891010.51112131415L, mS9.2929.329.2959.2899.2789.2719.269.259.2419.219.1359.2489.256
)Մենք կառուցում ենք էլեկտրական հաղորդունակության կախվածության գրաֆիկը աղաթթվի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից (Նկար 6):
Նկար 6. Էլեկտրական հաղորդունակության կախվածությունը աղաթթվի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից:
Վեկ (NaOH) = 13 մլ
4)Օգտագործելով համարժեքների օրենքը, մենք հաշվարկում ենք աղաթթվի կոնցենտրացիան.
այստեղից (37)
Փորձ թիվ 2
Փորձը կատարվում է 5 մլ քացախաթթվի լուծույթով։ Հետագա գործողությունները նույնն են, ինչ նախորդ փորձի ժամանակ:
Գործընթացների քիմիա
Արդյունքների մշակում
1)Չափման ընթացքում համակարգիչը չափում է տվյալ լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը, որոնք ամփոփված են Աղյուսակ 2-ում:
Աղյուսակ 2. Էլեկտրական հաղորդունակության կախվածությունը քացախաթթվի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից:
V(NaOH), ml012344.555.5678910L, mSm6.63.84.65.76.67.08.08.38.58.99.09.19.2
)Մենք կառուցում ենք էլեկտրական հաղորդունակության կախվածության գրաֆիկը քացախաթթվի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից (Նկար 7):
Նկար 7. Էլեկտրական հաղորդունակության կախվածությունը քացախաթթվի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից:
3)Գրաֆիկի վրա գտնում ենք համարժեքության կետը.
Վեկ (NaOH) = 5 մլ
)Օգտագործելով համարժեքների օրենքը, մենք հաշվարկում ենք քացախաթթվի կոնցենտրացիան.
Եզրակացություն
Այս աշխատանքի ընթացքում մենք որոշեցինք աղաթթուների և քացախաթթուների կոնցենտրացիաները հաղորդիչ տիտրման միջոցով.
2 Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա
Թիրախ:ծանոթանալ պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդին։ Սահմանեք համարժեքության կետերը, երբ տիտրում եք ուժեղ թթուն ուժեղ հիմքով, թույլ թթուն ուժեղ հիմքով:
ՍարքավորումներpH մետր, ապակե էլեկտրոդ, արծաթի քլորիդ էլեկտրոդ, 100 մլ բաժակ; 0,1 ն. HC1 լուծույթ; Չ 3COOH; 0,5 ն. KOH լուծույթ; բյուրետ, մագնիսական հարիչ։
Առաջընթաց
Փորձ թիվ 1
15 մլ 0,1 N լուծույթը լցնում ենք բաժակի մեջ՝ օգտագործելով pipette: աղաթթու, իջեցրեք սահիկը, ապակին դրեք մագնիսական հարիչի վրա և էլեկտրոդներն իջեցնելուց հետո միացրեք այն (համոզվեք, որ ապակե էլեկտրոդը չի դիպչում սահիկին):
pH հաշվիչի անջատված դիրքը սեղմված է «-1-14» և «0-t»: Փոխելու համար սեղմեք «pH» կոճակը և հանեք արժեքը ստորին սանդղակի վրա: Այնուհետև ավելացրեք 0,1 Ն լուծույթ։ ալկալի 1-3 մլ և ֆիքսել pH արժեքը: Մենք միկրոբյուրետները դնում ենք այնպես, որ ալկալիները կաթիլներով դուրս հոսեն։ Համարժեքության կետին մոտենալիս շատ փոքր չափաբաժիններով ալկալի ենք ավելացնում։ Փորձի ընթացքում բաժակը գտնվում է մագնիսական հարիչի վրա, և լուծույթն անընդհատ խառնվում է։
Լուծույթի pH-ի կտրուկ փոփոխությունից հետո ավելացնում ենք փոքր քանակությամբ ալկալի և անընդհատ ամրացնում pH-ը։
Գործընթացների քիմիա
Արդյունքների մշակում
1)Այս փորձի արդյունքում մենք ստացանք հետևյալ արդյունքները.
Աղյուսակ 3. pH արժեքի կախվածությունը քացախաթթվի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից:
V(KOH), ml12345678910pH4.004.154.154.004.204.304.294.945.004.91
Սեղանի շարունակությունը. 3
V(KOH), մլ
)Ստացված տվյալների հիման վրա մենք պատկերում ենք pH-ի կախվածությունը տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից (Նկար 8):
Նկար 8. Աղաթթվի տիտրման կորը
)Ըստ գրաֆիկի (Նկար 8) մենք որոշում ենք համարժեքության կետը:
Վ eq (NaOH) = 16,5 մլ
Փորձ թիվ 2
Նմանատիպ տիտրում ենք կատարում 0,1 Ն-ով։ CH3 COOH.
Քիմիա
Արդյունքների մշակում
1)Այս փորձի արդյունքում մենք ստացանք հետևյալ տվյալները.
Աղյուսակ 4. pH արժեքի կախվածությունը քացախաթթվի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից:
V(KOH), մլ
)Ստացված տվյալների հիման վրա մենք պատկերում ենք pH-ի կախվածությունը տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի ծավալից (Նկար 9):
Նկար 9. Քացախաթթվի տիտրման կորը
)Ըստ գրաֆիկի (Նկար 9) մենք որոշում ենք համարժեքության կետը: eq (NaOH) = 14,2 մլ
Եզրակացություն
Այս աշխատանքի ընթացքում մենք որոշել ենք աղաթթուների և քացախաթթուների լուծույթների համարժեքության կետը պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդով։
Աղաթթվի լուծույթի համարժեք կետ.
Վ eq (NaOH) = 16,5 մլ
Քացախաթթվի լուծույթի համարժեք կետ. eq (NaOH) = 14,2 մլ
3 Էլեկտրոլիզ
ՕբյեկտիվՊղնձի էլեկտրաքիմիական համարժեքի որոշում:
Սարքավորումներուղղիչ, ամպաչափ, բաղնիք էլեկտրոլիտով և երկու պղնձե էլեկտրոդներով, վայրկյանաչափ, անալիտիկ հավասարակշռություն, 5% CuSO լուծույթ 4, լարեր սարքի մոնտաժման համար։
Առաջընթաց
Էլեկտրաքիմիական համարժեք - նյութի քանակությունը, որը էլեկտրոդում ենթարկվել է քիմիական փոխակերպման, երբ էլեկտրաէներգիայի միավորն անցել է, պայմանով, որ ամբողջ անցած էլեկտրաէներգիան ծախսվի միայն այս նյութի փոխակերպման վրա:
(38)
որտեղ E-ն էլեկտրաքիմիական համարժեքն է,
?միացության մոլային զանգվածն է,
?q-ն այս միացության մեկ մոլեկուլի էլեկտրաքիմիական փոխակերպման համար անհրաժեշտ էլեկտրոնների թիվն է:
Էլեկտրոդում քիմիական փոխակերպման ենթարկված նյութի համարժեք մոլային զանգված (Meq ) հավասար է.
(39)
որտեղ m-ը նստած նյութի զանգվածն է,
F - Ֆարադայի հաստատունը,
I - ընթացիկ ուժ,
t-ն այն ժամանակն է, որի ընթացքում հոսանքը հոսել է:
Էլեկտրաքիմիական E-ի համարժեքը որոշելու համար մենք հավաքում ենք սարք, որտեղ աղբյուրից եկող հոսանքն անցնում է ուղղիչի և էլեկտրոլիտային բաղնիքի միջով, սերիական միացված ամպերմետր: Երբ միացված է, պղինձն ազատվում է պղնձի էլեկտրոդի վրա, որը կաթոդն է: Անոդը, որը նույնպես պատրաստված է պղնձից, լուծվում է։ Որպեսզի պղինձը նստեցվի կաթոդի վրա, կազմի խիտ շերտ և փորձի ընթացքում չփեղկվի՝ խեղաթյուրելով արդյունքները, պետք է օգտագործեք հոսանք 1 սմ-ի համար 0,05 Ա-ից ոչ ավելի: 2կաթոդի մակերեսը: Դա անելու համար, փորձի մեկնարկից առաջ, օգտագործելով միլիմետր քանոն, որոշեք կաթոդի մակերեսը և հաշվարկեք առավելագույն թույլատրելի հոսանքը։
Փորձը սկսելուց առաջ կաթոդը 1-2 վայրկյան ընկղմվում է ազոտական թթվի 20-30% լուծույթի մեջ, այնուհետև մանրակրկիտ լվանում թորած ջրով։
Աշխատանքի ընթացքում կարևոր է չդիպչել էլեկտրոլիտի մեջ ընկղմված կաթոդի մակերեսին, քանի որ. Ճարպի նույնիսկ աննշան հետքերը խանգարում են պղնձի կաթոդի նստվածքի կպչունությանը:
Դրանից հետո կաթոդը ամրացնում ենք վոլտմետրի մեջ, որը լցնում ենք CuSO լուծույթով 4. Կաթոդը հանվում է էլեկտրոլիտային լոգանքից, լվանում թորած ջրով, չորանում և կշռում անալիտիկ հավասարակշռության վրա։ Դրանից հետո կաթոդը կրկին տեղադրվում է էլեկտրոլիտով լոգարանում և անցնում փորձին: Միևնույն ժամանակ միացրեք հոսանքը և գործարկեք վայրկյանաչափը: Փորձը շարունակվում է 40-50 րոպե։ Միևնույն ժամանակ անջատեք հոսանքը և դադարեցրեք վայրկյանաչափը: Կաթոդը հանվում է էլեկտրոլիտից, լվանում թորած ջրով, չորացնում և կշռում։
Էլեկտրոլիզի ընթացքում տեղի են ունեցել հետևյալ քիմիական ռեակցիաները.
)Պղնձի (II) սուլֆատի լուծույթի տարանջատում.
2)Redox ռեակցիաներ էլեկտրոդների վրա.
Արդյունքների մշակում
1)Այս լաբորատոր աշխատանքի արդյունքում մենք ստացանք հետևյալ տվյալները (Աղյուսակ 5).
Աղյուսակ 5. Կատարված լաբորատոր աշխատանքի վերաբերյալ տվյալներ.
Ընթացիկ ուժ (I), A1.8 Ժամանակը, որի ընթացքում հոսել է հոսանքը (t), s2527 Կաթոդի քաշը փորձից առաջ՝ արտահայտված զանգվածով, g24.42 Կաթոդի քաշը փորձից հետո, արտահայտված զանգվածով, g25.81 Ներդրված նյութի զանգվածը՝ արտահայտված զանգվածով (մ), r1.39 2)Էլեկտրաքիմիական համարժեքի հաշվարկ.
)Մոլային զանգվածի համարժեքի, բացարձակ և հարաբերական սխալի հաշվարկ.
Եզրակացություն.
Այս աշխատանքի ընթացքում մենք որոշեցինք պղնձի էլեկտրաքիմիական համարժեքը, պղնձի համարժեքի մոլային զանգվածը, ինչպես նաև բացարձակ և հարաբերական սխալները։
2.4 Էլեկտրոդների պոտենցիալների որոշում
Օբյեկտիվչափել պղնձի և ցինկի էլեկտրոդների ներուժը դրանց տարբեր ակտիվության աղերի լուծույթներում: Համեմատեք չափված պոտենցիալ արժեքները հաշվարկների հետ, օգտագործելով Nernst հավասարումը:
ՍարքավորումներpH մետր, պղնձի էլեկտրոդ, ցինկի էլեկտրոդ, արծաթի քլորիդի էլեկտրոդ, U-խողովակ հագեցած KCl լուծույթով, հղկաթուղթ, CuSO լուծույթներ 4և ZnSO 4տարբեր կոնցենտրացիայով։
Առաջընթաց
1-ին տեսակի պոտենցիալները չափելու համար մենք հավաքում ենք մի շղթա, որը բաղկացած է չափիչ սարքից, չափված էլեկտրոդից և հղման էլեկտրոդից: Փաստորեն, մենք չափում ենք գալվանական բջիջի EMF-ը
| AgCl, KCl || CuSO4 | Cu;
Zn | ZnSO4 || KCl, AgCl | Ագ.
Արծաթի քլորիդի էլեկտրոդի (2-րդ տեսակի էլեկտրոդի) պոտենցիալը հաստատուն է, կախված է միայն Cl իոնների ակտիվությունից և հավասար է Ag | AgCl (KC1-ի հագեցված լուծույթ) = 0,2 V. Այն տեղեկատու էլեկտրոդ է:
Դիֆուզիոն ներուժը վերացնելու համար մենք օգտագործում ենք կամուրջներ, որոնք լցված են հագեցած KCl լուծույթով:
Պոտենցիալները չափելու համար մենք օգտագործում ենք pH մետր: Արծաթի քլորիդ էլեկտրոդը միացնում ենք հատուկ վարդակից «տեղեկատու էլեկտրոդին» (VSP գործիքի վահանակի վրա), իսկ չափիչ էլեկտրոդը հատուկ խրոցակի միջոցով՝ «meas - 1», «meas - 2» վարդակից։
Գործընթացների քիմիա
Գալվանական բջիջի համար Ag | AgCl, KCl || CuSO4 | Cu:
Գալվանական բջիջի համար Zn | ZnSO4 || KCl, AgCl | Ag:
Արդյունքների մշակում
1)Cu իոնների տարբեր ակտիվության ժամանակ պղնձի էլեկտրոդի պոտենցիալների չափման արդյունքում 2+մենք ստացել ենք հետևյալ տվյալները.
¾ պղնձի էլեկտրոդի համար (աղյուսակ 6):
Աղյուսակ 6. Պղնձի էլեկտրոդի լաբորատոր տվյալները:
?meas, VSn, mol * equiv-1 * l-1 ?լգ ա ?հաշվարկ, B0.2100.10.38-1.72120.2862230.3510.20.36-1.44370.2944110.3600.50.25-1.20410.3014780.3613-20.00.
¾ ցինկի էլեկտրոդի համար (աղյուսակ 7):
Աղյուսակ 6. Ցինկի էլեկտրոդի լաբորատոր տվյալները:
?meas, VSn, mol * equiv-1 * l-1 ?լգ ա ?հաշվարկված, V-0.0650.10.25-1.9031-0.81914-0.0650.20.28-1.5528-0.80881-0.0290.50.38-1.0223-0, 79316-0.0650.20.28-1.5528-0.80881-0.0290.50.38-1.0223-0, 79316-0.0650.20.20.
2) Էլեկտրոդային ներուժի կախվածությունը գծագրում ենք lg a-ից (Cu2+):
¾ պղնձի էլեկտրոդի համար (Նկար 10):
Նկար 10. Էլեկտրոդային ներուժի կախվածությունը պղնձի (II) իոնների ակտիվության լոգարիթմից.
¾ ցինկի էլեկտրոդի համար (Նկար 11):
Նկար 11. Էլեկտրոդային ներուժի կախվածությունը ցինկի իոնների ակտիվության լոգարիթմից.
.Մենք հաշվարկում ենք էլեկտրոդների պոտենցիալները ըստ Nernst հավասարման (1).
¾ պղնձի էլեկտրոդի համար.
¾ ցինկի էլեկտրոդի համար.
ԵզրակացությունԱյս աշխատանքի ընթացքում մենք չափեցինք պղնձի և ցինկի էլեկտրոդների պոտենցիալները CuSO-ի տարբեր կոնցենտրացիաներում 4և ZnSO 4համապատասխանաբար, և նաև հաշվարկել են այս էլեկտրոդների պոտենցիալները ըստ Ներնստի հավասարման, ինչի արդյունքում նրանք եզրակացրել են, որ կոնցենտրացիայի աճով մեծանում են պղնձի և ցինկի էլեկտրոդների էլեկտրոդների պոտենցիալները:
5 Գալվանական բջիջի EMF-ի որոշումը
Նպատակը. որոշել գալվանական բջիջի EMF-ը:
Սարքավորումներցինկ և պղնձի էլեկտրոդ, CuSO լուծույթներ 4և ZnSO 4, արծաթի քլորիդ էլեկտրոդ, pH հաշվիչ, հղկաթուղթ, U-խողովակ՝ հագեցած KC1 լուծույթով, 0.1N։ և 1n. CuSO լուծում 4, 0.1n. և 1n. ZnSO4 լուծույթ ,
Առաջընթաց
Երկու բաժակի մեջ լցնել CuSO-ի լուծույթների կեսը 4և ZnSO 4. Առաջինում տեղադրում ենք պղնձից պատրաստված էլեկտրոդ, երկրորդում՝ ցինկից։
Էլեկտրոդները նախապես մաքրվում են հղկաթղթով և լվանում։ Մենք լարերը միացնում ենք հետևի վահանակի pH հաշվիչին «Change 1» և «El. համեմատել». Արտաքին շղթան փակում ենք U-աձև խողովակով, որը լցված է ագար-ագարի մեջ KCl-ի հագեցած լուծույթով։
Չափումից առաջ սարքը տաքանում է 30 րոպե: Երբ միացումը հավաքվում է, մենք անցնում ենք չափումների, սեղմում ենք «mV» կոճակը և նայում սարքի ընթերցումները ստորին «1-14» սանդղակի վրա: EMF-ի ավելի ճշգրիտ որոշման համար սեղմեք ցանկալի միջակայքի կոճակը: Չափված արժեքները վոլտ փոխարկելու համար արժեքի համարիչը բազմապատկվում է 0,1-ով:
Աշխատանքը կատարելու համար մենք չափում ենք տարրերի EMF-ը 1N կոնցենտրացիայով լուծույթներում։ և 0.1n. և համեմատեք այս տվյալները հաշվարկների հետ: Մենք գտնում ենք բացարձակ և հարաբերական սխալը:
Գործընթացների քիմիա
Տրված գալվանական բջիջի համար
| ZnSO4 || KCl, AgCl | Ագ
բնորոշ են հետևյալ ռեակցիաները.
Պղինձ-ցինկ գալվանական բջիջում տեղի ունեցող ռեակցիայի ընդհանուր հավասարումը.
Արդյունքների մշակում
1)Այս աշխատանքի արդյունքում մենք ստացանք հետևյալ արդյունքները (Աղյուսակ 6).
Աղյուսակ 6. Կատարված լաբորատոր աշխատանքի վերաբերյալ տվյալներ
Լուծումներ ?իզմ, Վ ?հաշվարկված, VRelative սխալ, %0.1n: CuSO4 և 0.1n: ZnSO41.0871.0991.0921n. CuSO4 և 0.1n: ZnSO41.0821.0931.0061n. CuSO4 և 1n. ZnSO41.0601.070.935
)Մենք հաշվարկում ենք EMF-ը.
Պոտենցիալները հաշվարկվում են ըստ Nernst հավասարման (1): Ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալները վերցված են հղման տվյալներից:
0.1N լուծույթների համար: CuSO 4 և 0.1n. ZnSO 4:
1N լուծույթների համար: CuSO 4 և 0.1n. ZnSO 4:
1N լուծույթների համար: CuSO 4 և 1n. ZnSO 4:
ԵզրակացությունԱյս աշխատանքում մենք որոշեցինք գալվանական բջիջի EMF-ը տարբեր կոնցենտրացիաների լուծույթներում.
0,1Ն կոնցենտրացիայի դեպքում: CuSO4 և 0.1n: ZnSO4,
1N կոնցենտրացիայի դեպքում: CuSO4 և 0.1n: ZnSO4,
1N կոնցենտրացիայի դեպքում: CuSO4 և 1n. ZnSO4;
և որոշել է նաև հարաբերական սխալը՝ համապատասխանաբար 1,092%, 1,006%, 0,935%: Արդյունքում եզրակացվել է, որ E.D.S.-ի կոնցենտրացիայի աճով. գալվանական բջիջում նվազում է:
Եզրակացություն
Այս հոդվածում մենք դիտարկել ենք էլեկտրաքիմիական հետազոտության հիմնական մեթոդները, վերլուծել դրանց դասակարգումը, հիմնական էլեկտրաքիմիական գործընթացները, ինչպես նաև ապացուցել այդ մեթոդների արդիականությունը: Աշխատանքի մեծ մասը նվիրված էր էլեկտրոդային պրոցեսների նկարագրությանը։ Մանրամասն ուսումնասիրվել են պոտենցիոմետրիան, հաղորդունակությունը, կուլոմետրիան, վոլտամետրիան և էլեկտրագրավիմետրիան։
Գործնական հետազոտության ընթացքում մենք իրականացրել ենք. պղնձի և ցինկի էլեկտրոդների և գալվանական բջիջի EMF-ի որոշում:
Մենք համոզված էինք այս մեթոդների արագության և ճշգրտության մեջ, բայց միևնույն ժամանակ, մեր սեփական փորձով, մենք բացահայտեցինք որոշ նշանակալի թերություններ. ճշգրիտ տվյալներ ստանալու համար անհրաժեշտ է գործիքների շատ ճշգրիտ ճշգրտում և չափաբերում, ստացված արդյունքները կախված են տարբեր. արտաքին գործոնները (ճնշում, ջերմաստիճան և այլն) և այլ պայմանները կարող են զգալիորեն տարբերվել, ինչպես նաև սարքերի փխրունությունն ու բարձր արժեքը:
Եվ այնուամենայնիվ, դրանք հեռու են էլեկտրաքիմիական հետազոտության բոլոր հայտնի մեթոդներից: Վերոհիշյալ բոլոր մեթոդները գիտության և տեխնիկայի մեջ օգտագործվող էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների միայն մի փոքր մասն են: Եվ դրանք այնքան լայնորեն կիրառվում են բոլոր ոլորտներում, որ առանց դրանց հնարավոր չէ քաղաքակրթության ո՛չ գոյությունը, ո՛չ էլ հետագա զարգացումը։ Չնայած իր զգալի տարիքին, էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդները արագ զարգացում են ապրում՝ ապագայի մեծ հեռանկարներով: Մի շարք առաջատար գիտնականների կանխատեսումների համաձայն՝ նրանց դերն արագորեն կբարձրանա։
Մնում է միայն ամեն կերպ նպաստել այս ուղղությամբ զարգացմանը, և գուցե ապագայում մենք բացահայտենք այնպիսի գաղտնիքներ և էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների կիրառման ոլորտներ, որոնց մասին միայն երազել կարող էինք։
Մատենագիտություն
Աղասյան Պ.Կ., Խամրակուլով Տ.Կ. Կուլոմետրիկ վերլուծության մեթոդ. Մոսկվա: Քիմիա. 2010. 168 էջ.
Բրեյնինա Հ.Զ., Նեյման Է.Յա. Պինդ վիճակի ռեակցիաները էլեկտրավերլուծական քիմիայում. Մոսկվա: Քիմիա. 2009. 264 էջ.
Galius Z. Էլեկտրաքիմիական վերլուծության տեսական հիմունքները. թարգմանություն լեհերենից. Մոսկվա: Միր. 1974. 552 էջ.
Գեյրովսկի Ջ., Կուտա Ջ. Բևեռագրության հիմունքներ. թարգմանություն չեխերենից. Խմբագրել է Ս.Գ. Մաիրանովսկին. Մոսկվա: Միր. 1965. 559 էջ.
Գոլիկով Գ.Ա. Ֆիզիկական քիմիայի ուղեցույց. Դասագիրք քիմիական տեխնոլոգիաների մասնագիտացված համալսարանների համար. Մոսկվա: Բարձրագույն դպրոց. 2008. 383 էջ.
Զոզուլյա Ա.Ն. Կուլոմետրիկ անալիզ, 2-րդ հրատարակություն, Լենինգրադ: Քիմիա. 1968. 160 էջ.
Knorre D.G., L.F. Կռիլովը։ Վ.Ս. Երաժիշտներ. Ֆիզիկական քիմիա. Դասագիրք բուհերի և մանկավարժական բուհերի կենսաբանական ամբիոնների համար. 2 հրատարակություն. Մոսկվա: Բարձրագույն դպրոց. 1990. 416 էջ.
Լևին Ա.Ի. Էլեկտրաքիմիայի տեսական հիմունքները. Մոսկվա: Մետալուրգիզդատ. 1963. 432 էջ.
Լոպարին Բ.Ա. Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների տեսական հիմունքները. Մոսկվա: Բարձրագույն դպրոց. 1975. 295 էջ.
Plembek D. Վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդներ. տեսության և կիրառման հիմունքներ. Մոսկվա: Միր. 2009. 496 էջ.
Սոլովյով Յու.Ի. Քիմիայի պատմություն. Քիմիայի զարգացումը հնագույն ժամանակներից մինչև 19-րդ դարի վերջ: Ուղեցույց ուսուցիչների համար. 2 հրատարակություն. Մոսկվա: Լուսավորություն. 2007. 368 էջ.
Ֆիգուրովսկի Ն.Ա. Քիմիայի պատմություն. Դասագիրք մանկավարժական ինստիտուտների ուսանողների համար քիմիական և կենսաբանական մասնագիտությունների գծով. Մոսկվա: Լուսավորություն. 1979. 311 էջ.
Ֆիզիկական քիմիա. կարգապահության ծրագիր և կրթական և մեթոդական առաջարկություններ / կազմեց Ա.Ն. Կոզլով, Ն.Պ. Ուսկովը։ Ռյազան. Ս.Ա.Եսենինի անվան Ռյազանի պետական համալսարան. 2010. 60 էջ.
Ֆիզիկական քիմիա. Տեսական և գործնական ուղեցույց: Դասագիրք համալսարանների համար / Խմբագրել է ակադեմիկոս Բ.Պ. Նիկոլսկին. 2 հրատարակություն. Լենինգրադ: Քիմիա, 1987, 880 էջ.
Harned G. Ouer B. Էլեկտրոլիտային լուծույթների ֆիզիկական քիմիա: Մոսկվա: IIN. 2011. 629 էջ.
Ewing G. Քիմիական վերլուծության գործիքային մեթոդներ. Մոսկվա: Միր. 2011. 620 էջ.
Գիրք՝ բազմահատոր հրատարակություն
Էլեկտրաքիմիայի չափման մեթոդները / խմբագիրներ Է. Էգեր և Ա. Զալկինդ, անգլերենից թարգմանություն՝ Վ.Ս. Մարկինը և Վ.Ֆ. Պաստուշենկոն, խմբագրել է քիմիական գիտությունների դոկտոր Յու.Ա. Չիզմաձևա. Մոսկվա: Միր, 1977 թ. 1-2.
Skoog D., West D. Հիմնարար անալիտիկ քիմիայի. Մոսկվա: Միր, 1979. հատոր 2
Atkins P. Ֆիզիկական քիմիա. Մոսկվա: Միր, 1980 թ. 1-2.
կրկնուսուցում
Թեման սովորելու օգնության կարիք ունե՞ք:
Մեր փորձագետները խորհուրդ կտան կամ կտրամադրեն կրկնուսուցման ծառայություններ ձեզ հետաքրքրող թեմաներով:
Հայտ ներկայացնելնշելով թեման հենց հիմա՝ խորհրդատվություն ստանալու հնարավորության մասին պարզելու համար:
2. ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԷԼԵԿՏՐՈՔԻՄԻԱԿԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐԸ
Վերլուծության և հետազոտության էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են էլեկտրոդի մակերեսի կամ մոտ էլեկտրոդի տարածության վրա տեղի ունեցող գործընթացների ուսումնասիրության և օգտագործման վրա: Ցանկացած էլեկտրական պարամետր (պոտենցիալ, հոսանքի ուժ, դիմադրություն և այլն), որը ֆունկցիոնալորեն կապված է վերլուծված լուծույթի կոնցենտրացիայի հետ և կարող է ճիշտ չափվել, կարող է ծառայել որպես վերլուծական ազդանշան:
Տարբերել ուղղակի և անուղղակի էլեկտրաքիմիական մեթոդներ.Ուղղակի մեթոդներում օգտագործվում է հոսանքի ուժի (ներուժի և այլն) կախվածությունը անալիտի կոնցենտրացիայից։ Անուղղակի մեթոդներում ընթացիկ ուժը (պոտենցիալը և այլն) չափվում է, որպեսզի գտնվի համապատասխան տիտրով որոշվող բաղադրիչի տիտրման վերջնակետը, այսինքն. օգտագործել չափված պարամետրի կախվածությունը տիտրողի ծավալից:
Ցանկացած տեսակի էլեկտրաքիմիական չափումների համար անհրաժեշտ է էլեկտրաքիմիական միացում կամ էլեկտրաքիմիական բջիջ, որի բաղադրիչը վերլուծված լուծույթն է:
2.1. Անալիզի պոտենցիոմետրիկ մեթոդ
2.1.1. Հիմնական օրենքներ և բանաձևեր
Պոտենցիոմետրիկ մեթոդները հիմնված են ցուցիչի էլեկտրոդի և հղման էլեկտրոդի միջև պոտենցիալ տարբերության չափման վրա, կամ, ավելի ճիշտ, էլեկտրաշարժիչ ուժեր(EMF) տարբեր սխեմաների, քանի որ դա EMF-ն է, որը պոտենցիալ տարբերությունն է, որը չափվում է փորձարարական եղանակով:
Ցուցանիշի էլեկտրոդի հավասարակշռության ներուժըկապված էլեկտրոդների գործընթացում ներգրավված նյութերի ակտիվության և կոնցենտրացիայի հետ, Ներնստի հավասարումը:
E = E ° + R T / (n F ) ln (և օքսիդ/և վերականգնել)
E = E ° + R T / (n F ) ln ([ օքսիդ] օքսիդ / ( [ վերականգնել] վերականգնել)),
Ռ - ունիվերսալ գազի հաստատուն, հավասար է 8,31 Ջ / (մոլ. Կ); T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է.Ֆ - Ֆարադեյի հաստատուն (96500 C/mol); n - էլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների քանակը. և օքսիդ, և վերականգնել- ռեդոքս համակարգի համապատասխանաբար օքսիդացված և նվազեցված ձևերի գործունեությունը.[ օքսիդ] և[ վերականգնել] - դրանց մոլային կոնցենտրացիաները; ү օքսիդ, ү վերականգնում - ակտիվության գործակիցներ; E °-ն ռեդոքս համակարգի ստանդարտ ներուժն է:
Փոխարինող Տ= 298.15 Կ և հավասարման մեջ հաստատունների թվային արժեքները ստանում ենք.
E = E ° + (0,059 /ժդ) lg (և օքսիդ/և վերականգնել)
E = E ° + (0,059 /ժդ) lg ([ օքսիդ] օքսիդ / ([ վերականգնել] վերականգնել))
Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի մեթոդներհիմնված են Nernst հավասարման կիրառման վրա՝ գտնելու էլեկտրոդի ռեակցիայի մասնակցի ակտիվությունը կամ կոնցենտրացիան շղթայի փորձնականորեն չափված EMF-ից կամ էլեկտրոդի ներուժից: Ուղղակի պոտենցիոմետրիկ մեթոդներից առավել լայնորեն կիրառվում է pH-ի որոշման մեթոդը, սակայն հուսալի իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների վերջին զարգացումը զգալիորեն ընդլայնել է ուղղակի մեթոդների գործնական հնարավորությունները: pH-ի արժեքը նույնպես չափվում է պոտենցիոմետրիկ տիտրմամբ:
pH-ը որոշելու համար առավել հաճախ օգտագործվում է ապակե էլեկտրոդ: Ապակե էլեկտրոդի հիմնական առավելություններն են շահագործման հեշտությունը, արագ հավասարակշռումը և ռեդոքս համակարգերում pH-ի որոշման ունակությունը: Թերությունները ներառում են էլեկտրոդի նյութի փխրունությունը և աշխատանքի բարդությունը խիստ ալկալային և ուժեղ թթվային լուծույթների անցման ժամանակ:
Բացի ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայից, մի քանի տասնյակ տարբեր իոնների պարունակությունը կարող է որոշվել ուղղակի պոտենցիոմետրիկ մեթոդով՝ իոնային ընտրողական էլեկտրոդներով։
Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիապոտենցիոմետրիկ չափումների արդյունքներից համարժեքության կետի որոշման հիման վրա: Համարժեքության կետի մոտ նկատվում է ցուցիչի էլեկտրոդի պոտենցիալի կտրուկ փոփոխություն (ցատկ): Ճիշտ այնպես, ինչպես մյուսներում տիտրաչափականմեթոդները, պոտենցիոմետրիկ տիտրման ռեակցիաները պետք է խստորեն շարունակվեն ստոյխիոմետրիկորեն, բարձր արագություն ունեցեք և գնացեք մինչև վերջ։
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման համար վերլուծված լուծույթում ցուցիչ էլեկտրոդից և հղման էլեկտրոդից հավաքվում է միացում: Որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ, առավել հաճախ օգտագործվում են կալոմելի կամ արծաթի քլորիդ էլեկտրոդներ:
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեջ օգտագործվող ցուցիչ էլեկտրոդի տեսակը կախված է հատկություններից տիտրաչափականխառնուրդը և դրա փոխազդեցությունը էլեկտրոդի հետ: Թթու-բազային տիտրումներում օգտագործվում է ապակե էլեկտրոդ, ռեդոքս տիտրման դեպքում՝ իներտ (պլատինե) էլեկտրոդ կամ էլեկտրոդ, որը շրջելի է պարունակվող իոններից մեկի նկատմամբ։ տիտրաչափականխառնուրդներ; տեղումների ժամանակ - արծաթե էլեկտրոդ; մեջ կոմպլեքսաչափական- մետաղական էլեկտրոդ, որը շրջելի է տիտրվող մետաղի իոնին:
Համարժեքության կետը գտնելու համար դիֆերենցիալ կորը հաճախ կառուցվում է կոորդինատներով ԴԵ/ Դ V-V . Համարժեքության կետը նշվում է ստացված կորի առավելագույնով, իսկ այս առավելագույնին համապատասխանող աբսցիսայի երկայնքով ընթերցումը տալիս է տիտրողի ծավալը, ծախսածհամարժեք կետի տիտրման համար: Դիֆերենցիալ կորի համարժեքության կետի որոշումը շատ ավելի ճշգրիտ է, քան պարզ հարաբերությունների օգտագործումը Ե - Վ.
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդի հիմնական առավելություններն են բարձր ճշգրտությունը և նոսր լուծույթներում, պղտոր և գունավոր միջավայրերում որոշումներ կատարելու ունակությունը, ինչպես նաև առանց նախնական տարանջատման մի լուծույթում մի քանի նյութեր որոշելու ունակությունը: Մեծապես ընդլայնվել է պոտենցիոմետրիկ տիտրման գործնական կիրառման դաշտը ոչ ջրային լուծիչների կիրառմամբ։ Դրանք թույլ են տալիս վերլուծել բազմաբաղադրիչ համակարգերը, որոնք հնարավոր չէ որոշել ջրային լուծույթում, վերլուծել ջրի մեջ չլուծվող կամ քայքայվող նյութերը և այլն: Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը հեշտությամբ կարելի է ավտոմատացնել: Արդյունաբերությունը արտադրում է մի քանի տեսակի ավտոտիտրատորներ, որոնք օգտագործում են պոտենցիոմետրիկ սենսորներ:
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման թերությունները ներառում են տիտրման ավելացումից հետո ներուժի ոչ միշտ արագ հաստատումը և տիտրման ընթացքում շատ դեպքերում մեծ թվով ընթերցումներ կատարելու անհրաժեշտությունը:
Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեջ տարբեր տեսակի պոտենցիոմետրերը հիմնական չափիչ գործիքներն են: Դրանք նախատեսված են էլեկտրոդային համակարգի EMF-ն չափելու համար: Քանի որ EMF-ը կախված է լուծույթում համապատասխան իոնների ակտիվությունից, շատ պոտենցիոմետրեր թույլ են տալիս նաև ուղղակիորեն չափել pX արժեքը՝ X իոնի ակտիվության բացասական լոգարիթմը։ կոչվում են իոնոմերներ. Եթե պոտենցիոմետրը և էլեկտրոդային համակարգը նախատեսված են միայն ջրածնի իոնների ակտիվությունը չափելու համար, գործիքը կոչվում է pH մետր:Ա.Ա. Վիխարև, Ս.Ա. Զույկովա, Ն.Ա. Չեմերիս, Ն.Գ. Դոմինա
Անալիզի ֆիզիկաքիմիական մեթոդները (PCMA) հիմնված են նյութերի չափված ֆիզիկական հատկությունների և դրանց որակական և քանակական կազմի միջև փոխհարաբերությունների օգտագործման վրա: Քանի որ նյութերի ֆիզիկական հատկությունները չափվում են տարբեր սարքերի՝ «գործիքների» միջոցով, վերլուծության այս մեթոդները կոչվում են նաև գործիքային մեթոդներ։
FKhMA-ի մեջ ամենամեծ գործնական կիրառությունն ունեն.
- էլեկտրաքիմիական մեթոդներ- ներուժի, ընթացիկ ուժի, էլեկտրաէներգիայի քանակի և այլ էլեկտրական պարամետրերի չափման հիման վրա.
- սպեկտրալ և այլ օպտիկական մեթոդներ- հիմնված են նյութի ատոմների կամ մոլեկուլների կողմից էլեկտրամագնիսական ճառագայթման (EMR) կլանման կամ արտանետման երևույթների վրա.
- քրոմատոգրաֆիկ մեթոդներ- հիմնված է սորբցիոն գործընթացների վրա, որոնք տեղի են ունենում դինամիկ պայմաններում շարժական փուլի ուղղորդված շարժումով, համեմատած ստացիոնարի:
PCMA-ի առավելությունները ներառում են բարձր զգայունություն և հայտնաբերման ցածր սահման՝ զանգված մինչև 10-9 մկգ և կոնցենտրացիան մինչև 10-12 գ/մլ, բարձր ընտրողականություն (ընտրողականություն), ինչը թույլ է տալիս որոշել խառնուրդների բաղադրիչները՝ առանց դրանց նախնական տարանջատման, ինչպես նաև։ որպես արագ վերլուծություն, դրանց ավտոմատացման և համակարգչայինացման հնարավորությունը:
Էլեկտրաքիմիական մեթոդները լայնորեն կիրառվում են անալիտիկ քիմիայում։ Վերլուծության որոշակի օբյեկտի համար վերլուծության մեթոդի ընտրությունը որոշվում է բազմաթիվ գործոններով, ներառյալ, առաջին հերթին, տարրի սահմանման ստորին սահմանը:
Որոշ մեթոդներով տարբեր տարրերի հայտնաբերման ստորին սահմանի վերաբերյալ տվյալները ներկայացված են աղյուսակում:
Տարբեր մեթոդներով տարրերի հայտնաբերման սահմանները (մկգ/մլ):
| Տարր | MAC | AAS | PTP | ՈՒՌԻՆ | Իոնոմետրիա | Ampere վերնագրեր. |
| Ագ | 0,1– դիթիզոն | 0,07 | 0,2 | 0.00001 | 0.02 | 0.05 |
| Ինչպես | 0.05 - molybd.blue | 0,2 | 0,04 | 0,02 | - | 0,05 |
| Ավ | 0.04-մեթիլ ֆիոլ. | 0,3 | 0,005 | 0,001 | - | 0,05 |
| Բի | 0,07-դիթիզոն | 0,005 | 0,00001 | - | 0,5 | |
| CD | 0.04-դիթիզոն | 0,05 | 0,002 | 0,00001 | 0,03 | 0,5 |
| Քր | 0.04-դիֆենիլկարբազիդ | 0,2 | 0,02 | - | - | |
| Cu | 0.03-դիթիզոն | 0,2 | 0,002 | 0,00002 | 0,01 | 0,05 |
| հգ | 0.08-դիթիզոն | - | 0,00005 | |||
| Pb | 0.08-դիթիզոն | 0,6 | 0,003 | 0,00002 | 0,03 | |
| Սբ | 0,08-ռոդամին | 0,004 | 0,00004 | - | 0,5 | |
| Ֆե | 0.1-թիոցիանատ | 0,2 | 0,003 | 0,0002 | 0,3 | 0,5 |
| Սե | 0,08-դիամի-նոֆտալին | 0,3 | 0,2 | 0,00002 | - | 0,5 |
| sn | 0,07-ֆենիլ-ֆլուրիոմ | 0,4 | 0,003 | 0,00004 | - | 0,5 |
| Թե | 0.1-բիսմութոլ | 0,7 | 0,02 | - | - | |
| Թլ | 0,06-ռոդամին | 0,6 | 0,01 | 0,00002 | - | 0,5 |
| Zn | 0.02-դիթիզոն | 0,02 | 0,003 | 0,0003 | - | 0,5 |
| Զ- | - | - | - | - | 0,02 | 5-10 |
| NH 4 +, NO 3 - | - | - | - | - | 0,1 | 1-5 |
MAC - մոլեկուլային կլանման սպեկտրոմետրիա (ֆոտոմետրիա);
AAS - ատոմային կլանման սպեկտրոմետրիա (բոցի ֆոտոմետրիա);
PTP - փոփոխական հոսանքի բևեռագրություն;
IVA - մերկացնող վոլտամետրիա:
FHMA-ում որոշման սխալները կազմում են մոտ 2-5%, վերլուծությունը պահանջում է բարդ և թանկարժեք սարքավորումների օգտագործում:
Տարբերել ուղղակի և անուղղակիֆիզիկաքիմիական վերլուծության մեթոդներ. Ուղղակի մեթոդներում օգտագործվում է չափված անալիտիկ ազդանշանի կախվածությունը անալիտի կոնցենտրացիայից: Անուղղակի մեթոդներում անալիտիկ ազդանշանը չափվում է, որպեսզի գտնվի անալիտի բաղադրիչի տիտրման վերջնակետը հարմար տիտրով, այսինքն՝ օգտագործվում է չափված պարամետրի կախվածությունը տիտրողի ծավալից։
Էլեկտրաքիմիական վերլուծության մեթոդներհիմնված են էլեկտրոդի մակերեսին կամ մոտ էլեկտրոդային տարածությունում տեղի ունեցող գործընթացների ուսումնասիրության և օգտագործման վրա։ Ցանկացած էլեկտրական պարամետր (պոտենցիալ, էլեկտրական հոսանք, էլեկտրաէներգիայի քանակ և այլն), որը ֆունկցիոնալորեն կապված է որոշված բաղադրիչի կոնցենտրացիայի հետ և կարող է ճիշտ չափվել, կարող է ծառայել որպես վերլուծական ազդանշան:
Ըստ չափված անալիտիկ ազդանշանի բնույթի՝ վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները բաժանվում են պոտենցիոմետրիա, վոլտամետրիա, կուլոմետրիաև մի շարք այլ մեթոդներ.
Էլեկտրաքիմիական ազդանշանի բնութագրական կախվածությունը անկախ փոփոխականից
| Մեթոդ | Չափված ազդանշան | Ազդանշանի կախվածությունը անկախ փոփոխականից |
| Պոտենցիոմետրիա, իոնոմետրիա | պոտենցիալ E = f(C) C- անալիտի կոնցենտրացիան | |
| Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա | պոտենցիալ E = f(V), V-ը տիտրացնող ռեագենտի ծավալն է |
 |
| բևեռագրություն, վոլտամետրիա | ընթացիկ I = f(E), E-ն էլեկտրոդի բևեռացման ներուժն է |  |
| մերկացնող վոլտամետրիա | ընթացիկ I n \u003d f (E) |  |
| քրոնոպոտենցիոմետրիա | պոտենցիալ E =f(t), t – էլեկտրոդի բևեռացման ժամանակը I=const. |
 |
| ամպերոմետրիկ տիտրացիա մեկ ցուցիչ էլեկտրոդով | ընթացիկ I = f(V), V-ը տիտրող ռեագենտի ծավալն է |  |
| ամպերոմետրիկ տիտրացիա երկու ցուցիչ էլեկտրոդներով | ընթացիկ I = f(V) V – տիտրող ռեագենտի ծավալը | |
| կուլոմետրիա | Q = f(C), C-ն նյութի քանակն է |  |
| հաղորդունակություն | G = f(C), C-ը լուծույթում իոնների կոնցենտրացիան է |  |
| հաղորդիչ տիտրացիա | էլեկտրական հաղորդունակություն G = f(V), V-ը տիտրող ռեագենտի ծավալն է |  |
Պոտենցիոմետրիա
Պոտենցիոմետրիկ չափումները հիմնված են էլեկտրոդի հավասարակշռության ներուժի կախվածության վրա որոշվող իոնի ակտիվությունից (կենտրոնացումից): Չափումների համար անհրաժեշտ է համապատասխանից պատրաստել գալվանական բջիջ ցուցիչ էլեկտրոդ և տեղեկատու էլեկտրոդ,և ունեն նաև ցուցիչ էլեկտրոդի (գալվանական բջիջի EMF) պոտենցիալը չափելու սարք, թերմոդինամիկին մոտ պայմաններում, երբ ցուցիչի էլեկտրոդն ունի հավասարակշռության (կամ դրան մոտ) պոտենցիալ, այսինքն՝ առանց էական հոսանքի հեռացման։ գալվանական բջիջից, երբ միացումը փակ է: Այս դեպքում դուք չեք կարող օգտագործել սովորական վոլտմետր, բայց դուք պետք է օգտագործեք պոտենցիոմետր- էլեկտրոնային սարք, որն ունի բարձր մուտքային դիմադրություն (1011 - 1012 Օմ), որը բացառում է էլեկտրոդների էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների առաջացումը և շղթայում հոսանքի առաջացումը:
Ցուցանիշի էլեկտրոդը էլեկտրոդ է, որի ներուժը կախված է վերլուծված լուծույթում որոշվող իոնի ակտիվությունից (կենտրոնացումից):
Հղման էլեկտրոդը էլեկտրոդ է, որի ներուժը վերլուծության պայմաններում մնում է անփոփոխ: Հղման էլեկտրոդի հետ կապված, չափեք ցուցիչի էլեկտրոդի ներուժը Ե(Գալվանական բջիջի EMF):
Պոտենցիոմետրիայում օգտագործվում են ցուցիչի էլեկտրոդների երկու հիմնական դաս. էլեկտրոնների փոխանակում և իոնների փոխանակում:
Էլեկտրոնների փոխանակման էլեկտրոդներ- սրանք էլեկտրոդներ են, որոնց մակերեսին տեղի են ունենում էլեկտրոդների ռեակցիաներ էլեկտրոնների մասնակցությամբ: Այս էլեկտրոդները ներառում են առաջին և երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներ՝ ռեդոքս էլեկտրոդներ:
Առաջին տեսակի էլեկտրոդներ- սրանք էլեկտրոդներ են, որոնք շրջելի են էլեկտրոդի նյութին բնորոշ կատիոնում, օրինակ՝ մետաղ Մ, որը ընկղմված է նույն մետաղի աղի լուծույթում: Հետադարձելի ռեակցիան Մ n+ + ne↔ M-ը և նրա իրական ներուժը կախված են լուծույթում մետաղի կատիոնների ակտիվությունից (կենտրոնացումից)՝ համաձայն Ներնստի հավասարման.
250C (298 Կ) ջերմաստիճանի և այն պայմանների համար, որտեղ իոնային ակտիվությունը մոտավորապես հավասար է կոնցենտրացիայի (γ → 1).
Առաջին տեսակի էլեկտրոդները կարող են պատրաստվել տարբեր մետաղներից, օրինակ՝ Ag (արծաթ), Cu (պղինձ), Zn (ցինկ), Pb (կապար) և այլն։
Սխեմատիկորեն, առաջին տեսակի էլեկտրոդները գրված են որպես M | Մ n+ , որտեղ ուղղահայաց գիծը ցույց է տալիս պինդ (էլեկտրոդ) և հեղուկ (լուծույթ) փուլերի սահմանը։ Օրինակ, արծաթի նիտրատի լուծույթի մեջ ընկղմված արծաթե էլեկտրոդը պատկերված է հետևյալ կերպ - Ag | Ag+; անհրաժեշտության դեպքում նշեք էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիան - Ag | AgNO 3 (0,1 Մ):
Առաջին տեսակի էլեկտրոդները ներառում են գազի ջրածնի էլեկտրոդ Pt(H2) | H+ (2Н + + 2-րդ↔ H 2, Ե 0 = 0):
Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներանիոն-շրջելի էլեկտրոդներ են, օրինակ՝ մետաղ պատված այս մետաղի քիչ լուծվող աղով, ընկղմված այս քիչ լուծվող աղի անիոն պարունակող լուծույթի մեջ M, MA | ԲԱՅՑ n-. Նման էլեկտրոդի մակերեսի վրա շրջելի ռեակցիա MA + ne↔ M + A n-և դրա իրական պոտենցիալը կախված է անիոնի ակտիվությունից (կենտրոնացումից) լուծույթում, համաձայն Ներնստի հավասարման (ժ. Տ= 298 K և γ → 1):
Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդների օրինակներ են արծաթի քլորիդը (AgCl + ե↔ Ag + Cl -) և կալոմել (Hg 2 Cl 2 + 2e↔ 2Hg + 2Cl -) էլեկտրոդներ:
Redox էլեկտրոդներ- սրանք էլեկտրոդներ են, որոնք բաղկացած են իներտ նյութից (պլատին, ոսկի, գրաֆիտ, ապակյա ածխածին և այլն), որոնք ընկղմված են անալիտի օքսիդացված (Ok) և նվազեցված (Boc) ձևեր պարունակող լուծույթի մեջ: Նման էլեկտրոդի մակերեսի վրա շրջելի ռեակցիան Ok + ne↔ Vos-ը և նրա իրական ներուժը կախված են լուծույթում նյութի օքսիդացված և վերականգնված ձևերի ակտիվությունից (կենտրոնացումից)՝ համաձայն Ներնստի հավասարման (ժ. Տ= 298 K և γ → 1):
Եթե ջրածնի իոնները մասնակցում են էլեկտրոդի ռեակցիային, ապա դրանց ակտիվությունը (կոնցենտրացիան) հաշվի է առնվում յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքի համար համապատասխան Ներնստի հավասարումներում։
Իոնափոխանակման էլեկտրոդներ- Սրանք էլեկտրոդներ են, որոնց մակերեսին տեղի են ունենում իոնափոխանակման ռեակցիաներ։ Այս էլեկտրոդները նույնպես կոչվում են իոն-սելեկտիվ կամ թաղանթ:Նման էլեկտրոդների ամենակարեւոր բաղադրիչն է կիսաթափանցիկ թաղանթ- բարակ պինդ կամ հեղուկ թաղանթ, որը բաժանում է էլեկտրոդի ներքին մասը (ներքին լուծույթը) վերլուծվածից և կարող է փոխանցել միայն մեկ տեսակի X իոններ (կատիոններ կամ անիոններ): Կառուցվածքային առումով, թաղանթային էլեկտրոդը բաղկացած է ներքին տեղեկատու էլեկտրոդից (սովորաբար արծաթի քլորիդ) և ներքին էլեկտրոլիտային լուծույթից՝ պոտենցիալ որոշող իոնի մշտական կոնցենտրացիայով, որը առանձնացված է արտաքին (հետազոտված) լուծույթից զգայուն թաղանթով:
Իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների իրական պոտենցիալը, որը չափվում է ցանկացած տեղեկատու էլեկտրոդի համեմատ, կախված է լուծույթում այն իոնների ակտիվությունից, որոնք կլանված են թաղանթով.
որտեղ հաստատ-հաստատուն՝ կախված թաղանթի բնույթից ( ասիմետրիայի ներուժ) և արտաքին և ներքին հղման էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ տարբերությունը, nև ա(X n±) պոտենցիալ որոշող իոնի լիցքն ու ակտիվությունն են: Եթե իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդի պոտենցիալը չափվում է ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդի համեմատ, ապա հաստատունը ստանդարտ էլեկտրոդի պոտենցիալն է: Ե 0.
Մեմբրանի էլեկտրոդների համար արժեքը էլեկտրոդի ֆունկցիայի թեքությունկարող է տարբերվել տեսականից Ներնստարժեքներ (0,059 V); այս դեպքում էլեկտրոդի ֆունկցիայի իրական արժեքը θ սահմանվում է որպես տրամաչափման կորի թեքության շոշափող: Ապա.
Նկարագրված է թաղանթային էլեկտրոդի պոտենցիալը լուծույթում, որը, բացի որոշված X իոնից, պարունակում է օտար իոն B, որն ազդում է էլեկտրոդի ներուժի վրա. Նիկոլսկու հավասարումը(փոփոխված Nernst հավասարումը):
որտեղ զօտար (միջամտող) իոնի լիցքն է, ԿХ/В մեմբրանի էլեկտրոդի ընտրողականության գործակիցն է։
Ընտրողականության գործոն Կ X/B-ն բնութագրում է էլեկտրոդի մեմբրանի զգայունությունը որոշված X իոնների նկատմամբ՝ խանգարող B իոնների առկայության դեպքում: Կ X/V<1, то электрод селективен относительно ионов Х и, чем меньше числовое значение коэффициента селективности, тем выше селективность электрода по отношению к определяемым ионам и меньше мешающее действие посторонних ионов. Если коэффициент селективности равен 0,01, то это означает, что мешающий ион В оказывает на величину электродного потенциала в 100 раз меньшее влияние, чем определяемый ион той же молярной концентрации.
Ընտրողականության գործակիցը հաշվարկվում է որպես որոշված և խանգարող իոնների գործունեության (կոնցենտրացիաների) հարաբերակցություն, որի դեպքում էլեկտրոդը ձեռք է բերում նույն ներուժը այդ նյութերի լուծույթներում՝ հաշվի առնելով դրանց լիցքերը.
Իմանալով ընտրողականության գործակցի արժեքը՝ հնարավոր է հաշվարկել խանգարող իոնի կոնցենտրացիան, որն ազդում է իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդի ներուժի վրա (օրինակ):
Օրինակ.Նիտրատային իոնների ի՞նչ կոնցենտրացիան պետք է ստեղծվի 1∙10-3 M նատրիումի ֆտորիդի լուծույթում, որպեսզի իոն-ընտրող ֆտորիդային էլեկտրոդը հավասարապես զգայուն լինի երկու իոնների նկատմամբ, եթե նրա էլեկտրոդի ընտրողականության գործակիցը:
Լուծում.
Այդ ժամանակվանից
Սա նշանակում է, որ 0,5 մոլ/լ-ից բարձր վերլուծված լուծույթում նիտրատ իոնների կոնցենտրացիան էական ազդեցություն ունի նրա միլիմոլար լուծույթներում ֆտորիդի իոնի որոշման վրա։
Պինդ թաղանթային իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդի դասական օրինակ է ջրածնի ֆունկցիայով ապակե էլեկտրոդը, որն օգտագործվում է լուծույթում ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան չափելու համար (ապակու pH էլեկտրոդ): Նման էլեկտրոդների համար թաղանթը որոշակի կազմի հատուկ ապակի է, իսկ ներքին էլեկտրոլիտը աղաթթվի 0,1 մ լուծույթ է.
Ag, AgCl | 0,1 մ HCl | ապակե թաղանթ | փորձարկման լուծում
Ապակե թաղանթի մակերեսին տեղի է ունենում իոնների փոխանակման գործընթաց.
SiO-Na+ (ապակ) + H+ (լուծույթ) → -SiO-H+ (ապակու) + Na+ (լուծույթ)
արդյունքում դինամիկ հավասարակշռություն է հաստատվում ապակու ջրածնի իոնների և H + (ապակի) ↔ H + (լուծույթ) լուծույթի միջև, ինչը հանգեցնում է պոտենցիալի առաջացմանը.
E = const + θ lg ա(H+) = հաստատ – θ pH
Թաղանթում Al2O3-ի բարձր պարունակությամբ ապակե էլեկտրոդը չափում է լուծույթում նատրիումի իոնների ակտիվությունը (ապակյա Na էլեկտրոդ, նատրիումի ընտրողական էլեկտրոդ): Այս դեպքում ներքին լուծույթը նատրիումի քլորիդի 0,1 մ լուծույթ է.
Ag, AgCl | 0,1 Մ NaCl | ապակե թաղանթ | փորձարկման լուծում
Նատրիումի ընտրովի էլեկտրոդի ապակե թաղանթի մակերեսին հավասարակշռություն է հաստատվում ապակու մեջ նատրիումի իոնների և Na + (ապակու) ↔ Na + (լուծույթ) լուծույթի միջև, ինչը հանգեցնում է պոտենցիալի առաջացմանը.
E = const + θ lg ա(Na +) = հաստատ – θ pNa
Բյուրեղային թաղանթով առավել կատարյալ էլեկտրոդը ֆտորիդ ընտրող էլեկտրոդն է, որի թաղանթը պատրաստված է լանթանի ֆտորիդի մեկ բյուրեղի թիթեղից (LaF3), որն ակտիվացված է եվրոպիումի ֆտորիդով (EuF 2) հաղորդունակությունը բարձրացնելու համար.
Ag, AgCl | 0,1 M NaCl, 0,1 M NaF | LaF 3 (EuF 2) | փորձարկման լուծում
Ֆտորիդային էլեկտրոդի պոտենցիալը որոշվում է դրա մակերևույթի իոնափոխանակման գործընթացով F- (մեմբրան) ↔ F- (լուծույթ).
E = const – θ lg ա(F-)= հաստատ + θ pF
Էլեկտրոդի ֆունկցիայի հաստատունության և թեքության արժեքները θ իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների համար որոշվում է տրամաչափման կորից E ÷ pX որպես հատված y առանցքի և ուղիղ գծի թեքության շոշափողի վրա, համապատասխանաբար: Ապակե pH էլեկտրոդի համար այս գործողությունը փոխարինվում է գործիքների (pH մետրերի) կարգավորմամբ՝ օգտագործելով ստանդարտ բուֆերային լուծույթներ՝ հստակ հայտնի pH արժեքներով:
Ապակու և ֆտորով ընտրող էլեկտրոդների սխեմատիկ տեսքը ներկայացված է նկարներում.
Զուգակցված ցուցիչ էլեկտրոդի հետ՝ դրա պոտենցիալը չափելու համար (գալվանական բջիջի emf), օգտագործվում է հայտնի և կայուն պոտենցիալով հղման էլեկտրոդ, որը կախված չէ փորձարկման լուծույթի կազմից: Առավել հաճախ օգտագործվող տեղեկատու էլեկտրոդներն են արծաթի քլորիդը և կալոմելի էլեկտրոդները: Երկու էլեկտրոդներն էլ պատկանում են երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներին և բնութագրվում են շահագործման մեջ բարձր կայունությամբ:
Արծաթի քլորիդի և կալոմելի էլեկտրոդների պոտենցիալները կախված են քլորիդ իոնների ակտիվությունից (կենտրոնացումից) Տ= 298 K և γ → 1):
Որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ, առավել հաճախ օգտագործվում են կալիումի քլորիդի հագեցած լուծույթով էլեկտրոդներ՝ 250C ջերմաստիճանում, հագեցած արծաթի քլորիդի հղման էլեկտրոդի պոտենցիալը +0,201 Վ է, իսկ հագեցած կալոմելի էլեկտրոդը՝ +0,247 Վ (համեմատած ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդի հետ։ ) 1 M և 0,1 M կալիումի քլորիդ լուծույթներ պարունակող արծաթի քլորիդի և կալոմելի հղման էլեկտրոդների ներուժը կարելի է գտնել տեղեկատու աղյուսակներում:
Հագեցած արծաթի քլորիդի և կալոմելի հղման էլեկտրոդների սխեմատիկ տեսքը ներկայացված է նկարում.
Տեղեկատու էլեկտրոդներ արծաթի քլորիդ (ա)և կալոմել (բ)
1 - ասբեստի մանրաթել, որն ապահովում է շփում վերլուծված լուծույթի հետ
2 - KCl լուծույթ (հագեցած)
3 - շփման անցք
4 - KCl լուծույթ (հագեցած), AgCl (պինդ)
5 - անցք KCl լուծույթ ներարկելու համար
6 - մածուկ Hg2Cl2, Hg և KC1 խառնուրդից (հագեցած)
Պոտենցիոմետրիկ անալիզը լայնորեն օգտագործվում է լուծույթում իոնների ակտիվությունը (կոնցենտրացիան) ուղղակիորեն որոշելու համար՝ չափելով ցուցիչի էլեկտրոդի հավասարակշռության ներուժը (գալվանական բջիջի emf). ուղղակի պոտենցիոմետրիա (իոնոմետրիա), ինչպես նաև նշել տիտրման վերջնակետը ( ktt) տիտրման ընթացքում ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժը փոխելով ( պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա):
Բոլոր հնարքներում ուղղակի պոտենցիոմետրիաօգտագործվում է ցուցիչի էլեկտրոդի կախվածությունը որոշվող իոնի ակտիվությունից (կենտրոնացումից), որը նկարագրված է Ներնստի հավասարմամբ։ Անալիզի արդյունքները ենթադրում են նյութի կոնցենտրացիայի որոշում, և ոչ թե նրա ակտիվությունը, ինչը հնարավոր է, երբ իոնների ակտիվության գործակիցների արժեքը հավասար է միասնության (γ → 1) կամ դրանց հաստատուն արժեքին (հաստատուն իոնային ուժ): լուծումը), հետևաբար, հետագա պատճառաբանության մեջ օգտագործվում են միայն կոնցենտրացիայի կախվածություն:
Որոշվող իոնի կոնցենտրացիան կարող է հաշվարկվել ցուցիչ էլեկտրոդի փորձնականորեն հայտնաբերված ներուժից, եթե էլեկտրոդի համար հայտնի է հաստատուն բաղադրիչը (ստանդարտ պոտենցիալ Ե 0) և էլեկտրոդի ֆունկցիայի կտրուկությունը θ . Այս դեպքում կազմվում է գալվանական բջիջ, որը բաղկացած է ցուցիչ էլեկտրոդից և տեղեկատու էլեկտրոդից, չափվում է դրա EMF-ը, հաշվարկվում է ցուցիչի էլեկտրոդի պոտենցիալը (համեմատած SHE) և որոշվող իոնի կոնցենտրացիան:
AT մեթոդի չափաբերման կորպատրաստել մի շարք ստանդարտ լուծույթներ՝ որոշվող իոնի հայտնի կոնցենտրացիայով և հաստատուն իոնային ուժով, չափել ցուցիչի էլեկտրոդի պոտենցիալը հղումային էլեկտրոդի նկատմամբ (գալվանական բջիջի emf) այս լուծույթներում և կառուցել կախվածության վրա հիմնված ստացված տվյալների վրա Ե÷ էջ ԻՑ(A) (կալիբրացիոն գծապատկեր): Այնուհետև չափեք ցուցիչի էլեկտրոդի ներուժը վերլուծված լուծույթում Ե x (նույն պայմաններով) և ըստ ժամանակացույցի որոշել p ԻՑ x(A) և հաշվարկել անալիտի կոնցենտրացիան վերլուծված լուծույթում:
AT ստանդարտ (համեմատության) մեթոդչափել ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժը վերլուծված լուծույթում ( Ե x) և անալիտի ստանդարտ լուծույթում ( Եստ). Որոշված իոնի կոնցենտրացիայի հաշվարկն իրականացվում է վերլուծված նմուշի և ստանդարտ նմուշի Ներնստի հավասարումների հիման վրա: Էլեկտրոդի ֆունկցիայի թեքությունը ցուցիչի էլեկտրոդի համար θ
Օգտագործելով հավելումների մեթոդնախ չափեք ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժը վերլուծված լուծույթում ( Ե x), այնուհետև դրան ավելացրեք անալիտի ստանդարտ լուծույթի որոշակի ծավալ և ստացված լուծույթում չափեք էլեկտրոդի ներուժը հավելումով ( Ե x + դ): Որոշված իոնի կոնցենտրացիայի հաշվարկն իրականացվում է վերլուծված նմուշի և հավելումով նմուշի Ներնստի հավասարումների հիման վրա: Էլեկտրոդի ֆունկցիայի թեքությունը ցուցիչի էլեկտրոդի համար θ պետք է նախապես հայտնի կամ որոշվի տրամաչափման կորից:
ժամը պոտենցիոմետրիկ տիտրացիաչափել և գրանցել էլեկտրաքիմիական բջիջի EMF-ը (ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժը) տիտրիչի յուրաքանչյուր մասը ավելացնելուց հետո: Այնուհետև, ըստ ստացված արդյունքների, կառուցվում են տիտրման կորեր. անբաժանելիկոորդինատներով E ÷ V(ա)և դիֆերենցիալ∆ կոորդինատներով Ե/∆V ÷ V (բ)և որոշել տիտրման վերջնակետը ( ktt)գրաֆիկական ձևով.
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման ժամանակ օգտագործվում են քիմիական ռեակցիաների բոլոր հիմնական տեսակները՝ թթու-բազային, ռեդոքս, տեղումներ և կոմպլեքսացիա։ Դրանք ենթակա են նույն պահանջներին, ինչ տեսողական տիտրաչափում, որը լրացվում է համապատասխան ցուցիչ էլեկտրոդի առկայությամբ՝ տիտրման ընթացքում պոտենցիալ որոշող իոնների կոնցենտրացիայի փոփոխությունը գրանցելու համար:
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման ժամանակ որոշման սխալը կազմում է 0,5-1%, ինչը զգալիորեն ցածր է, քան ուղղակի պոտենցիոմետրիկ չափումների դեպքում (2-10%), այնուամենայնիվ, նկատվում են հայտնաբերման ավելի բարձր սահմաններ՝ ավելի քան 10 -4 մոլ/լ:
Կուլոմետրիա
Կուլոմետրիամիավորում է վերլուծության մեթոդները՝ հիմնված էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի վրա ծախսված էլեկտրաէներգիայի քանակի չափման վրա։ Էլեկտրաքիմիական ռեակցիան հանգեցնում է աշխատանքային էլեկտրոդում անալիտի քանակական էլեկտրափոխակերպման (օքսիդացման կամ նվազեցման) (ուղղակի կուլոմետրիա) կամ միջանկյալ ռեագենտի (տիտրանտի) արտադրությանը, որը ստոյխիոմետրիկորեն արձագանքում է անալիտի հետ (անուղղակի կուլոմետրիա, կուլոմետրիկ տիտրացիա):
Կուլոմետրիկ մեթոդները հիմնված են Ֆարադայի օրենքը, որը կապ է հաստատում էլեկտրափոխարկված (օքսիդացված կամ նվազեցված) նյութի քանակի և այս դեպքում սպառված էլեկտրաէներգիայի քանակի միջև.
որտեղ մէլեկտրափոխակերպված նյութի զանգվածն է, g; Քնյութի էլեկտրափոխակերպման վրա ծախսվող էլեկտրաէներգիայի քանակն է, C; Ֆ- Ֆարադեյի թիվ, որը հավասար է նյութի մեկ մոլային համարժեքի էլեկտրափոխակերպման համար պահանջվող էլեկտրաէներգիայի քանակին, 96500 C/մոլ; Մնյութի մոլային զանգվածն է՝ գ/մոլ; nէլեկտրաքիմիական ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվն է։
Կուլոմետրիկ վերլուծություն իրականացնելու համար անհրաժեշտ պայման է էլեկտրաէներգիայի գրեթե ամբողջական սպառումը անալիտի վերափոխման համար, այսինքն՝ էլեկտրաքիմիական ռեակցիան պետք է ընթանա առանց կողմնակի պրոցեսների՝ 100% հոսանքի արդյունավետությամբ։
Գործնականում կուլոմետրիկ վերլուծությունն իրականացվում է երկու տարբերակով՝ մշտական պոտենցիալով ( պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիա) և հաստատուն հոսանքի դեպքում ( ամպերոստատիկ կուլոմետրիա).
Պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիահամար օգտագործվում է ուղիղկուլոմետրիկ չափումներ, երբ ուղղակիորեն որոշված նյութը ենթարկվում է էլեկտրոլիզի: Այս դեպքում աշխատանքային էլեկտրոդի ներուժը օգտագործելով պոտենցիոստատներպահպանվում է հաստատուն, և դրա արժեքը ընտրվում է անալիտի սահմանափակող հոսանքի շրջանում բևեռացման կորերի հիման վրա: Հաստատուն պոտենցիալով էլեկտրոլիզի գործընթացում ընթացիկ ուժը նվազում է էլեկտրաակտիվ նյութի կոնցենտրացիայի նվազմանը համապատասխան՝ ըստ էքսպոնենցիալ օրենքի.
որտեղ Ι - ընթացիկ ուժը միաժամանակ տ, ԲԱՅՑ; Ι 0 – ընթացիկ ուժը էլեկտրոլիզի սկզբնական պահին, A; կհաստատուն է՝ կախված էլեկտրոլիզի պայմաններից։
Էլեկտրոլիզն իրականացվում է մինչև մնացորդային հոսանքի հասնելը Ι , որի արժեքը որոշվում է պահանջվող ճշգրտությամբ՝ 0,1% թույլատրելի սխալի դեպքում էլեկտրոլիզը կարելի է համարել ավարտված, երբ Ι = 0,001Ι 0 . Էլեկտրոլիզի ժամանակը նվազեցնելու համար պետք է օգտագործվի մեծ մակերեսի աշխատանքային էլեկտրոդ՝ վերլուծված լուծույթի ինտենսիվ խառնմամբ:
Էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր քանակը Ք, որը անհրաժեշտ է անալիտի էլեկտրափոխակերպման համար, որոշվում է հավասարմամբ.
Էլեկտրաէներգիայի քանակը կարող է որոշվել ընթացիկ-ժամանակի կորի տակ գտնվող տարածքը չափելով՝ օգտագործելով մեխանիկական կամ էլեկտրոնային ինտեգրատորներ, կամ օգտագործելով քիմիական կուլոմետրեր։ կուլոմետրէլեկտրոլիտիկ բջիջ է, որում հայտնի ստոյխիոմետրիայի էլեկտրաքիմիական ռեակցիան ընթանում է 100% հոսանքի արդյունավետությամբ։ Կուլոմետրը սերիական միացված է ուսումնասիրվող կուլոմետրիկ բջիջի հետ, հետևաբար էլեկտրոլիզի ժամանակ երկու բջիջներով հոսում է նույն քանակությամբ էլեկտրաէներգիա։ Եթե էլեկտրոլիզի վերջում չափվում է կուլոմետրում գոյացած նյութի քանակը (զանգվածը), ապա Ֆարադեյի օրենքի համաձայն կարելի է հաշվարկել էլեկտրաէներգիայի քանակը։ Առավել հաճախ օգտագործվում են արծաթե, պղնձե և գազային կուլոմետրեր:
Ամպերոստատիկ կուլոմետրիահամար օգտագործվում է կուլոմետրիկ տիտրացիաուղղակի հոսանքի ժամանակ, որի ընթացքում անալիտը փոխազդում է տիտրանի հետ, որը ձևավորվում է աշխատանքային էլեկտրոդի վրա էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արդյունքում և, հետևաբար, կոչվում է. էլեկտրագեներացված տիտրանտ.
100% հոսանքի արդյունավետություն ապահովելու համար անհրաժեշտ է օժանդակ նյութի զգալի ավելցուկ, որից առաջանում է տիտրը, որը վերացնում է աշխատանքային էլեկտրոդի վրա մրցակցային ռեակցիաների առաջացումը։ Այս դեպքում տիտրիչը առաջանում է անալիտին համարժեք քանակով, և տիտրիչի առաջացման վրա ծախսված էլեկտրաէներգիայի քանակությունը կարող է օգտագործվել անալիտի պարունակությունը հաշվարկելու համար:
Էլեկտրաէներգիայի քանակը Քկուլոմետրիայում մշտական հոսանքի դեպքում Ι հաշվարկված բանաձևով.
որտեղ տ– էլեկտրոլիզի ժամանակը, որի որոշման համար հարմար են տիտրաչափության վերջնակետը հաստատելու գրեթե բոլոր մեթոդները (տեսողական՝ ցուցիչներ, գործիքային՝ պոտենցիոմետրիա, ամպերոմետրիա, ֆոտոմետրիա): Ընթացիկ հզորությամբ ամպերով և էլեկտրոլիզի ժամանակով վայրկյաններով մենք ստանում ենք էլեկտրաէներգիայի քանակը կուլոններով (օրինակ):
Օրինակ.Ասկորբինաթթվի լուծույթի կուլոմետրիկ տիտրումը կալիումի յոդիդից առաջացած յոդով 5,00 մԱ հոսանքի միջոցով տևել է 8 րոպե 40 վրկ: Հաշվե՛ք ասկորբինաթթվի զանգվածը վերլուծված լուծույթում: Առաջարկեք տիտրման վերջնակետը ֆիքսելու միջոց:
Լուծում.Յոդիդի և, համապատասխանաբար, ասկորբինաթթվի օքսիդացման վրա ծախսվող էլեկտրաէներգիայի քանակը հետևյալն է.
Ք = Ես տ= 5,00∙10 -3 ∙520 = 2,60 C:
Ասկորբինաթթուն յոդի միջոցով օքսիդացվում է դեհիդրոասկորբինաթթվի՝ երկու էլեկտրոնների արտազատմամբ (C 6 H 8 O 6 - 2 ե→ C 6 H 6 O 6 + 2H +), ապա Ֆարադեյի օրենքի համաձայն.
Տիտրման վերջնակետը որոշվում է լուծույթում յոդի ավելցուկի տեսքով։ Հետևաբար, այն կարելի է տեսողականորեն ֆիքսել վերլուծված լուծույթին ավելացված օսլայի օգնությամբ (կապույտ գույնի տեսք), ամպերոմետրիկորեն կաթող սնդիկի կամ պլատինի միկրոէլեկտրոդով յոդի սահմանափակող հոսանքի տեսքով, պոտենցիոմետրիկորեն՝ կտրուկ աճով։ պլատինե էլեկտրոդի ներուժը:
Վոլտամետրիա
Վոլտամմետրիկ վերլուծության մեթոդհիմնված է միկրոէլեկտրոդների բևեռացման երևույթի օգտագործման վրա՝ ստանալով և մեկնաբանելով հոսանքի լարման (բևեռացման) կորերը, որոնք արտացոլում են հոսանքի կախվածությունը կիրառվող լարումից: Ընթացիկ լարման կորը (վոլտամմոգրամ) թույլ է տալիս միաժամանակ որակական և քանակական տեղեկատվություն ստանալ միկրոէլեկտրոդի վրա կրճատվող կամ օքսիդացված նյութերի (ապաբևեռացնողների), ինչպես նաև էլեկտրոդի գործընթացի բնույթի մասին: Ժամանակակից վոլտամետրիան նյութերի որոշման խիստ զգայուն և էքսպրես մեթոդ է, որը հարմար է անօրգանական և օրգանական բնույթի տարբեր առարկաների, այդ թվում՝ դեղագործական նյութերի վերլուծության համար: Վոլտամետրիայում հայտնաբերվող նվազագույն կոնցենտրացիան հասնում է 10-8 մոլ/լ արժեքների՝ 5%-ից պակաս մեթոդի սխալով: Վոլտամետրիան օպտիմալ փորձարարական պայմաններում հնարավորություն է տալիս վերլուծված լուծույթում միաժամանակ որոշել մի քանի բաղադրիչ:
Վոլտամետրիան օգտագործում է երկու էլեկտրոդ. բանվորփոքր մակերեսով բևեռացվող էլեկտրոդ (ցուցանիշի միկրոէլեկտրոդ) և օժանդակոչ բևեռացվող էլեկտրոդ մեծ մակերեսով (տեղեկատու էլեկտրոդ): Աշխատանքային էլեկտրոդները միկրոէլեկտրոդներ են՝ պատրաստված սնդիկից (սնդիկի կաթող էլեկտրոդ, RCE), պլատինից (PE) և հաղորդիչ ածխածնային նյութերից (գրաֆիտ, ապակյա ածխածին)։
Երբ ուղղակի հոսանքն անցնում է էլեկտրոլիտիկ բջիջով, գործընթացը բնութագրվում է հարաբերություններով (Օհմի օրենք էլեկտրոլիտի լուծույթի համար).
E \u003d Ea - Ek + IR
Որտեղ Եկիրառվող արտաքին լարումն է. Էաանոդի պոտենցիալն է; Եկկաթոդային պոտենցիալն է; Ի- հոսանքը միացումում; Ռէլեկտրոլիտիկ բջիջի ներքին դիմադրությունն է:
Վոլտամետրիկ չափումների ժամանակ վերլուծված լուծույթը պարունակում է բարձր կոնցենտրացիայի անտարբեր (ֆոնային) էլեկտրոլիտ (100 անգամ կամ ավելի բարձր, քան անալիտի կոնցենտրացիան. լուծույթի դիմադրությունը ցածր է), իսկ վոլտամետրիայում հոսանքը չի գերազանցում 10-5-ը։ A, հետևաբար, խցում լարման անկումը IRկարելի է անտեսել.
Քանի որ վոլտամետրիայում էլեկտրոդներից մեկը (օժանդակ) բևեռացված չէ, և դրա պոտենցիալը մնում է հաստատուն (այն կարելի է համարել զրոյի), բջիջի վրա կիրառվող լարումը դրսևորվում է միայն աշխատանքային էլեկտրոդի ներուժի փոփոխությամբ, եւ հետո E = Eaաշխատանքային միկրոանոդի համար ( անոդային բևեռացում) և E =-Եկաշխատանքային միկրոկաթոդի համար ( կաթոդիկ բևեռացում) Այսպիսով, գրանցված ընթացիկ-լարման կորը արտացոլում է էլեկտրաքիմիական գործընթացը, որը տեղի է ունենում միայն աշխատանքային էլեկտրոդում: Եթե լուծույթում կան նյութեր, որոնք կարող են էլեկտրաքիմիապես կրճատվել կամ օքսիդանալ, ապա երբ բջիջի վրա գծային փոփոխվող լարում է կիրառվում, վոլտամմոգրամը ունի ալիքի ձև 1 (էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բացակայության դեպքում հոսանքի կախվածությունը լարումից գծային է 2: Օհմի օրենքի համաձայն):
Վոլտամետրիայի այն հատվածը, որտեղ RCE-ն ծառայում է որպես աշխատանքային միկրոէլեկտրոդ, կոչվում է բևեռագրություն, ի պատիվ չեխ էլեկտրաքիմիկոս Ջ.Գեյրովսկու, ով առաջարկել է այս մեթոդը 1922 թ. Կաթող սնդիկի էլեկտրոդով բջիջում ստացված վոլտամմոգրամները կոչվում են բևեռոգրամներ.
Դասական բևեռոգրամները գրանցելու համար RCE (աշխատանքային էլեկտրոդ) և հագեցած կալոմելի էլեկտրոդով (օժանդակ էլեկտրոդ, տեղեկատու էլեկտրոդ) բջիջը միացված է հաստատուն լարման աղբյուրին և ներուժը փոխվում է 2–5 մՎ/վ արագությամբ։
Ընկնող սնդիկի էլեկտրոդը գրեթե կատարելապես բևեռացվում է պոտենցիալների լայն շրջանակում, որը սահմանափակվում է անոդի շրջանում սնդիկի օքսիդացման էլեկտրոդային ռեակցիաներով (+0,4 Վ), իսկ կաթոդի տարածքում՝ ջրածնի իոնների վերականգնողական ռեակցիաներով (-1-ից մինչև -1,5 Վ): , կախված միջավայրի թթվայնությունից) կամ ֆոնային կատիոններից (-2 Վ-ից ալկալիական մետաղների կատիոնների համար մինչև -2,5 Վ՝ R 4 N +-ի դեպքում)։ Սա հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել և որոշել RCE նյութերի վրա, որոնք կրճատվում են շատ բարձր բացասական պոտենցիալներով, ինչը անհնար է այլ նյութերից պատրաստված էլեկտրոդների վրա: Հարկ է նշել, որ այսուհետ պոտենցիալ արժեքները տրվում են հագեցած կալոմելի էլեկտրոդի համեմատ և, անհրաժեշտության դեպքում, կարող են վերահաշվարկվել մեկ այլ հղման էլեկտրոդի, օրինակ՝ հագեցած արծաթի քլորիդի նկատմամբ:
RCE-ի վրա բևեռոգրամը գրանցելուց առաջ անհրաժեշտ է հեռացնել լուծված թթվածինը, քանի որ այն էլեկտրաակտիվ է բացասական պոտենցիալ հատվածում՝ տալով վերականգնման երկու ալիք՝ -0,2 և -0,9 Վ: Դա կարելի է անել՝ լուծույթը հագեցնելով իներտ գազով: (ազոտ, արգոն, հելիում): Թթվածինը հեռացվում է ալկալային լուծույթներից՝ օգտագործելով նատրիումի սուլֆիտ (O 2 + 2Na 2 SO 3 → 2Na 2 SO 4):
Դասական բևեռոգրամը (բևեռագրական ալիքը) իդեալականացված ձևով ներկայացված է ստորև.
Բևեռագրական ալիքի հիմնական բնութագրիչները դիֆուզիոն հոսանքի մեծությունն են ( Ի e, μA), կիսաալիքային պոտենցիալ ( Ե 1/2, V) - պոտենցիալը, որի դեպքում հոսանքը հավասար է դիֆուզիայի կեսին, և աճող հատվածի թեքությանը (0,059 / nէլեկտրոդի ֆունկցիայի կտրուկությունն է): Այս պարամետրերը հնարավորություն են տալիս օգտագործել բևեռագրությունը որպես վերլուծության մեթոդ (ընթացիկ ուժը համամասնական է համակենտրոնացմանը) և հետազոտություն (կիսալիքային ներուժը և էլեկտրոդի գործառույթը կախված են նյութի բնույթից):
Բևեռագրական ալիքի սկզբնական հատվածում (A-B) հոսանքը շատ դանդաղ է աճում պոտենցիալի փոփոխությամբ. սա այսպես կոչված է. մնացորդային հոսանք (Ի ost) . Մնացորդային հոսանքի հիմնական ներդրումը կատարվում է կրկնակի էլեկտրական շերտի ձևավորմամբ ( լիցքավորման հոսանք), որը չի կարելի բացառել, և որի արժեքը մեծանում է ներուժի աճով: Մնացորդային հոսանքի երկրորդ տերմինը էլեկտրաակտիվ կեղտերի հետևանքով առաջացած հոսանքն է, որը կարող է կրճատվել՝ օգտագործելով մաքուր ռեակտիվներ և ջուր:
B կետին հասնելուց հետո ( ազատման ներուժը– կաթոդում կրճատման ժամանակ կոչվում է արձակման պոտենցիալ վերականգնման ներուժ Ե vos, անոդում օքսիդացման ժամանակ - օքսիդացման պոտենցիալ Ելավ), էլեկտրոդի վրա սկսվում է էլեկտրաքիմիական ռեակցիա, որի մեջ մտնում է էլեկտրաակտիվ նյութ (ապաբևեռացնող), որի արդյունքում հոսանքը կտրուկ աճում է (հատված B-C) մինչև որոշակի սահմանային արժեք, այնուհետև մնում է գործնականում հաստատուն (հատված C-D) . Այս բաժնին համապատասխան հոսանքը կոչվում է ընթացիկ սահմանաչափը(Ի pr), իսկ սահմանափակող և մնացորդային հոսանքի տարբերությունը կազմում է դիֆուզիոն հոսանք (Իդ = Իև այլն - Ի ost): C-D հատվածում, պոտենցիալի աճով, սահմանափակող և մնացորդային հոսանքները մի փոքր ավելանում են, իսկ դիֆուզիոն հոսանքի արժեքը մնում է անփոփոխ: G կետում հոսանքի աճը պայմանավորված է նոր էլեկտրաքիմիական ռեակցիայով (օրինակ՝ կրող էլեկտրոլիտի կատիոնների կրճատմամբ)։
Դիֆուզիոն հոսանքն իր անվանումն ստացել է այն պատճառով, որ պոտենցիալների տվյալ տիրույթում էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արդյունքում մոտ էլեկտրոդային շերտում նկատվում է ապաբևեռացնողի գրեթե լիակատար բացակայություն, և դրա հարստացումը տեղի է ունենում նյութով. ապաբևեռացնողի դիֆուզիոն լուծույթի խորությունից, որտեղ նրա կոնցենտրացիան մնում է հաստատուն: Քանի որ այս հատուկ պայմաններում դիֆուզիոն արագությունը մնում է հաստատուն, դիֆուզիոն հոսանքը նույնպես պահպանում է իր մշտական արժեքը:
Դիֆուզիոն հոսանքի կախվածությունը ապաբևեռացնողի կոնցենտրացիայից r.c.e. արտահայտվում է Իլկովիչի հավասարմամբ.
I d = 605nD 1/2 մ 2/3 տ 1/6 վ
որտեղ D-ն էլեկտրաակտիվ իոնի դիֆուզիոն գործակիցն է. n-ը ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվն է. մ 2/3 տ 1/6 - մազանոթի բնութագրիչ, որից սնդիկը հոսում է. c-ն անալիտի (ապաբևեռացնող) կոնցենտրացիան է:
Միևնույն մազանոթի և ապաբևեռացման հետ աշխատելիս արժեքը 605nD 1/2 m 2/3 t 1/6 = const, ուստի ալիքի բարձրության և նյութի կոնցենտրացիայի միջև կա գծային հարաբերություն:
Քանակական բևեռագրական վերլուծությունը հիմնված է այս գծային հարաբերությունների վրա: Էլեկտրոդի ներուժի և առաջացող հոսանքի միջև կապը նկարագրված է բևեռագրական ալիքի հավասարմամբ (Իլկովիչ-Հեյրովսկի հավասարում).
որտեղ E և I են, համապատասխանաբար, բևեռագրական կորի տվյալ կետի համար հոսանքի պոտենցիալը և մեծությունը. I d - դիֆուզիոն հոսանքի մեծությունը; E 1/2 - կիսաալիքային ներուժ:
E 1/2-ը այն պոտենցիալն է, որի դեպքում հասնում է հոսանք, որը հավասար է I դ-ի կեսին: Դա կախված չէ depolarizer- ի կոնցենտրացիայից: E 1/2-ը շատ մոտ է համակարգի նորմալ ռեդոքսային պոտենցիալին (Eo), այսինքն՝ դա որակական բնութագիր է, որը որոշվում է միայն վերականգնող իոնների բնույթով և որով հնարավոր է հաստատել վերլուծվածի որակական կազմը։ լուծում.
Polarogram (voltammogram) պարունակում է արժեքավոր վերլուծական տեղեկատվություն՝ կիսաալիքային ներուժ Ե 1/2-ը ապաբևեռացնողի որակական բնութագիրն է (որակական վերլուծական ազդանշան), մինչդեռ դիֆուզիոն հոսանքը Ի e-ը գծայինորեն կապված է վերլուծված լուծույթի ծավալում անալիտի կոնցենտրացիայի հետ (քանակական անալիտիկ ազդանշան) – Իդ = KC.
Արժեք Ե 1/2-ը կարելի է հաշվարկել բևեռագրական ալիքի հավասարումից կամ գրաֆիկորեն սահմանել.
Գտնված արժեք Ե 1/2-ը, հաշվի առնելով օգտագործվող ֆոնային էլեկտրոլիտը, հնարավորություն է տալիս նույնականացնել ապաբևեռացնողը աղյուսակային տվյալների հիման վրա: Եթե վերլուծված լուծույթում կան մի քանի նյութեր, որոնց կիսաալիքային պոտենցիալները տարբերվում են ավելի քան 0,2 Վ-ով, ապա բևեռոգրամը կունենա ոչ թե մեկ ալիք, այլ մի քանի՝ ըստ էլեկտրաակտիվ մասնիկների քանակի։ Այս դեպքում պետք է նկատի ունենալ, որ բազմակի լիցքավորված մասնիկների կրճատումը (օքսիդացումը) կարող է տեղի ունենալ փուլերով՝ առաջացնելով մի քանի ալիքներ։
Ջերմային և մեխանիկական կոնվեկցիայի (խառնման) պատճառով նյութի շարժը դեպի էլեկտրոդ բացառելու համար չափումն իրականացվում է ջերմակայուն լուծույթում և խառնման բացակայության դեպքում։ Էլեկտրոդային դաշտի կողմից ապաբևեռացնողի էլեկտրաստատիկ ձգողականության վերացումը (միգրացիան) նպաստում է էլեկտրականապես ոչ ակտիվ ֆոնային էլեկտրոլիտի մեծ ավելցուկին, որի իոնները պաշտպանում են էլեկտրոդի լիցքը՝ նվազեցնելով միգրացիայի շարժիչ ուժը գրեթե զրոյի:
Սնդիկի կաթող էլեկտրոդ օգտագործելիս բևեռոգրամը ցույց է տալիս ընթացիկ տատանում(դրա պարբերական աննշան աճն ու նվազումը): Յուրաքանչյուր նման տատանում համապատասխանում է միկրոէլեկտրոդի մազանոթից սնդիկի կաթիլի առաջացմանը, աճին և անջատմանը: Բևեռոգրաֆներն ունեն տատանումները վերացնելու սարքեր։
Բևեռոգրամները կարող են խեղաթյուրվել բևեռագրական առավելագույնը- հոսանքի կտրուկ աճ իր սահմանային արժեքից բարձր՝ հետագա անկմամբ.
Մաքսիմայի առաջացումը պայմանավորված է լուծույթի խառնմամբ՝ լիցքի անհավասար բաշխման պատճառով սնդիկի անկման մակերեսի շարժման հետևանքով, և, համապատասխանաբար, մակերևութային լարվածության (առաջին տեսակի մաքսիմում), ինչպես. ինչպես նաև պտտվողների առաջացումը, երբ սնդիկը դուրս է հոսում մազանոթից (երկրորդ տեսակի առավելագույնը): Առավելագույնը խեղաթյուրում է բևեռոգրամը և դժվարացնում այն վերծանելը: Առաջին տեսակի գագաթները հեռացնելու համար ներմուծվում է մակերևութային ակտիվ նյութ (օրինակ՝ ագար-ագար, ժելատին, կամֆորա, ֆուքսին, սինթետիկ մակերևութային ակտիվ նյութեր), որը, ներծծվելով սնդիկի կաթիլի մակերեսի վրա, հավասարեցնում է մակերևութային լարվածությունը և վերացնում շարժումը։ սնդիկի մակերեսային շերտեր. Երկրորդ տեսակի առավելագույնը հեռացնելու համար բավական է նվազեցնել սնդիկի ճնշումը մազանոթում՝ նվազեցնելով սնդիկի սյունակի բարձրությունը:
Վոլտամետրիա պինդ աշխատանքային էլեկտրոդներովտարբերվում է բևեռագրությունից RCE-ի օգտագործմամբ միկրոէլեկտրոդների բևեռացման տարբեր տիրույթով: Ինչպես ցույց է տրված վերևում, դրա վրա ջրածնի բարձր գերլարման պատճառով սնդիկի կաթող էլեկտրոդը կարող է օգտագործվել բարձր բացասական պոտենցիալների շրջանում, սակայն սնդիկի անոդային լուծարման պատճառով +0,4 Վ-ում այն չի կարող օգտագործվել հետազոտության համար: դրական ներուժի դաշտ։ Գրաֆիտի և պլատինի վրա ջրածնի իոնների արտանետումը շատ ավելի հեշտ է ընթանում, հետևաբար, դրանց բևեռացման շրջանը սահմանափակվում է շատ ավելի ցածր բացասական պոտենցիալներով (համապատասխանաբար -0,4 և -0,1 Վ): Միևնույն ժամանակ, անոդային պոտենցիալների շրջանում պլատինի և գրաֆիտի էլեկտրոդները հարմար են մինչև +1,4 Վ պոտենցիալը (այնուհետև ջրի թթվածնի օքսիդացման էլեկտրաքիմիական ռեակցիան 2H 2 O - 4 ե→ О 2 + 4Н +), ինչը նրանց հարմար է դարձնում դրական պոտենցիալների տիրույթում հետազոտության համար։
Ի տարբերություն RCE-ի, վոլտամմոգրաֆիայի ձայնագրման ժամանակ պինդ միկրոէլեկտրոդի մակերեսը չի նորանում և հեշտությամբ աղտոտվում է էլեկտրոդի ռեակցիայի արտադրանքներով, ինչը հանգեցնում է արդյունքների վերարտադրելիության և ճշգրտության նվազմանը, հետևաբար, մինչև գրանցելով յուրաքանչյուր վոլտամմոգրամ, միկրոէլեկտրոդի մակերեսը պետք է մաքրվի:
Ստացիոնար պինդ էլեկտրոդները լայն կիրառություն չեն գտել վոլտամետրիայում՝ սահմանափակող հոսանքի դանդաղ հաստատման պատճառով, ինչը հանգեցնում է վոլտամոգրամի ձևի աղավաղման, սակայն, պտտվող միկրոէլեկտրոդներՍտացիոնար դիֆուզիայի պայմանները առաջանում են մոտ էլեկտրոդային շերտում, հետևաբար, ընթացիկ ուժը արագ է հաստատվում, և վոլտամմոգրամը ունի նույն ձևը, ինչ RCSE-ի դեպքում:
Պտտվող սկավառակի էլեկտրոդի վրա սահմանափակող դիֆուզիոն հոսանքի արժեքը (անկախ նյութից) նկարագրվում է կոնվեկտիվ դիֆուզիայի հավասարմամբ (Լևիչ).
I d = 0,62nFSD 2/3 w 1/2 n -1/6 վ
որտեղ n-ը էլեկտրոնների քանակն է, որոնք ներգրավված են էլեկտրոդների գործընթացում.
F-ը Ֆարադայի թիվն է (96500 կուլոն);
S-ը էլեկտրոդի տարածքն է.
D-ը ապաբևեռացնողի դիֆուզիոն գործակիցն է.
w-ը էլեկտրոդի անկյունային արագությունն է.
n-ը փորձարկման լուծույթի կինեմատիկական մածուցիկությունն է.
c-ն ապաբևեռացնողի կոնցենտրացիան է, մոլ/լ:
Եթե դժվար է վերծանել բևեռոգրամները, ապա օգտագործվում է «վկա» մեթոդը. վերլուծված լուծույթի բևեռոգրամը գրանցելուց հետո էլեկտրոլիտիկ խցում դրան հերթով ավելացվում են առաջարկվող միացությունների ստանդարտ լուծույթները: Եթե ենթադրությունը ճիշտ էր, ապա համապատասխան նյութի ալիքի բարձրությունը մեծանում է, եթե ենթադրությունը սխալ է, այլ պոտենցիալով լրացուցիչ ալիք կառաջանա։
Վերլուծված լուծույթում ապաբևեռացնողի կոնցենտրացիան կարող է որոշվել՝ օգտագործելով տրամաչափման կորի մեթոդները, ստանդարտ (համեմատական) մեթոդը և հավելումների մեթոդը: Այս դեպքում բոլոր դեպքերում պետք է օգտագործել ստանդարտ լուծույթներ, որոնց բաղադրությունը հնարավորինս մոտ է վերլուծված լուծույթի բաղադրությանը, իսկ բևեռոգրամների գրանցման պայմանները պետք է լինեն նույնը։ Մեթոդները կիրառելի են կոնցենտրացիայի տիրույթում, որտեղ խստորեն պահպանվում է դիֆուզիոն հոսանքի ուղիղ համեմատական կախվածությունը ապաբևեռացնողի կոնցենտրացիայից: Գործնականում քանակական որոշումներում, որպես կանոն, դիֆուզիոն հոսանքի մեծությունը չի ամրագրվում μA-ով, այլ չափվում է բևեռագրական ալիքի բարձրությունը։ հ, ինչպես նշված է նախորդ նկարում, որը նույնպես համակենտրոնացման գծային ֆունկցիա է h = KC.
Ըստ տրամաչափման կորի մեթոդգրանցել ստանդարտ լուծումների մի շարք բևեռոգրամներ և կոորդինատներով կառուցել տրամաչափման գրաֆիկ h ÷ C(կամ Իդ ÷ ԻՑ), որով գտնված արժեքի համար հ x վերլուծված լուծույթում գտե՛ք դրա մեջ անալիտի կոնցենտրացիան ԻՑ X.
AT ստանդարտ (համեմատության) մեթոդնույն պայմաններում, անալիտի վերլուծված և ստանդարտ լուծույթների բևեռոգրամները գրանցվում են կոնցենտրացիաներով. ԻՑ x և ԻՑ st, ապա:
Օգտագործելով հավելումների մեթոդնախ, վերլուծված լուծույթի բևեռոգրամը ձայնագրվում է ծավալով Վ x կոնցենտրացիայով ԻՑ x և չափել ալիքի բարձրությունը հ x. Այնուհետև անալիտի ստանդարտ լուծույթի որոշակի ծավալը ավելացվում է էլեկտրոլիտիկ խցին վերլուծված լուծույթին: Վդ համակենտրոնացումով ԻՑդ (ցանկալի է Վ x>> Վդ և ԻՑ X<ԻՑե) արձանագրել լուծույթի բևեռոգրամը կոնցենտրացիայով ԻՑ x + d և չափել ստացված ալիքի բարձրությունը հ x+d. Պարզ փոխակերպումները թույլ են տալիս օգտագործել այս տվյալները վերլուծված լուծույթում անալիտի կոնցենտրացիան հաշվարկելու համար (օրինակ):
Օրինակ. 10,0 մլ նիկոտինամիդի լուծույթի բևեռագրության արդյունքում առաջացել է 38 մմ բարձրությամբ ալիք: Այս լուծույթին 2,00 մգ/մլ նիկոտինամիդ պարունակող 1,50 մլ ստանդարտ լուծույթ ավելացնելուց հետո ալիքը մեծացել է մինչև 80,5 մմ։ Հաշվեք դեղամիջոցի պարունակությունը (մգ/մլ) վերլուծված լուծույթում:
Լուծում.Նիկոտինամիդի ալիքի բարձրությունը վերլուծված լուծույթում հ x-ը Իլկովիչի հավասարման համաձայն հավասար է.
և ստանդարտ լուծույթն ավելացնելուց հետո ( հ x+d):
Եթե առաջին հավասարումը անդամով բաժանենք երկրորդի վրա, ապա կստանանք.
Լուծելով հավասարումը ԻՑ x և փոխարինելով մեծությունների արժեքները խնդրի վիճակից:
Ներածություն
Էլեկտրաքիմիական մեթոդների օգտագործումը քանակական վերլուծության մեջ հիմնված է էլեկտրաքիմիական պրոցեսների չափված պարամետրերի արժեքների կախվածության վրա (էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություն, հոսանք, էլեկտրաէներգիայի քանակ) վերլուծվող լուծույթում մասնակցող անալիտի պարունակությունից: այս էլեկտրաքիմիական գործընթացում: Էլեկտրաքիմիական գործընթացներ - գործընթացներ, որոնք ուղեկցվում են քիմիական ռեակցիաների միաժամանակյա առաջացմամբ և համակարգի էլեկտրական հատկությունների փոփոխությամբ, որոնք նման դեպքերում կարելի է անվանել. էլեկտրաքիմիական համակարգ.Վերլուծական պրակտիկայում էլեկտրաքիմիական համակարգը սովորաբար պարունակում է էլեկտրաքիմիական բջիջ,ներառյալ էլեկտրահաղորդիչ վերլուծված լուծույթով անոթ, որի մեջ ընկղմված են էլեկտրոդները:
Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում
Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները դասակարգվում են տարբեր ձևերով. . Դասակարգում` ելնելով համակարգում էլեկտրական էներգիայի աղբյուրի բնույթից: Մեթոդների երկու խումբ կա. - Մեթոդներ՝ առանց արտաքին (արտաքին) ներուժի պարտադրման:Էլեկտրական էներգիայի աղբյուրը հենց էլեկտրաքիմիական համակարգն է, որը գալվանական բջիջ է (գալվանական միացում): Այս մեթոդները ներառում են պոտենցիոմետրիկ մեթոդներ;Էլեկտրաշարժիչ ուժը (EMF) և էլեկտրոդի պոտենցիալները նման համակարգում կախված են լուծույթում անալիտի պարունակությունից: - Արտաքին (արտաքին) ներուժի պարտադրմամբ մեթոդներ.Այս մեթոդները ներառում են.
մասին հաղորդիչ վերլուծություն- հիմնված լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա՝ որպես դրանց կոնցենտրացիայի ֆունկցիա.
մասին վոլտամետրիկ վերլուծություն- հոսանքի չափման հիման վրա՝ որպես կիրառական հայտնի պոտենցիալ տարբերության և լուծույթի կոնցենտրացիայի ֆունկցիա.
մասին կուլոմետրիկ վերլուծություն- հիմնված է լուծույթի միջով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակի չափման վրա՝ կախված դրա կոնցենտրացիայից.
մասին էլեկտրագրավիմետրիկ վերլուծություն- էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արտադրանքի զանգվածի չափման հիման վրա.
Դասակարգումն ըստ էլեկտրաքիմիական մեթոդների կիրառման եղանակի. Կան ուղղակի և անուղղակի մեթոդներ:
- ուղղակի մեթոդներ.Էլեկտրաքիմիական պարամետրը չափվում է որպես լուծույթի կոնցենտրացիայի հայտնի ֆունկցիա և, ըստ համապատասխան չափիչ սարքի ցուցման, հայտնաբերվում է անալիտի պարունակությունը լուծույթում։
- անուղղակի մեթոդներ.Տիտրման մեթոդներ, որոնցում տիտրման ավարտը ամրագրվում է համակարգի էլեկտրական պարամետրերի չափման հիման վրա:
Ըստ այս դասակարգման, կան, օրինակ. ուղղակի հաղորդունակությունև հաղորդիչ տիտրացիա, ուղղակի պոտենցիոմետրիաև պոտենցիոմետրիկ տիտրացիաև այլն:
Այս ձեռնարկը լաբորատոր աշխատանք է տալիս միայն հետևյալ էլեկտրաքիմիական մեթոդների վրա.
Ուղղակի պոտենցիոմետրիա;
Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա;
կուլոմետրիկ տիտրացիա.
Այս բոլոր մեթոդները դեղագրային են և օգտագործվում են դեղերի որակը վերահսկելու համար։
Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության ընդհանուր բնութագրերը
Մեթոդի սկզբունքը
Պոտենցիոմետրիկ անալիզը (պոտենցիոմետրիա) հիմնված է EMF-ի և էլեկտրոդի պոտենցիալների չափման վրա՝ որպես վերլուծված լուծույթի կոնցենտրացիայի ֆունկցիա:
Եթե էլեկտրաքիմիական համակարգում՝ գալվանական բջիջում, էլեկտրոդների վրա տեղի է ունենում ռեակցիա.
փոխանցումով nէլեկտրոններ, ապա EMF-ի Ներնստի հավասարումը Եայս արձագանքը նման է.
որտեղ է ռեակցիայի ստանդարտ EMF-ը (էլեկտրոդի ստանդարտ պոտենցիալների տարբերությունը); Ռ- ունիվերսալ գազի հաստատուն; Տբացարձակ ջերմաստիճանն է, որում ընթանում է ռեակցիան. Ֆ- Ֆարադայի համարը;
ռեակտիվների ակտիվություն - ռեակցիայի մասնակիցներ:
Հավասարումը (1) վավեր է շրջելի գործող գալվանական բջիջի EMF-ի համար:
Սենյակային ջերմաստիճանի համար (1) հավասարումը կարող է ներկայացվել հետևյալ ձևով.
(2)
Այն պայմաններում, երբ ռեակտիվների ակտիվությունը մոտավորապես հավասար է դրանց կոնցենտրացիային, հավասարումը (1) վերածվում է (3) հավասարման.
(3)
որտեղ են ռեակտիվների կոնցենտրացիաները:
Սենյակային ջերմաստիճանի համար այս հավասարումը կարելի է գրել այսպես.
(4)
Էլեկտրաքիմիական բջիջում պոտենցիոմետրիկ չափումների համար օգտագործվում են երկու էլեկտրոդներ.
. ցուցիչ էլեկտրոդ,որի ներուժը կախված է վերլուծված լուծույթում որոշված (պոտենցիալ որոշող) նյութի կոնցենտրացիայից.
. տեղեկատու էլեկտրոդ,որի ներուժը վերլուծության պայմաններում մնում է անփոփոխ։
Այդ իսկ պատճառով (14) հավասարումներով որոշված EMF արժեքը կարող է հաշվարկվել որպես այս երկու էլեկտրոդների իրական պոտենցիալների տարբերություն։
Պոտենցիոմետրիայում օգտագործվում են էլեկտրոդների հետևյալ տեսակները՝ առաջին, երկրորդ տեսակի, ռեդոքս, թաղանթային էլեկտրոդներ։
Առաջին տեսակի էլեկտրոդներ.Սրանք էլեկտրոդներ են, որոնք շրջելի են էլեկտրոդի նյութի համար ընդհանուր կատիոնի առումով: Առաջին տեսակի էլեկտրոդների երեք տեսակ կա.
ա) Մետաղ Մ՝ ընկղմված նույն մետաղի աղի լուծույթի մեջ։Նման էլեկտրոդների մակերեսին տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա.
Առաջին տեսակի նման էլեկտրոդի իրական ներուժը կախված է ակտիվությունից 
մետաղական կատիոններ և նկարագրված է (5-8) հավասարումներով։ Ընդհանուր առմամբ, ցանկացած ջերմաստիճանի համար.
(5)
Սենյակային ջերմաստիճանի համար.
(6)
Ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում 
երբ գործունեություն 
կատիոններ
մետաղը մոտավորապես հավասար է դրանց խտությանը,
(7)
Սենյակային ջերմաստիճանի համար.
(8)
բ) Գազի էլեկտրոդներ, օրինակ՝ ջրածնի էլեկտրոդ, ներառյալ ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդը:Հետադարձելիորեն գործող գազի ջրածնային էլեկտրոդի ներուժը որոշվում է ջրածնի իոնների ակտիվությամբ, այսինքն. լուծույթի pH արժեքը և սենյակային ջերմաստիճանում հավասար է.
քանի որ ջրածնի էլեկտրոդի համար ստանդարտ պոտենցիալը ենթադրվում է զրո 
, և էլեկտրոդի ռեակցիային համապատասխան
Այս ռեակցիային մասնակցող էլեկտրոնների թիվը հավասար է մեկի. n= 1;
մեջ) Ամալգամային էլեկտրոդներ, որոնք մետաղի ամալգամ են՝ ընկղմված նույն մետաղի կատիոններ պարունակող լուծույթի մեջ։Հզոր-
Առաջին տեսակի նման էլեկտրոդների թիվը կախված է ակտիվությունից 
կա-
մետաղական իոններ լուծույթում և ակտիվության մեջ ա (Մ)մետաղը ամալգամում.
Ամալգամային էլեկտրոդները խիստ շրջելի են: Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներշրջելի է անիոնի նկատմամբ: Գոյություն ունեն երկրորդ տեսակի էլեկտրոդների հետևյալ տեսակները.
ԲԱՅՑ. Մետաղ, որի մակերեսը ծածկված է նույն մետաղի քիչ լուծվող աղով, ընկղմված անիոններ պարունակող լուծույթի մեջ, որոնք այս քիչ լուծվող աղի մաս են կազմում։Օրինակ է արծաթի քլորիդ էլեկտրոդը: 
, կամ կալոմելի էլեկտրոդ 
,
Արծաթի քլորիդի էլեկտրոդը բաղկացած է արծաթե մետաղալարից, որը պատված է ջրի մեջ քիչ լուծվող աղով և ընկղմված կալիումի քլորիդի ջրային լուծույթի մեջ: Արծաթի քլորիդի էլեկտրոդի վրա շրջելի ռեակցիա է տեղի ունենում.
Կալոմելի էլեկտրոդը բաղկացած է մետաղական սնդիկից, որը պատված է քիչ լուծվող սնդիկի (I) քլորիդի մածուկով: 
- կալոմելներ, կոնտակտ
կապելով կալիումի քլորիդի ջրային լուծույթով: Կալոմելի էլեկտրոդի վրա շրջելի ռեակցիա է տեղի ունենում.
Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդների իրական պոտենցիալը կախված է անիոնների ակտիվությունից և շրջելի գործող էլեկտրոդից, որի վրա ընթանում է ռեակցիան։
նկարագրված է Ներնստի հավասարումներով (9-12):
Ընդհանուր առմամբ, ցանկացած ընդունելի ջերմաստիճանում T:
. (9)
Սենյակային ջերմաստիճանի համար.
Այն պայմանների համար, որոնցում անիոնների ակտիվությունը մոտավորապես հավասար է դրանց կոնցենտրացիային 
:
. (11)
Սենյակային ջերմաստիճանի համար.
(12)
Օրինակ, սենյակային ջերմաստիճանում արծաթի քլորիդի և կալոմելի էլեկտրոդների իրական պոտենցիալները և, համապատասխանաբար, կարող են ներկայացվել հետևյալ կերպ.
Վերջին դեպքում էլեկտրոդի ռեակցիայի մեջ ներգրավված է 2 էլեկտրոն (n\u003d 2) և 2 քլորիդ իոններ նույնպես ձևավորվում են, հետևաբար լոգարիթմի համար բազմապատկիչը նույնպես 0,059 է:
Դիտարկվող տիպի երկրորդ տեսակի էլեկտրոդները խիստ շրջելի և կայուն են շահագործման մեջ, հետևաբար դրանք հաճախ օգտագործվում են որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ, որոնք ունակ են կայունորեն պահպանել պոտենցիալ կայուն արժեքը.
բ) երկրորդ տեսակի գազի էլեկտրոդներ, օրինակ՝ քլորիդային էլեկտրոդներ,
Երկրորդ տեսակի գազային էլեկտրոդներ քանակական հզորությամբ
Ցիոմետրիկ անալիզը հազվադեպ է օգտագործվում:
Redox էլեկտրոդներ.Դրանք բաղկացած են իներտ նյութից (պլատին, ոսկի, վոլֆրամ, տիտան, գրաֆիտ և այլն)՝ ընկղմված լուծույթի մեջ, որը պարունակում է օքսիդացված եզ և այս նյութի կրճատված կարմիր ձևեր։ Կան երկու տեսակի ռեդոքս էլեկտրոդներ.
1) էլեկտրոդներ, որոնց ներուժը կախված չէ ջրածնի իոնների ակտիվությունից, օրինակ և այլն.
2) էլեկտրոդներ, որոնց պոտենցիալը կախված է ջրածնի իոնների ակտիվությունից, օրինակ՝ քինհիդրոնային էլեկտրոդից։
Redox էլեկտրոդի վրա, որի ներուժը կախված չէ ջրածնի իոնների ակտիվությունից, տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա.
Նման ռեդոքս էլեկտրոդի իրական պոտենցիալը կախված է տվյալ նյութի օքսիդացված և վերականգնված ձևերի ակտիվությունից, և շրջելի գործող էլեկտրոդի համար նկարագրվում է, կախված պայմաններից (վերոնշյալ պոտենցիալների անալոգիայով) Ներնստի հավասարումներով։ (13-16):
(13) (14) (15) 
(16)
որտեղ բոլոր նշումները ավանդական են:
Եթե ջրածնի իոնները մասնակցում են էլեկտրոդի ռեակցիային, ապա դրանց ակտիվությունը (կոնցենտրացիան) հաշվի է առնվում յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքի համար համապատասխան Ներնստի հավասարումներում։
թաղանթ,կամ իոն-սելեկտիվ, էլեկտրոդներ- էլեկտրոդներ, որոնք շրջելի են պինդ կամ հեղուկ թաղանթով ներծծված որոշակի իոնների (կատիոնների կամ անիոնների) նկատմամբ: Նման էլեկտրոդների իրական պոտենցիալը կախված է լուծույթում այն իոնների ակտիվությունից, որոնք կլանվում են թաղանթով։
Պինդ թաղանթով թաղանթային էլեկտրոդները պարունակում են շատ բարակ թաղանթ, որի երկու կողմերում կան նույն անալիտի իոններ պարունակող տարբեր լուծույթներ, բայց անհավասար կոնցենտրացիաներով. անալիտի իոնների անհայտ կոնցենտրացիան: Երկու լուծույթներում իոնների տարբեր կոնցենտրացիաների պատճառով մեմբրանի տարբեր կողմերի իոնները ներծծվում են անհավասար քանակությամբ, և մեմբրանի տարբեր կողմերում իոնների կլանման ժամանակ առաջացող էլեկտրական լիցքը նույնը չէ։ Արդյունքում առաջանում է մեմբրանի պոտենցիալ տարբերություն։
Մեմբրանի իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների միջոցով իոնների որոշումը կոչվում է իոնոմետրիա.
Ինչպես նշվեց վերևում, պոտենցիոմետրիկ չափումների ժամանակ էլեկտրաքիմիական բջիջը ներառում է երկու էլեկտրոդ `ցուցիչ
և հղման էլեկտրոդ: Բջջում առաջացած EMF-ի մեծությունը հավասար է այս երկու էլեկտրոդների պոտենցիալ տարբերությանը: Քանի որ հղման էլեկտրոդի պոտենցիալը մնում է հաստատուն պոտենցիոմետրիկ որոշման պայմաններում, EMF-ը կախված է միայն ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժից, այսինքն. լուծույթում որոշակի իոնների ակտիվության (կենտրոնացման) վրա։ Սա հիմք է հանդիսանում վերլուծված լուծույթում տվյալ նյութի կոնցենտրացիայի պոտենցիոմետրիկ որոշման համար:
Լուծույթում նյութի կոնցենտրացիայի պոտենցիոմետրիկ որոշման համար օգտագործվում են ինչպես ուղղակի պոտենցիոմետրիա, այնպես էլ պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա, թեև երկրորդ մեթոդն օգտագործվում է շատ ավելի հաճախ, քան առաջինը:
Ուղղակի պոտենցիոմետրիա
Նյութի կոնցենտրացիայի որոշում ուղղակի պոտենցիոմետրիայում:Այն սովորաբար իրականացվում է տրամաչափման կորի մեթոդով կամ ստանդարտ ավելացման մեթոդով:
. Կալիբրացիայի կորի մեթոդ.Պատրաստել 5-7 ստանդարտ լուծույթների շարք՝ անալիտի հայտնի պարունակությամբ: Անալիտի կոնցենտրացիան և իոնային ուժը հղման լուծույթներում չպետք է մեծապես տարբերվեն վերլուծված լուծույթի կոնցենտրացիայից և իոնային ուժից. այս պայմաններում որոշման սխալները կրճատվում են: Բոլոր լուծույթների իոնային ուժը հաստատուն է պահվում՝ ներմուծելով անտարբեր էլեկտրոլիտ: Հղման լուծումները հաջորդաբար ներմուծվում են էլեկտրաքիմիական (պոտենցիոմետրիկ) բջիջ: Սովորաբար, այս բջիջը ապակե բաժակ է, որի մեջ տեղադրվում են ցուցիչ էլեկտրոդ և տեղեկատու էլեկտրոդ:
Չափեք հղման լուծույթների EMF-ը` մանրակրկիտ ողողելով էլեկտրոդները և բաժակը թորած ջրով, նախքան բջիջը յուրաքանչյուր հղման լուծույթով լցնելը: Ստացված տվյալների հիման վրա կոորդինատներում կառուցվում է տրամաչափման գրաֆիկ 
որտեղ Հետ- սահմանվում է համակենտրոնացում.
րդ նյութը հղման լուծույթում: Սովորաբար նման գրաֆիկը ուղիղ գիծ է։
Այնուհետև վերլուծված լուծույթը ներմուծվում է էլեկտրաքիմիական բջիջ (խցիկը թորած ջրով լվանալուց հետո) և չափվում է բջջի EMF-ը: Ըստ տրամաչափման աղյուսակի՝ գտեք 
, որտեղ է անալիտի կոնցենտրացիան վերլուծված լուծույթում:
. Ստանդարտ ավելացման մեթոդ.Վերլուծված լուծույթի հայտնի ծավալը V(X) կոնցենտրացիայով ներմուծվում է էլեկտրաքիմիական բջիջ և չափվում է բջջի EMF-ը: Այնուհետև նույն լուծույթում ավելացվում է ճշգրիտ չափված փոքրստանդարտ լուծույթի ծավալը հայտնի, մինչև
անալիտի բավականաչափ բարձր կոնցենտրացիան և կրկին որոշել բջջի EMF-ը:
Հաշվեք անալիտի կոնցենտրացիան վերլուծված լուծույթում ըստ (17) բանաձևի.
(17)
որտեղ - երկու չափված EMF արժեքների տարբերությունը; - էլեկտրոնների քանակը, որոնք ներգրավված են էլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ.
Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի կիրառում.Մեթոդը օգտագործվում է ջրածնի իոնների (pH լուծույթներ), անիոնների, մետաղական իոնների (իոնոմետրիա) կոնցենտրացիան որոշելու համար։
Ուղղակի պոտենցիոմետրիա օգտագործելիս կարևոր դեր է խաղում համապատասխան ցուցիչ էլեկտրոդի ընտրությունը և հավասարակշռության ներուժի ճշգրիտ չափումը:
Լուծումների pH-ը որոշելիս որպես ցուցիչ էլեկտրոդներ օգտագործվում են էլեկտրոդներ, որոնց ներուժը կախված է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայից՝ ապակի, ջրածին, քինհիդրոն և մի քանի այլ: Առավել հաճախ օգտագործվող թաղանթային ապակե էլեկտրոդը շրջելի է ջրածնի իոնների նկատմամբ: Նման ապակե էլեկտրոդի ներուժը որոշվում է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայով, ուստի շղթայի EMF-ը, ներառյալ ապակե էլեկտրոդը որպես ցուցիչ, նկարագրվում է սենյակային ջերմաստիճանում հետևյալ հավասարմամբ.
որտեղ է հաստատունը Կկախված է թաղանթի նյութից, հղման էլեկտրոդի բնույթից:
Ապակե էլեկտրոդը թույլ է տալիս որոշել pH-ը pH 0-10 (հաճախ pH 2-10 միջակայքում) և ունի բարձր շրջելիություն և կայունություն շահագործման ընթացքում:
քինհիդրոն էլեկտրոդ,հաճախ օգտագործվում է ավելի վաղ, ռեդոքս էլեկտրոդ է, որի ներուժը կախված է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայից: Այն իրենից ներկայացնում է պլատինե մետաղալար՝ ընկղմված թթվային լուծույթի մեջ (սովորաբար HC1), որը հագեցած է քինհիդրոնով, քինոնի հավասարմոլեկուլային միացություն հիդրոքինոնով (մուգ կանաչ փոշի, մի փոքր լուծվող ջրում)։ Քինհիդրոն էլեկտրոդի սխեմատիկ նշանակումը.
Քինհիդրոնի էլեկտրոդի վրա տեղի է ունենում ռեդոքս ռեակցիա.
Քինհիդրոնի էլեկտրոդի ներուժը սենյակային ջերմաստիճանում նկարագրվում է բանաձևով.
Quinhydrone էլեկտրոդը թույլ է տալիս չափել լուծույթների pH-ը 0-8,5 pH միջակայքում: pH-ում< 0 хингидрон гидролитически расщепляется; при рН >8,5 հիդրոքինոնը, որը թույլ թթու է, մտնում է չեզոքացման ռեակցիայի մեջ։
Քինհիդրոնի էլեկտրոդը չպետք է օգտագործվի ուժեղ օքսիդացնող և վերականգնող նյութերի առկայության դեպքում:
Մեմբրանի իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդները օգտագործվում են իոնոմետրիայում՝ որպես տարբեր կատիոնների որոշման ցուցիչներ։
և այլն) և անիոններ 
,
և այլն):
Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի առավելությունները ներառում են չափումների պարզությունն ու արագությունը: Չափումները պահանջում են լուծույթների փոքր ծավալներ:
Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա
Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը վերլուծված լուծույթում անալիտի տիտրման համար օգտագործվող տիտրանի ծավալը որոշելու մեթոդ է՝ EMF-ը (տիտրման ընթացքում) չափելով՝ օգտագործելով ցուցիչ էլեկտրոդից և հղման էլեկտրոդից կազմված գալվանական միացում: Պոտենցիոմետրիկ տիտրման ժամանակ վերլուծված լուծույթը, որը գտնվում է էլեկտրաքիմիական խցում, տիտրվում է համապատասխան տիտրով, ամրացնելով տիտրման վերջը չափված շղթայի EMF-ի կտրուկ փոփոխությամբ՝ ցուցիչի էլեկտրոդի ներուժը, որը կախված է համապատասխան իոնների կոնցենտրացիան և կտրուկ փոխվում է համարժեքության կետում:
Տիտրման գործընթացում ցուցիչի էլեկտրոդի ներուժի փոփոխությունը չափվում է կախված ավելացված տիտրանի ծավալից: Ստացված տվյալների հիման վրա կառուցվում է պոտենցիոմետրիկ տիտրման կոր, և այս կորից որոշվում է վառելիքի բջիջում սպառված տիտրանի ծավալը:
Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը չի պահանջում վառելիքի բջիջի մոտ գույնը փոխող ցուցիչների օգտագործում:
Էլեկտրոդների զույգը (տեղեկատու էլեկտրոդ և ցուցիչ էլեկտրոդ) կազմված է այնպես, որ ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժը կախված է տիտրման ընթացքում տեղի ունեցող ռեակցիայի մեջ ներգրավված կամ ձևավորված իոնների կոնցենտրացիայից: Տիտրման ժամանակ հղման էլեկտրոդի պոտենցիալը պետք է մշտական մնա: Երկու էլեկտրոդներն էլ տեղադրվում են անմիջապես էլեկտրաքիմիական խցում կամ տեղադրվում են առանձին անոթներում՝ հաղորդիչ լուծույթներով (ցուցանիշի էլեկտրոդը՝ վերլուծված լուծույթում), որոնք միացված են անտարբեր էլեկտրոլիտով լցված էլեկտրոլիտիկ կամրջով։
Տիտրանտը ավելացվում է հավասար չափաբաժիններով՝ ամեն անգամ չափելով պոտենցիալ տարբերությունը: Տիտրման վերջում (վառելիքի բջիջի մոտ) տիտրիչը ավելացվում է կաթիլաբար՝ չափելով նաև պոտենցիալ տարբերությունը տիտրիչի հաջորդ մասը ավելացնելուց հետո:
Էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ տարբերությունը չափվում է բարձր դիմադրության պոտենցիոմետրերի միջոցով:
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման կորեր
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման կորը էլեկտրաքիմիական բջիջի EMF-ի փոփոխության գրաֆիկական ներկայացումն է՝ կախված ավելացված տիտրման ծավալից:
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման կորերը կառուցված են տարբեր կոորդինատներով.
Տիտրման կորերը կոորդինատներով 
, երբեմն նման կորերը կոչվում են ինտեգրալ տիտրման կորեր;
Դիֆերենցիալ տիտրման կորեր - կոորդինատներով
Գրանի տիտրման կորերը՝ կոորդինատներով
որտեղ է պոտենցիոմետրիկ բջիջի EMF-ը, 
- ավելացված ծավալ -
th titrant, դա պոտենցիալի փոփոխությունն է, որը համապատասխանում է տիտրման ավելացմանը:
Նկ. 3-8-ը սխեմատիկորեն ցույց են տալիս պոտենցիոմետրիկ տիտրման կորերի տարբեր տեսակներ:
Ըստ կառուցված տիտրման կորերի՝ որոշվում է տիտրման ծավալը
FC-ում, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 3-8. Տիտրանտի ծավալը 
ավելացվել է ՖԿ-ին, հնարավոր է որոշել
ոչ միայն գրաֆիկորեն, այլև հաշվարկով ըստ բանաձևի (18).
որտեղ է ավելացված տիտրանի ծավալը, որը համապատասխանում է TE-ից առաջ վերջին չափմանը, ավելացված տիտրանի ծավալն է, որը համապատասխանում է TE-ից հետո առաջին չափմանը.
Բրինձ. 3-8.Պոտենցիոմետրիկ տիտրման կորերի տեսակները (E - չափված EMF, - ավելացված տիտրման ծավալը, 
- տիտրանի ծավալը, ժամը-
ավելացված է համարժեքության կետում). ա - տիտրման կորը կոորդինատներով 
; b, c - դիֆերենցիալ տիտրման կորեր; դ - տիտրման կորը ըստ Gran մեթոդի
Աղյուսակ 3-9-ը, որպես օրինակ (դեղագրագիր), ցույց է տալիս պոտենցիոմետրիկ տիտրման ընթացքում որոշումների և հաշվարկների արդյունքները:
Հաշվեք արժեքը (18) բանաձևով Վ(TE) օգտագործելով աղյուսակի տվյալները: 3-9. Ակնհայտ է, որ առավելագույն արժեքը 
= 1000. Հետևաբար, = 5.20 և = 5.30; = 720, .= -450: Այստեղից.
Աղյուսակ 3-9.Պոտենցիոմետրիկ տիտրման արդյունքների մշակման օրինակ
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման կիրառում.Մեթոդը ունիվերսալ է, այն կարող է օգտագործվել տիտրման ավարտը ցույց տալու համար բոլոր տեսակի տիտրումներում՝ թթու-բազային, ռեդոքս, կոմպլեքսաչափական, տեղումներ, տիտրում ոչ ջրային միջավայրերում: Որպես ցուցիչ օգտագործվում են ապակի, սնդիկ, իոն-սելեկտիվ, պլատինե, արծաթե էլեկտրոդներ, իսկ որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ՝ կալոմել, արծաթի քլորիդ, ապակե էլեկտրոդներ։
Մեթոդն ունի բարձր ճշգրտություն, բարձր զգայունություն; թույլ է տալիս տիտրում պղտոր, գունավոր, ոչ ջրային միջավայրում, խառնուրդի բաղադրիչների առանձին որոշում մեկ վերլուծված լուծույթում, օրինակ, քլորիդի և յոդի իոնների առանձին որոշում արգենտոմետրիկ տիտրման ժամանակ:
Բազմաթիվ բուժիչ նյութեր վերլուծվում են պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդներով, օրինակ՝ ասկորբինաթթու, սուլֆա դեղամիջոցներ, բարբիթուրատներ, ալկալոիդներ և այլն։
«Պոտենցիոմետրիկ վերլուծություն» թեմայով լաբորատոր պարապմունքների համար ինքնապատրաստման առաջադրանք
Թեմայի ուսումնասիրության նպատակը
Հիմք ընդունելով պոտենցիոմետրիկ վերլուծության տեսության գիտելիքները և գործնական հմտությունների զարգացումը, սովորեք ողջամտորեն ընտրել և գործնականում կիրառել ուղղակի պոտենցիոմետրիայի և պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդները նյութի քանակական որոշման համար. կարողանալ իրականացնել պոտենցիոմետրիկ վերլուծության արդյունքների վիճակագրական գնահատում.
Թիրախներ
1. Սովորեք քանակականացնել լուծույթում ֆտորիդի իոնի պարունակությունը ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով՝ օգտագործելով ֆտոր ընտրող էլեկտրոդ:
2. Սովորեք քանակականացնել նովոկաինի զանգվածային բաժինը դեղամիջոցում պոտենցիոմետրիկ տիտրման միջոցով:
Թեմայի ուսումնասիրությանը նվիրված է երկու լաբորատոր սեանս։ Մեկ դասի ընթացքում ուսանողները կատարում են առաջին լաբորատոր աշխատանքը և լուծում բնորոշ հաշվարկային խնդիրներ պոտենցիոմետրիկ վերլուծության հիմնական բաժիններում. մեկ այլ դասում սովորողները կատարում են երկրորդ լաբորատոր աշխատանքը: Դասերի հաջորդականությունը իրականում նշանակություն չունի։
Մատենագիտություն
1. Դասագիրք. - Գիրք 2, գլուխ 10. - S. 447-457; 493-507; 510-511 թթ.
2.Խարիտոնով Յու.Յա. Գրիգորիևա Վ.Յու.Օրինակներ և առաջադրանքներ անալիտիկ քիմիայում - Մ.: GEOTAR-Media, 2007. - P. 214-225; 245-259; 264-271 թթ.
3. Դասախոսություններ՝ «Պոտենցիոմետրիկ անալիզ» թեմայով։
4.Էֆրեմենկո Օ.Ա.Պոտենցիոմետրիկ անալիզ - M. MMA im. ՆՐԱՆՔ. Սեչենով, 1998 թ.
Պետք է իմանալ աշխատանքի համար
1. Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեթոդների սկզբունքը. Ներնստի հավասարումը.
2. Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեթոդների բազմազանություն:
3. Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի տեղադրման դիագրամ:
4. Ցուցանիշային էլեկտրոդներ և հղումային էլեկտրոդներ, որոնք օգտագործվում են ուղղակի պոտենցիոմետրիայում:
5. Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով նյութի կոնցենտրացիան որոշելու էությունը չափորոշիչ գրաֆիկի միջոցով:
6. Ֆտորի սելեկտիվ էլեկտրոդի օգտագործմամբ լուծույթում ֆտորիդի իոնի պարունակությունը ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով որոշելու էությունը:
Պետք է կարողանա աշխատել
1. Հաշվե՛ք նյութի ստանդարտ լուծույթ պատրաստելու համար նմուշի զանգվածը:
2. Պատրաստել ստանդարտ լուծույթներ նոսրացման մեթոդով:
3. Կառուցեք տրամաչափման գրաֆիկներ և օգտագործեք դրանք նյութի քանակական որոշման համար:
Հարցեր ինքնաքննության համար
1. Ի՞նչ սկզբունքով է դրված ուղղակի պոտենցիոմետրիայի մեթոդը:
3. Ի՞նչ էլեկտրաքիմիական պարամետր է չափվում նյութն ուղղակի պոտենցիոմետրիայով որոշելիս:
4. Տրե՛ք տեղադրման սխեման՝ ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով նյութի որոշման համար:
5. Ի՞նչ էլեկտրոդներ են կոչվում ցուցիչ: Նշե՛ք առավել հաճախ օգտագործվող ցուցիչի իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդները:
6. Ո՞ր էլեկտրոդներն են կոչվում տեղեկատու էլեկտրոդներ: Ո՞ր տեղեկատու էլեկտրոդն է ընդունված որպես միջազգային ստանդարտ: Ինչպե՞ս է այն դասավորված: Նշեք առավել հաճախ օգտագործվող տեղեկատու էլեկտրոդները: Ինչպես են դրանք դասավորված.
ա) հագեցած կալոմելի էլեկտրոդ;
բ) հագեցած արծաթի քլորիդ էլեկտրոդ.
7. Ո՞րն է չափաբերման կորի մեթոդով նյութի պոտենցիոմետրիկ որոշման էությունը:
8. Անվանե՛ք որոշված կոնցենտրացիաների միջակայքը և տոկոսային (հարաբերական) սխալը նյութն ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով որոշելիս:
9. Ի՞նչ սկզբունքի հիմքում ընկած է ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով ֆտորի իոնի որոշումը: Թվարկե՛ք վերլուծության հիմնական փուլերը:
Լաբորատոր աշխատանք «Ֆտորի իոնի պարունակության որոշում լուծույթում՝ օգտագործելով ֆտոր սելեկտիվ էլեկտրոդ»
Օբյեկտիվ
Սովորեք կիրառել ուղղակի պոտենցիոմետրիայի մեթոդը՝ օգտագործելով իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդը նյութի քանակական որոշման համար՝ օգտագործելով տրամաչափման կորը:
Թիրախներ
1. Նատրիումի ֆտորիդի ստանդարտ լուծույթի պատրաստում, որի կոնցենտրացիան ճշգրիտ հավասար է նշվածին։
2. Նատրիումի ֆտորիդի մի շարք ստանդարտ լուծույթների նոսրացումով պատրաստում, որոնք բաղադրությամբ և իոնային ուժով նման են վերլուծված լուծույթին:
3. Գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժի (EMF) չափումը, որը կազմված է ցուցիչ ֆտորիդ ընտրովի էլեկտրոդից և արծաթի քլորիդի տեղեկատու էլեկտրոդից՝ որպես ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիայի ֆունկցիա:
4. Կալիբրացիոն գրաֆիկի կառուցում կոորդինատներում՝ «EMF – ֆտորի իոնի կոնցենտրացիայի ցուցիչ»։
5. Վերլուծված լուծույթում ֆտորիդի իոնի պարունակության որոշում՝ տրամաչափման գրաֆիկի միջոցով:
նյութական աջակցություն
Ռեակտիվներ
1. Նատրիումի ֆտորիդ, քիմիապես մաքուր
2. Ացետատի բուֆերային լուծույթ, pH ~6:
3. Թորած ջուր. Ապակյա իրեր
1. Ծավալային կոլբա 100 մլ-ի համար - 1 հատ:
2. Ծավալային կոլբ 50 մլ - 6 հատ:
3. 5 մլ չափիչ խողովակ - 1 հատ.
4. Քիմիական ապակի 200-250 մլ - 1 հատ:
5. Քիմիական ապակի 50 մլ - 2 հատ:
6. Բաքս - 1 հատ.
7. Ձագար - 1 հատ.
8. Ապակի փայտիկ - 1 հատ.
9. Լվացքի շիշը 250 կամ 500 մլ - 1 հատ:
Սարքեր
2. Ցուցանիշի էլեկտրոդ, ֆտորիդ ընտրովի: Գործելուց առաջ ֆտորիդային էլեկտրոդը 1-2 ժամ պահում են նատրիումի ֆտորիդի 0,01 մոլ/լ լուծույթում։
3. Տեղեկատվական էլեկտրոդ, օժանդակ լաբորատոր արծաթի քլորիդ EVL-IMZ կամ նմանատիպ: Գործելուց առաջ արծաթի քլորիդի էլեկտրոդը կողային անցքով լցվում է կենտրոնացված, բայց չհագեցած, մոտավորապես 3 մոլ/լ, կալիումի քլորիդի լուծույթով: Կալիումի քլորիդի հագեցած լուծույթ օգտագործելիս աղի բյուրեղացումը հնարավոր է անմիջապես չափված լուծույթի հետ էլեկտրոդի շփման գոտու մոտ, ինչը կանխում է հոսանքի անցումը և հանգեցնում է չափիչ սարքի անվերարտադրելի ընթերցումների: Էլեկտրոդը 3 մոլ/լ կալիումի քլորիդի լուծույթով լցնելուց հետո կողային անցքը փակում են ռետինե խցանով, էլեկտրոդը ընկղմում են նույն կոնցենտրացիայի կալիումի քլորիդի լուծույթի մեջ և պահում այս լուծույթում ~48 ժ։ , խրոցը պետք է հանվի էլեկտրոդի կողային անցքից։ Կալիումի քլորիդի լուծույթի արտահոսքի արագությունը էլեկտրոդի էլեկտրոլիտիկ բանալիով 20±5 °C ջերմաստիճանում կազմում է 0,3-3,5 մլ/օր։
4. Կանգնեք երկու էլեկտրոդների ամրացման համար:
5. Մագնիսական հարիչ.
Այլ նյութեր
1. Զտիչ թղթի շերտեր 3 5 սմ.
2. Գրաֆիկական թուղթ 912 սմ.
3. Քանոն.
Աշխատանքի էությունը
Ֆտորի իոնի որոշումը ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով հիմնված է գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժի չափման վրա, որտեղ ցուցիչ էլեկտրոդը ֆտորիդ ընտրող էլեկտրոդ է, իսկ հղման էլեկտրոդը՝ արծաթի քլորիդ կամ կալոմել՝ կախված կոնցենտրացիայից։ լուծույթում ֆտորիդի իոններ.
Ֆտորիդային էլեկտրոդի զգայուն մասը (նկ. 3-9) լանթանի (III) ֆտորիդի մեկ բյուրեղի թաղանթ է, որն ակտիվացված է եվրոպիումով (II):
Բրինձ. 3-9.Ֆտորի ընտրովի էլեկտրոդի սարքի սխեման. 1 - մեկ բյուրեղյա թաղանթ 
2 - ներքին կես տարր (սովորաբար արծաթի քլորիդ-
ny); 3 - մշտական իոնային ակտիվությամբ ներքին լուծույթ (0.01 մոլ/լ իմոլ/լ); 4 - էլեկտրոդի մարմին; 5 - մետաղալար էլեկտրոդը չափիչ սարքին միացնելու համար
Ֆտորի էլեկտրոդի հավասարակշռության ներուժը, անիոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների համար Nernst հավասարման համաձայն, կախված է լուծույթում ֆտորիդի իոնի ակտիվությունից (կենտրոնացումից).
(19) կամ 25°C ջերմաստիճանում:
(20)
որտեղ է ֆտորիդային էլեկտրոդի ստանդարտ ներուժը, V; 
-
համապատասխանաբար ակտիվություն, ակտիվության գործակից, լուծույթում ֆտորի իոնի մոլային կոնցենտրացիան։
(20) հավասարման աջ կողմի առաջին անդամը հաստատուն արժեք է: Մոտավորապես նույն իոնային ուժ ունեցող լուծույթների համար ֆտորիդի իոնի ակտիվության գործակիցը և, հետևաբար, (20) հավասարման աջ կողմում գտնվող երկրորդ անդամը նույնպես հաստատուն արժեք է: Այնուհետև Ներնստի հավասարումը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ.
Ե= const - 0.0591gc (F -) = const + 0.059pF, (21)
որտեղ pF \u003d -1gc (F -) լուծույթում ֆտորի իոնի կոնցենտրացիայի ցուցանիշն է:
Այսպիսով, ժամը մշտական իոնային ուժլուծումներ, ֆտորիդային էլեկտրոդի հավասարակշռության ներուժը գծայինորեն կախված է ֆտորի իոնի կոնցենտրացիայից: Նման կախվածության առկայությունը հնարավորություն է տալիս որոշել ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիան՝ օգտագործելով տրամաչափման գրաֆիկը, որը գծագրված է կոորդինատներում։ 
նատրիումի ֆտորիդի մի շարք ստանդարտ լուծույթների համար, որոնք բաղադրությամբ և իոնային ուժով նման են վերլուծված լուծույթին:
Ֆտորիդային էլեկտրոդը օգտագործվում է pH-ի 5-9 միջակայքում, քանի որ pH-ում< 5 наблюдается неполная ионизация или образование 
իսկ pH > 9-ում` էլեկտրոդի նյութի փոխազդեցությունը հիդրօքսիդի հետ.
Մշտական pH արժեքը պահպանելու և ստանդարտ և վերլուծված լուծույթներում հաստատուն իոնային ուժ ստեղծելու համար սովորաբար օգտագործվում է բուֆերային լուծույթ (օրինակ՝ ացետատ կամ ցիտրատ): Կոմպլեքս աղի բաղադրությամբ լուծույթները վերլուծելիս բուֆերային լուծույթը ծառայում է նաև օտար կատիոնների խանգարող ազդեցությունը վերացնելուն՝ դրանք կապելով կայուն ացետատի, ցիտրատի կամ այլ բարդ միացությունների մեջ: Նույն նպատակով բուֆերային լուծույթում ներմուծվում են լրացուցիչ բարդացնող նյութեր (օրինակ՝ EDTA):
Ֆտորիդային էլեկտրոդի միջոցով որոշման ընտրողականությունը շատ բարձր է. խանգարում է միայն հիդրօքսիդի իոններին և այն մի քանի կատիոններին, որոնք ֆտորիդ իոնով ավելի կայուն բարդ միացություններ են կազմում, քան բուֆերային լուծույթի բաղադրիչներին 
Ֆտորիդի իոնի որոշված կոնցենտրացիաների շրջանակը շատ լայն է՝ 10 -6-ից մինչև 1 մոլ/լ; այս դեպքում որոշման տոկոսային սխալը ±2% է:
Ֆտորի սելեկտիվ էլեկտրոդը լայնորեն օգտագործվում է տարբեր առարկաների վերլուծության մեջ՝ խմելու ջուր, դեղագործական արտադրանք, կենսաբանական նյութեր, շրջակա միջավայրի աղտոտվածության վերահսկում և այլն:
Քանի որ նատրիումի ֆտորիդի լուծույթները, որոնք չեն պարունակում օտար իոններ, վերլուծվում են այս աշխատանքում, բուֆերային լուծույթը կարող է բաց թողնել: Այս դեպքում պետք է ակնկալել տրամաչափման կորի մի փոքր շեղում գծային կախվածությունից, քանի որ ֆտորի իոնի կոնցենտրացիայի ավելացմամբ ստանդարտ լուծույթներում իոնային ուժը մեծանում է, և ֆտորի իոնի ակտիվության գործակիցը հաստատուն չի մնում։ .
Աշխատանքային կարգ
1. (տե՛ս Հավելված 1):
2. Ծանոթություն նպատակին, շահագործման սկզբունքին և «Ունիվերսալ իոնաչափ EV-74» (կամ նմանատիպ սարքի) շահագործման հրահանգին (տես հավելվածներ 2, 3):
3.
ՈՒՇԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ.Այս աշխատանքում նախատեսվում է EV-74 տեսակի իոնոմերի օգտագործում։ Տարբեր տեսակի սարքեր օգտագործելիս անհրաժեշտ է տալ դրանց լրացուցիչ նկարագրությունը:
3.1. Գալվանական բջիջը հավաքվում է ցուցիչ ֆտորիդ ընտրովի էլեկտրոդից և արծաթի քլորիդի հղման էլեկտրոդից:
ՈՒՇԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ.Իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների հետ աշխատելիս պետք է ուշադրություն դարձնել, որպեսզի չվնասվի էլեկտրոդի աշխատանքային մակերեսը` թաղանթը, որը պետք է լինի հարթ, առանց քերծվածքների և նստվածքների:
Նախքան տեղադրումը, ֆտորիդային էլեկտրոդը ուժեղ թափահարում է բժշկական ջերմաչափի նման՝ այն պահելով ուղղահայաց դիրքում՝ թաղանթը ներքև։ Դա արվում է դրսից անտեսանելի օդային փուչիկները հեռացնելու համար, որոնք կարող են առաջանալ մեմբրանի մակերեսի և էլեկտրոդի ներքին լուծույթի միջև (տես նկ. 3-9) և հանգեցնել հաշվիչի ցուցումների անկայունության։
Ֆտորային էլեկտրոդը ամրագրված է հենակետային էլեկտրոդի կողքին:
ՈՒՇԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ.Եռոտանի էլեկտրոդները ամրացնելու համար նախատեսված կրիչները սովորաբար նախապես տեղադրվում են պատշաճ կերպով. խորհուրդ չի տրվում փոխել նրանց դիրքորոշումը։ Ֆտորի էլեկտրոդը ամրացնելու կամ խցում լուծույթը փոխելու համար մագնիսական խառնիչը նախ պետք է զգուշորեն հանել խցի տակից։
Ամրագրելիս ֆտորիդային էլեկտրոդը ներքևից բերվում է եռոտանի ոտքի մեջ, որպեսզի դրա ստորին ծայրը նույն մակարդակի վրա լինի հղման էլեկտրոդի ստորին ծայրի հետ: Էլեկտրոդը միացված է իոնաչափին «Change» վարդակից, որը գտնվում է սարքի հետևի վահանակի վրա (Հավելված 3, էջ 1.1): Հղման էլեկտրոդը պետք է միացված լինի իոնաչափին Aux վարդակի միջոցով:
Էլեկտրոդները բազմիցս ողողվում են լվացքի մեքենայի թորած ջրով 200-250 մլ տարողությամբ բաժակի վրա, որից հետո էլեկտրոդների տակ դրվում է 50 մլ տարողությամբ բաժակ թորած ջրով, որը տեղադրվում է էլեկտրոդի կենտրոնում: մագնիսական խառնիչի սեղան. Պատշաճ ամրացված էլեկտրոդները չպետք է դիպչեն պատերին և հատակին
մի բաժակ, ինչպես նաև մագնիսական ձող, որը հետագայում օգտագործվում է լուծույթը խառնելու համար։
3.2. Իոնաչափը միացված է ցանցին ուսուցչի հսկողության ներքո՝ ղեկավարվելով սարքի հրահանգների ձեռնարկով (Հավելված 3, կետեր 1.2-1.7): Թույլ տվեք, որ գործիքը տաքանա 30 րոպե:
4. Նատրիումի ֆտորիդի ստանդարտ 0,1000 մոլ/լ լուծույթի պատրաստում. 0,0001 գ ճշգրտությամբ հաշվարկեք նատրիումի ֆտորիդի նմուշի զանգվածը, որն անհրաժեշտ է 100 մլ 0,1000 մոլ/լ լուծույթի պատրաստման համար՝ համաձայն բանաձևի.
որտեղ s, - համապատասխանաբար, նատրիումի ֆտորիդի ստանդարտ լուծույթի մոլային կոնցենտրացիան (մոլ / լ) և ծավալը (լ), - նատրիումի ֆտորիդի մոլային զանգվածը, գ/մոլ.
Անալիտիկ հաշվեկշռի վրա, ± 0,0002 գ ճշգրտությամբ, նախ կշռում են մաքուր և չոր կշռող շիշը, այնուհետև այս կշռող շշում կշռում են քիմիապես մաքուր նմուշը: նատրիումի ֆտորիդ, որի զանգվածը պետք է ճշգրիտ հաշվարկվի.
Վերցված նմուշը քանակապես տեղափոխվում է 100 մլ տարողությամբ ծավալային կոլբայի մեջ չոր ձագարի միջոցով՝ աղի մասնիկները լվանալով շշի և ձագարի պատերից ացետատի բուֆերային լուծույթով (pH ~ 6): Կշռման շշից լուծույթը լցվում է կոլբայի մեջ ապակե ձողի երկայնքով՝ այն հենելով կշռման շշի եզրին: Ստացվում է աղի ամբողջական տարրալուծում, որից հետո լուծույթի ծավալը բուֆերային լուծույթով ճշգրտվում է կոլբայի նշագծին։ Կոլբայի պարունակությունը խառնվում է։
5. Նատրիումի ֆտորիդի մի շարք ստանդարտ լուծույթների պատրաստում մշտական իոնային ուժով: 10-2, 10-3, 10-4, 10-5 և 10-6 մոլ/լ ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիայով մի շարք ստանդարտ լուծույթներ պատրաստվում են 50 մլ տարողությամբ ծավալային կոլբայի մեջ՝ 0,1000 ստանդարտից: մոլ / լ նատրիումի լուծույթ ֆտորիդի սերիական նոսրացումով բուֆերային լուծույթով:
Այսպիսով, 10-2 մոլ/լ լուծույթ պատրաստելու համար 5 մլ 0,1000 մոլ/լ նատրիումի ֆտորիդի լուծույթը դրվում է պիպետտով 50 մլ ծավալային կոլբայի մեջ, այս լուծույթի փոքր քանակությամբ 2-3 պիպետը ողողելուց հետո: անգամ լուծույթի ծավալը բուֆերային լուծույթով հասցնում են նշագծին, խառնում են կոլբայի պարունակությունը։ Նույն կերպ 10 -2 մոլ/լ լուծույթից պատրաստվում են 10 -3 մոլ/լ լուծույթ և այլն։ մինչեւ 10 -6 մոլ/լ նատրիումի ֆտորիդի լուծույթ։
6. Գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժի չափում` որպես ֆտորիդի իոնների կոնցենտրացիայի ֆունկցիա: 50 մլ տարողությամբ գավաթում պատրաստված ստանդարտ լուծույթները հաջորդաբար տեղադրվում են.
տրիում ֆտորիդը՝ սկսած ամենանոսրից, բաժակը չափված լուծույթով 2-3 անգամ ողողելուց հետո։ Ֆտորի և արծաթի քլորիդի էլեկտրոդների մակերեսը զգուշորեն չորացնում են ֆիլտրի թղթով, որից հետո էլեկտրոդները ընկղմվում են չափված լուծույթի մեջ, մագնիսական ձողը իջեցնում են, իսկ բջիջը տեղադրվում է մագնիսական խառնիչի սեղանի կենտրոնում։ Եթե կա ուսուցչի հրահանգ, ապա բացեք արծաթի քլորիդի էլեկտրոդի կողային անցքը՝ դրանից հանելով ռետինե խցանը։ Միացրեք մագնիսական խառնիչը և չափեք տարրի EMF-ը (ֆտորիդային էլեկտրոդի դրական պոտենցիալը)՝ օգտագործելով EV-74 իոնաչափը նեղ չափման միջակայքում՝ 14, ինչպես նշված է Հավելված 3-ում, p.p. 2.1-2.5. Չափումների արդյունքները մուտքագրված են աղյուսակում: 3-10։
Աղյուսակ 3-10.Գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժի չափման արդյունքները՝ որպես ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիայի ֆունկցիա
7. Կալիբրացիոն գրաֆիկի կառուցում:Աղյուսակի համաձայն. 3-10, տրամաչափման գծապատկերը կառուցված է միլիմետրային թղթի վրա՝ ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիան գծելով աբսցիսայի երկայնքով և տարրի EMF-ը միլիվոլտներով օրդինատի երկայնքով: (E, mV): Եթե կախվածությունը (21) բավարարված է, ապա ստացվում է ուղիղ գիծ, որի թեքության անկյան շոշափողը աբսցիսայի առանցքին 59 ± 2 մՎ է (25 °C-ում): Գրաֆիկը տեղադրվում է լաբորատոր ամսագրի մեջ:
8. Վերլուծված լուծույթում ֆտորիդի իոնի պարունակության որոշում՝ տրամաչափման գրաֆիկի միջոցով:Ֆտորիդ իոն պարունակող վերլուծված լուծույթը հրահանգիչից ստացվում է 50 մլ ծավալային կոլբայի մեջ: Լուծույթի ծավալը ճշգրտվել է նշագծին ացետատի բուֆերային լուծույթով: Կոլբայի պարունակությունը խառնվում է և ստացված լուծույթում չափվում է ֆտորիդից և արծաթի քլորիդ էլեկտրոդներից կազմված տարրի EMF-ը:
Չափումների վերջում փակեք արծաթի քլորիդի էլեկտրոդի անցքը ռետինե խցանով և անջատեք սարքը, ինչպես նշված է Հավելված 3-ի 2.6 կետում:
Ըստ տրամաչափման կորի, հայտնաբերվում է ֆտորի իոնի կոնցենտրացիայի ցուցիչը, որը համապատասխանում է վերլուծված լուծույթում տարրի EMF-ին, այնուհետև որոշվում է մոլային կոնցենտրացիան և լուծույթում ֆտորի իոնի պարունակությունը հաշվարկվում է բանաձևով.
որտեղ 
- վերլուծված լուծույթում ֆտորիդի իոնի տիտրը, գ/մլ; - մոլային-
Ֆտորիդի իոնի իոնային կոնցենտրացիան, որը հայտնաբերվել է տրամաչափման կորի միջոցով, մոլ/լ; 
- ֆտորիդի իոնի մոլային զանգված, գ/մոլ.
Տիտրի հաշվարկն իրականացվում է երեք նշանակալի թվերի ճշգրտությամբ.
9. Վերլուծված լուծույթում ֆտորիդի իոնի պարունակության որոշում՝ ըստ տրամաչափման կորի հավասարման.Վերլուծված լուծման համար pF արժեքը կարելի է գտնել տրամաչափման գրաֆիկի հավասարումից, որն ավելի ճշգրիտ է թվում, քան տրամաչափման գրաֆիկի օգտագործումը: Այս հավասարումը նման է.
որտեղ 
սխեմաներ փորձարկման լուծույթով 
;
շղթաներ = 0 -
հատվածը կտրված է ուղիղ գծով y առանցքի երկայնքով 
;
- անկյան շոշափող
ուղիղ գծի թեքություն դեպի x առանցքը.
որտեղ n- ստանդարտ լուծումների քանակը. Այս կերպ:
Ժամանակացույցի համաձայն որոշելով և հաշվարկելով 
հաշվել
ըստ բանաձևի.
Այնուհետև որոշեք մոլային կոնցենտրացիան և հաշվարկեք լուծույթում ֆտորի իոնի պարունակությունը՝ համաձայն վերը նշված բանաձևի:
թեստի հարցեր
1. Անվանեք գալվանական բջջի բաղադրիչները, որոնք օգտագործվում են լուծույթում ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիան (ակտիվությունը) որոշելու համար ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով:
2. Ի՞նչ մաթեմատիկական կախվածության հիմքում ընկած է լուծույթում ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիայի (ակտիվության) որոշումը ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով:
3. Նկարագրեք ֆտորիդ ընտրող էլեկտրոդի դիզայնը: Ի՞նչ գործոններից է կախված դրա ներուժը:
4. Ինչու՞ է անհրաժեշտ վերլուծված և ստանդարտ լուծույթներում ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիան ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով որոշել նույն իոնային ուժը:
5. Ո՞ր pH միջակայքն է օպտիմալ ֆտորիդի իոնը որոշելու համար՝ օգտագործելով ֆտորի սելեկտիվ էլեկտրոդ:
6. Ինչպե՞ս է աղի բարդ բաղադրությամբ լուծույթներում ֆտորիդի իոնը որոշելիս պահպանվում է օպտիմալ pH արժեքը և հաստատուն իոնային ուժը:
7. Ի՞նչ իոններ են խանգարում լուծույթում ֆտորիդի իոնի որոշմանը` օգտագործելով ֆտորի սելեկտիվ էլեկտրոդ: Ինչպե՞ս վերացնել դրանց խանգարող ազդեցությունը:
8. Թվարկե՛ք լուծույթում ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիան որոշելու հիմնական քայլերը պոտենցիոմետրիկ մեթոդով՝ չափաբերման կորի միջոցով:
9. Ի՞նչ կոորդինատներով է կառուցված տրամաչափման կորը ֆտորի իոնի կոնցենտրացիան ուղղակի պոտենցիոմետրիայով որոշելիս:
10. Որքա՞ն պետք է հավասար լինի կոորդինատներում գծված տրամաչափման գրաֆիկի անկյունային գործակիցին (լանջի շոշափողին). 
Նատրիումի ֆտորիդի ստանդարտ լուծույթների համար նույն իոնային ուժգնությամբ 25 °C ջերմաստիճանում.
11. Ինչպես հաշվարկել լուծույթում ֆտորիդի իոնի կոնցենտրացիան՝ օգտագործելով կոորդինատներով կառուցված տրամաչափման գրաֆիկի տվյալները 
եթե վերլուծված լուծույթում տարրի EMF-ն հայտնի է:
12. Ինչպե՞ս պատրաստել ստանդարտ լուծույթ նատրիումի ֆտորիդի բյուրեղային նյութից, որի կոնցենտրացիայով ճիշտ հավասար է նշվածին, օրինակ՝ 0,1000 մոլ/լ:
13. Ինչպե՞ս պատրաստել նատրիումի ֆտորիդի ստանդարտ լուծույթ ավելի խտացված լուծույթից:
14. Անվանեք որոշված կոնցենտրացիաների միջակայքը և տոկոսային սխալը ֆտորիդային իոնի որոշման ժամանակ՝ օգտագործելով ֆտորի ընտրովի էլեկտրոդ՝ օգտագործելով տրամաչափման կորի մեթոդը:
15. Անվանե՛ք ֆտոր-սելեկտիվ էլեկտրոդի կիրառման ոլորտները:
Դաս 2. Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա
Պետք է իմանալ աշխատանքի համար
1. Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեթոդների սկզբունքը. Ներնստի հավասարումը. Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեթոդների բազմազանություն.
2. Պոտենցիոմետրիկ տիտրման տեղադրման սխեմատիկ դիագրամ:
3. Պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեջ օգտագործվող ցուցիչ էլեկտրոդներ՝ կախված տիտրման ռեակցիայի տեսակից. տեղեկատու էլեկտրոդներ.
4. Պոտենցիոմետրիկ տիտրում համարժեքության կետը նշելու մեթոդներ:
5. Պոտենցիոմետրիկ տիտրման առավելությունները տիտրաչափական վերլուծության նկատմամբ՝ համարժեք կետի տեսողական ցուցումով:
6. Նովոկաինի որոշման էությունը պոտենցիոմետրիկ տիտրացիայով.
Պետք է կարողանա աշխատել
1. Պատրաստեք վերլուծության ենթակա լուծույթը՝ լուծարելով փորձանմուշի կշռված մասը հստակ հայտնի զանգվածով:
2. Հաշվե՛ք նյութի զանգվածային բաժինը վերլուծված նմուշում՝ տիտրման արդյունքների հիման վրա:
3. Գրի՛ր տիտրման ժամանակ տեղի ունեցող ռեակցիայի հավասարումը:
Հարցեր ինքնաքննության համար
1. Ո՞ր սկզբունքն է ընկած պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդի հիմքում:
2. Ո՞ր հավասարումն է արտահայտում էլեկտրոդի ներուժի կախվածությունը լուծույթում պոտենցիալ որոշող բաղադրիչների կոնցենտրացիայից (ակտիվությունից):
3. Ի՞նչ էլեկտրաքիմիական պարամետր է չափվում նյութը պոտենցիոմետրիկ տիտրմամբ որոշելիս:
4. Սահմանել «ցուցանիշ էլեկտրոդ», «տեղեկատու էլեկտրոդ» տերմինները:
5. Ինչո՞վ է պայմանավորված գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժի կտրուկ փոփոխությունը (ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժը) տիտրացված լուծույթում համարժեք կետի մոտ:
6. Անվանե՛ք պոտենցիոմետրիկ տիտրման տվյալների հիման վրա համարժեքության կետի որոշման հայտնի մեթոդները:
7. Քիմիական ռեակցիաների ո՞ր տեսակների դեպքում կարող է օգտագործվել պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդը: Ինչ էլեկտրոդներ են օգտագործվում դրա համար:
8. Ո՞րն է պոտենցիոմետրիկ տիտրման առավելությունը համարժեք կետի տեսողական ցուցումով տիտրաչափական վերլուծության նկատմամբ:
9. Անվանե՛ք որոշված կոնցենտրացիաների միջակայքը և տոկոսային (հարաբերական) սխալը նյութը պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդով որոշելիս:
10. Ո՞ր քիմիական ռեակցիայի հիմքում ընկած է առաջնային անուշաբույր ամինո խումբ պարունակող նյութի որոշման հիմքը նիտրիմետրիկ տիտրման միջոցով: Ի՞նչ պայմաններ կան դրա համար։ Կիրառական ցուցանիշներ.
11. Ո՞ր սկզբունքն է ընկած պոտենցիոմետրիկ տիտրման միջոցով նովոկաինի որոշման հիմքում: Թվարկե՛ք վերլուծության հիմնական փուլերը:
Լաբորատոր աշխատանք «Նովոկաինի զանգվածային բաժնի որոշում պատրաստման մեջ»
Օբյեկտիվ
Սովորեք կիրառել պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդը նյութի քանակական որոշման համար:
Թիրախներ
1. Նովոկաինի մոտավոր պոտենցիոմետրիկ տիտրումը նատրիումի նիտրիտի լուծույթով:
2. Նովոկաինի ճշգրիտ պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա նատրիումի նիտրիտ լուծույթով:
3. Գտնելով պոտենցիոմետրիկ տիտրման վերջնակետը:
4. Նովոկաինի զանգվածային բաժնի հաշվարկը պատրաստուկում.
նյութական աջակցություն
Ռեակտիվներ
1. Նատրիումի նիտրիտ, ստանդարտ ~0,1 մոլ/լ լուծույթ։
2. Նովոկաին, փոշի։
3. Կալիումի բրոմիդ, փոշի։
4. Խտացված աղաթթու (= 1,17 գ/մլ):
5. Թորած ջուր։ Ապակյա իրեր
1. Ծավալային կոլբ, 100 մլ.
2. Ծավալային կոլբ, 20 մլ.
3. Բյուրետ 25 մլ.
4. Դիպլոմավորված գլան 20 մլ.
5. Բալոն 100 մլ.
6. 150 մլ տիտրման գավաթ.
7. Բուքս.
8. Ձագար.
9. Լվացեք շիշը 250 կամ 500 մլ.
Սարքեր
1. Ունիվերսալ իոնաչափ EV-74 կամ նմանատիպ:
2. Պլատինե ցուցիչ էլեկտրոդ ETPL-01 M կամ նմանատիպ:
3. Տեղեկատվական էլեկտրոդ, օժանդակ լաբորատոր արծաթի քլորիդ EVL-1MZ կամ նմանատիպ:
Արծաթի քլորիդի էլեկտրոդի պատրաստում շահագործման համար - տես վերևում, նախորդ լաբորատոր աշխատանքը:
4. Կանգնեք երկու էլեկտրոդի և բյուրետի ամրացման համար:
5. Մագնիսական հարիչ.
6. Անալիտիկ հավասարակշռություն քաշի հետ:
7. Տեխնոքիմիական կշեռք քաշով.
Այլ նյութեր.տե՛ս «Նյութական աջակցություն» նախորդ աշխատանքում։
Աշխատանքի էությունը
Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը հիմնված է տիտրման ընթացքում ցուցիչի էլեկտրոդի ներուժի կտրուկ փոփոխությամբ (ցատկով) համարժեք կետի ցուցման վրա։
Նովոկաինը` առաջնային անուշաբույր ամինո խումբ պարունակող նյութ, որոշելու համար օգտագործվում է նիտրիմետրիկ տիտրման մեթոդը, ըստ որի նովոկաինը տիտրվում է նատրիումի նիտրիտի ստանդարտ 0,1 մոլ/լ լուծույթով աղաթթվային միջավայրում` կալիումի բրոմիդի առկայությամբ (արագացնում է): ռեակցիան) 18-20 °C-ից ոչ ավելի ջերմաստիճանում Նման պայմաններում տիտրման ռեակցիան ընթանում է քանակապես և բավականին արագ.
Դիազոտացման ռեակցիայի ընթացքը վերահսկվում է ցուցիչ պլատինե էլեկտրոդի միջոցով, որը համապատասխան հղման էլեկտրոդի հետ միասին (արծաթի քլորիդ կամ կալոմել) ընկղմվում է տիտրացված լուծույթի մեջ և չափվում է էլեկտրաշարժիչ ուժը: 
տարրը կախված
ավելացված տիտրանի ծավալի արժեքը
Ցուցանիշի էլեկտրոդի ներուժը ըստ Ներնստի հավասարման կախված է տիտրման ռեակցիայի մեջ ներգրավված նյութերի կոնցենտրացիայից (ակտիվությունից): Համարժեքության կետի մոտ (TE) կտրուկ փոխվում է պոտենցիալ որոշող նյութերի կոնցենտրացիան, որն ուղեկցվում է ցուցիչ էլեկտրոդի պոտենցիալի կտրուկ փոփոխությամբ (ցատկով): Տարրի EMF-ը որոշվում է ցուցիչի էլեկտրոդի և հղման էլեկտրոդի միջև պոտենցիալ տարբերությամբ: Քանի որ հղման էլեկտրոդի պոտենցիալը պահպանվում է անփոփոխ, ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժի ցատկումը առաջացնում է բջիջի EMF-ի կտրուկ փոփոխություն, ինչը ցույց է տալիս TE-ի ձեռքբերումը: TE-ի որոշման ավելի մեծ ճշգրտության համար տիտրիչը ավելացվում է կաթիլաբար տիտրման վերջում:
Գրաֆիկական մեթոդներ, որոնք սովորաբար օգտագործվում են TE-ն գտնելու համար, այս դեպքում դժվար թե նպատակահարմար է օգտագործել, քանի որ տիտրման կորը գծագրված է կոորդինատներում 
, ասիմետրիկ է TE-ի նկատմամբ; Բավականին դժվար է FC հիմնել բավականաչափ բարձր ճշգրտությամբ:
Պոտենցիոմետրիկ տիտրման միջոցով դեղամիջոցում նովոկաինի որոշման տոկոսային սխալը չի գերազանցում 0,5%-ը:
Նովոկաինի որոշման նման, պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդը կարող է օգտագործվել որոշելու համար շատ այլ օրգանական միացություններ և դեղամիջոցներ, որոնք պարունակում են առաջնային անուշաբույր ամինո խումբ, օրինակ՝ սուլֆացիլ, նորսուլֆազոլ, p-aminobenzoic թթու ածանցյալներ և այլն:
Նշում.Դիազոտիզացման ռեակցիան ընթանում է դանդաղ։ Տարբեր գործոններ ազդում են դրա արագության վրա. Թթվայնության բարձրացումը հանգեցնում է ռեակցիայի արագության նվազմանը, հետևաբար, տիտրման ժամանակ փորձում են խուսափել աղաթթվի մեծ ավելցուկից։ Ռեակցիան արագացնելու համար ռեակցիայի խառնուրդին ավելացնում են կալիումի բրոմիդ։ Ջերմաստիճանը ունի ընդհանուր ազդեցություն
ռեակցիայի արագության վրա. ջերմաստիճանի բարձրացումը 10 °C-ով հանգեցնում է արագության աճի մոտ 2 անգամ: Այնուամենայնիվ, տիտրումը, որպես կանոն, իրականացվում է 18-20 °C-ից ոչ բարձր, իսկ շատ դեպքերում նույնիսկ ավելի ցածր ջերմաստիճանում, երբ ռեակցիայի խառնուրդը սառչում է մինչև 0-10 °C, քանի որ դիազո միացությունները ձևավորվում են որպես ռեակցիայի արդյունքը անկայուն է և քայքայվում է ավելի բարձր ջերմաստիճանում:
Դիազոտացման ռեակցիայի միջոցով տիտրումը կատարվում է դանդաղ՝ սկզբում 1-2 մլ/րոպե արագությամբ, իսկ տիտրման վերջում՝ 0,05 մլ/րոպե:
Աշխատանքային կարգ
ՈՒՇԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ.Այս աշխատանքը նախատեսում է EV-74 ունիվերսալ իոնաչափի օգտագործումը: Տարբեր տեսակի սարքեր օգտագործելիս անհրաժեշտ է լրացուցիչ տալ դրանց նկարագրությունը լաբորատոր ուղեցույցներում:
1. Ծանոթություն «Էլեկտրական սարքերի հետ աշխատելու անվտանգության հրահանգներին»(տես Հավելված 1):
2. Ծանոթություն նպատակին, շահագործման սկզբունքին և «ԷՎ-74 ունիվերսալ իոնաչափի շահագործման հրահանգին»(տես Հավելվածներ 2, 3) կամ նմանատիպ սարք։
3. Չափումների համար իոնոմետրի պատրաստում:
3.1. Գալվանական բջիջը հավաքվում է ցուցիչ պլատինե էլեկտրոդից և արծաթի քլորիդի հղման էլեկտրոդից:
Պլատինի էլեկտրոդը ամրագրված է հենակետային էլեկտրոդի կողքին:
ՈՒՇԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ.Էլեկտրոդները և բյուրետները դարակաշարում պահելու համար նախատեսված կրիչները սովորաբար նախապես տեղադրվում են պատշաճ կերպով: Խորհուրդ չի տրվում փոխել նրանց դիրքորոշումը։ Որպեսզի պլատինե էլեկտրոդը ամրացվի կամ խցում լուծույթը փոխվի, մագնիսական խառնիչը նախ պետք է զգուշորեն հեռացնել խցի տակից:
Ամրագրելու համար պլատինե էլեկտրոդը ներքևից բերվում է եռոտանի ոտքի մեջ, որպեսզի դրա ստորին ծայրը մի փոքր ավելի բարձր լինի (մոտ 0,5 սմ-ով), քան հղման էլեկտրոդի ստորին ծայրը: Ցուցանիշի էլեկտրոդը միացված է իոնաչափին «Փոփոխություն» վարդակից, որը գտնվում է սարքի հետևի վահանակի վրա (տես Հավելված 3, պարբերություն 1.1): Հղման էլեկտրոդը պետք է միացված լինի իոնաչափին Aux վարդակի միջոցով:
Էլեկտրոդները բազմիցս լվանում են լվացքի շշից թորած ջրով 200-250 մլ բաժակի վրա, որից հետո էլեկտրոդների տակ դրվում է թորած ջրով 150 մլ բաժակ, որը դրվում է մագնիսական հարիչի սեղանի կենտրոնում: Պատշաճ ամրացված էլեկտրոդները չպետք է դիպչեն ապակու պատերին և հատակին, ինչպես նաև մագնիսական ձողին, որը հետագայում օգտագործվում է լուծույթը խառնելու համար:
3.2. Իոնոմերը ներառված է ցանցում ուսուցչի հսկողության ներքողեկավարվելով սարքի շահագործման հրահանգներով (Հավելված 3, կետեր 1.2-1.7): Թույլ տվեք, որ գործիքը տաքանա 30 րոպե:
4. Նովոկաինի վերլուծված լուծույթի պատրաստում. 2 մոլ/լ աղաթթվի լուծույթում պատրաստել նովոկաինի մոտավորապես 0,05 մոլ/լ լուծույթ։ Դրա համար դեղամիջոցի մոտ 0,9 գ (նմուշը կշռում են կշռման շշի մեջ ± 0,0002 գ ճշգրտությամբ անալիտիկ հավասարակշռության վրա) տեղադրվում է 100 մլ ծավալային կոլբայի մեջ, 20-30 մլ թորած ջուր, 16,6 մլ: ավելացվում է աղաթթվի խտացված լուծույթ (= 1,17 գ/մլ): Խառնուրդը խառնում են այնքան ժամանակ, մինչև դեղամիջոցն ամբողջությամբ լուծվի, լուծույթի ծավալը թորած ջրով հարմարեցնում են նշագծին, խառնում են կոլբայի պարունակությունը։
5. Կողմնորոշման տիտրում. 150 մլ տարողությամբ բաժակում 20 մլ նովոկաինի վերլուծված լուծույթը դրվում է պիպետտով, գլանով ավելացվում է 60 մլ թորած ջուր և մոտ 2 գ կալիումի բրոմիդ։ Էլեկտրոդները՝ ցուցիչ պլատինե և օժանդակ արծաթի քլորիդ, ընկղմվում են տիտրվող լուծույթի մեջ, մագնիսական ձողը իջեցվում է, և բջիջը տեղադրվում է մագնիսական խառնիչի սեղանի կենտրոնում: Եթե կա ուսուցչի հրահանգ, ապա բացեք արծաթի քլորիդի էլեկտրոդի կողային անցքը՝ դրանից հանելով ռետինե խցանը։ 25 մլ բյուրետը լցվում է 0,1 մոլ/լ նատրիումի նիտրիտի ստանդարտ լուծույթով և ամրացվում է եռոտանի մեջ, որպեսզի բյուրետի ստորին ծայրը իջեցվի բաժակի մեջ՝ դրա եզրից 1-2 սմ ցածր: Միացրեք մագնիսական խառնիչը: Ամբողջ տիտրման ընթացքում հարելը չի դադարում։
Սարքը ներառված է միլիվոլտմետրի ռեժիմում՝ դրական պոտենցիալները չափելու համար (+ mV): Մոտավոր տիտրման ժամանակ համակարգի EMF-ը չափվում է լայն տիրույթում (-119), ինչպես նշված է Հավելված 3-ում, p.p. 2.1-2.5, տիտրային լուծույթը ավելացվում է 1 մլ մասերում, ամեն անգամ չափելով համակարգի EMF-ն այն բանից հետո, երբ գործիքի ընթերցումը կայուն արժեք է ստանում:
Դիտարկվում է EMF-ի կտրուկ փոփոխություն (տիտրման ցատկ), այնուհետև ավելացվում է ևս 5-7 մլ տիտրանտ 1 մլ մասերում, և մեկը համոզվում է չափված արժեքի աննշան փոփոխության մեջ: Տիտրման վերջում անջատեք մագնիսական խառնիչը։ Չափումների արդյունքները մուտքագրված են աղյուսակում: 3-11։
Մոտավոր տիտրման արդյունքների հիման վրա որոշվում է տիտրողի ծավալը, որի ավելացումից հետո նկատվում է տիտրման թռիչք։ Այս ծավալը համարվում է տիտրման վերջնակետին (CTT) համապատասխան ծավալին մոտ:
Աղյուսակում. 3-11 օրինակ, մոտավոր տիտրման համար օգտագործվող տիտրման ծավալը 11 մլ է:
Աղյուսակ 3-11.Մոտավոր տիտրացիա (օրինակ)
Մոտավոր տիտրման արդյունքների հիման վրա կոորդինատներով կառուցվում է տիտրման կոր, նշվում է կորի ասիմետրիկ բնույթը, ինչը դժվարացնում է CTT-ի գրաֆիկորեն համապատասխան ճշգրտությամբ որոշելը:
6. Ճշգրիտ տիտրացիա.Վերլուծված նովոկաինի լուծույթի նոր մասը, թորած ջուրը, կալիումի բրոմիդը տեղադրվում են մաքուր 150 մլ բաժակի մեջ նույն քանակությամբ, ինչ մոտավոր տիտրման դեպքում: Էլեկտրոդները, որոնք նախապես լվացվել են թորած ջրով, ընկղմվում են լուծույթի մեջ, մագնիսական ձողը իջեցնում են, և մագնիսական խառնիչը միացված է։ Ճշգրիտ տիտրման դեպքում EMF-ի չափումն իրականացվում է նեղ միջակայքում (49), ինչպես նշված է Հավելված 3-ի 2.5-րդ կետում:
Նախ, տիտրման ենթակա լուծույթին ավելացվում է տիտրման ծավալ 1 մլ/րոպե արագությամբ, որը պետք է 1 մլ-ով պակաս լինի մոտավոր տիտրման վրա ծախսված ծավալից, որից հետո չափվում է տարրի EMF-ը: Ցուցադրված օրինակում ավելացված տիտրանի ծավալն է` 11 - 1 = 10 մլ:
Այնուհետև տիտրողն ավելացվում է 2 կաթիլների չափաբաժիններով, ամեն անգամ, երբ գործիքի ընթերցումից հետո EMF-ն չափվում է կայուն արժեք: Դիտվում է EMF-ի կտրուկ փոփոխություն (տիտրման ցատկ), այնուհետև տիտրումը շարունակվում է 2 կաթիլներով և համոզվում է նվազման և աննշան փոփոխության մեջ: Տիտրման վերջում ավելացված տիտրանի ընդհանուր ծավալը կազմում է. նշվում է հարյուրերորդական միլիլիտրով:
Անջատեք մագնիսական խառնիչը: Տիտրման արդյունքները մուտքագրված են աղյուսակում: 3-12։
Ճշգրիտ տիտրումը կատարվում է առնվազն երեք անգամ: Չափումների վերջում փակեք արծաթի քլորիդի էլեկտրոդի անցքը ռետինե խցանով և անջատեք սարքը, ինչպես նշված է Հավելված 3-ի 2.6 կետում:
7.
Վերլուծության արդյունքի հաշվարկ.Ելնելով ճշգրիտ տիտրման տվյալներից՝ նախ հաշվարկեք մեկ կաթիլի ծավալը, այնուհետև՝ համապատասխանող տիտրողի ծավալը. 
ըստ բանաձևերի.
որտեղ է տիտրման ծավալը, որի ավելացումից հետո տիտրումը շարունակվում է կաթիլաբար, մլ, տիտրման ծավալն է տիտրման վերջում, մլ. nտիտրման կաթիլների ընդհանուր քանակն է, տիտրման կաթիլների քանակն է, որոնք ավելացված են մինչև տիտրման թռիչքը, կաթիլների քանակն է, որոնք կազմում են տիտրման լուծույթի այն մասը, որն առաջացրել է տիտրման թռիչքը:
Աղյուսակ 3-12.Ճշգրիտ տիտրացիա (օրինակ)
Օրինակ.Հաշվարկը ըստ աղյուսակի. 3-12։
Տիտրման համար օգտագործվող տիտրման ծավալը որոշվում է յուրաքանչյուր i-րդ տիտրման համար:
Պատրաստման մեջ նովոկաինի զանգվածային բաժինը (տոկոսներով): 
հաշվարկված
tyut տոկոսի հարյուրերորդական ճշգրտությամբ՝ ըստ բանաձևի.
որտեղ Հետ- տիտրանի մոլային կոնցենտրացիան՝ նատրիումի նիտրիտի ստանդարտ լուծույթ, մոլ/լ; - i-րդ ճշգրիտ տիտրման վրա ծախսված տիտրման ծավալը, մլ;
Նովոկաինի լուծույթի մասնաբաժնի ծավալը, մլ; - նովոկաինի վերլուծված լուծույթի ընդհանուր ծավալը, մլ; Մ- նովոկաինի մոլային զանգված, որը հավասար է 272,78 գ/մոլի; մ- նովոկաին պարունակող դեղամիջոցի նմուշի զանգված, գ.
Նախապատրաստման մեջ նովոկաինի զանգվածային մասի ստացված արժեքները մշակվում են մաթեմատիկական վիճակագրության մեթոդով` վերլուծության արդյունքը ներկայացնելով վստահության միջակայքի տեսքով 0,95 վստահության մակարդակի համար:
թեստի հարցեր
1. Ո՞րն է պոտենցիոմետրիկ տիտրման միջոցով նովոկաինը որոշելու սկզբունքը:
2. Ո՞ր քիմիական ռեակցիան է ընկած պոտենցիոմետրիկ տիտրման միջոցով նովոկաինի որոշման հիմքում:
3. Ի՞նչ էլեկտրոդներով կարելի է վերահսկել դիազոտացման ռեակցիայի ընթացքը նատրիումի նիտրիտի լուծույթով նովոկաինի տիտրման ժամանակ:
4. Ինչի՞ց է առաջացել EMF-ի ցատկումը (ցուցիչ էլեկտրոդի պոտենցիալի ցատկում) համարժեք կետի շրջանում, երբ նովոկաինը տիտրվում է նատրիումի նիտրիտի լուծույթով:
5. Ի՞նչ պայմաններում է ընթանում դիազոտացման ռեակցիան (նովոկաինի մասնակցությամբ) քանակապես և բավական արագ։
6. Որքա՞ն է նատրիումի նիտրիտի լուծույթով նովոկաինի պոտենցիոմետրիկ տիտրման արագությունը:
7. Ի՞նչ ձև ունի նովոկաինի տիտրման կորը նատրիումի նիտրիտի լուծույթով, որը կառուցված է «EMF - տիտրային ծավալ» կոորդինատներով:
8. Արդյո՞ք նպատակահարմար է օգտագործել նովոկաինի պոտենցիոմետրիկ տիտրման համարժեքության կետը որոշելու գրաֆիկական մեթոդներ:
10. Որքա՞ն է տոկոսային (հարաբերական) սխալը դեղամիջոցում պոտենցիոմետրիկ տիտրման միջոցով նովոկաինի որոշման հարցում:
11. Որո՞նք են համարժեքության կետի ցուցման պոտենցիոմետրիկ մեթոդի առավելությունները տեսողական մեթոդի համեմատ նովոկաինը նիտրիմետրիկ տիտրման միջոցով որոշելու հարցում:
12. Ի՞նչ նյութեր կարելի է որոշել պոտենցիոմետրիկ տիտրումով նովոկաինի որոշման անալոգիայով:
Հավելված 1
Անվտանգության հրահանգներ էլեկտրական սարքերի հետ աշխատելու համար
Աշխատեք չհիմնավորված սարքերի հետ;
Միացված սարքը թողնել առանց հսկողության;
Տեղափոխեք միացված սարքը;
Աշխատեք սարքի բաց հոսանք կրող մասերի մոտ;
Սարքը միացրեք և անջատեք թաց ձեռքերով:
2. Էլեկտրաէներգիայի անջատման դեպքում սարքն անմիջապես անջատեք:
3. Լարերի կամ էլեկտրական սարքի հրդեհի դեպքում անհրաժեշտ է անհապաղ հոսանքազրկել դրանք և մարել կրակը չոր կրակմարիչով, ասբեստե ծածկոցներով, ավազով, բայց ոչ ջրով:
Հավելված 2
EV-74 ունիվերսալ իոնաչափի նպատակը և աշխատանքի սկզբունքը
1. Սարքի նպատակը
Ունիվերսալ իոնաչափ EV-74-ը նախատեսված է իոնային ընտրովի էլեկտրոդների հետ միասին որոշելու միայնակ և կրկնակի լիցքավորված իոնների ակտիվությունը (ակտիվության ինդեքսը՝ pX) (օրինակ. 
, 
և այլն), ինչպես նաև ջրային էլեկտրոլիտային լուծույթներում համապատասխան էլեկտրոդային համակարգերի ռեդոքս պոտենցիալների (էլեկտրաշարժիչ ուժի) չափման համար։
Իոնոմերը կարող է օգտագործվել նաև որպես բարձր դիմադրողականության միլիվոլտմետր:
2. Սարքի շահագործման սկզբունքը
Իոնոմետրի աշխատանքը հիմնված է էլեկտրոդային համակարգի էլեկտրաշարժիչ ուժի փոխակերպման վրա՝ չափված արժեքին համաչափ ուղիղ հոսանքի։ Փոխակերպումն իրականացվում է բարձր դիմադրության ավտոմատ փոխհատուցման տիպի փոխարկիչի միջոցով:
Էլեկտրոդային համակարգի էլեկտրաշարժիչ ուժը համեմատվում է ճշգրիտ դիմադրության հակառակ լարման անկման հետ Ռ,որի միջով հոսում է ուժեղացուցիչի հոսանքը: Ուժեղացուցիչի մուտքի վրա կիրառվում է լարում.
Բավական մեծ շահույթով լարումը քիչ է տարբերվում էլեկտրաշարժիչ ուժից, և դրա շնորհիվ չափման գործընթացում էլեկտրոդների միջով հոսող հոսանքը շատ փոքր է, իսկ դիմադրության միջով հոսող հոսանքը։ Ռ,համաչափ է էլեկտրոդային համակարգի էլեկտրաշարժիչ ուժին.
Հոսանքը A միկրոամպաչափով չափելով հնարավոր է որոշել և նաև փորձարկման լուծույթում.
Հավելված 3
Ունիվերսալ իոնաչափ EV-74 օգտագործման ցուցումներ՝ էլեկտրոդային համակարգերի ռեդոքսային պոտենցիալների (EMF) չափման համար
Չափումները կարող են իրականացվել ինչպես միլիվոլտներով, այնպես էլ սարքի մասշտաբով pX միավորներով: EMF-ը չափելիս փորձարկման լուծույթի ջերմաստիճանի ուղղում չի կատարվում:
1. EV-74 իոնոմետրի պատրաստում չափումների համար:
1.1. Ընտրեք անհրաժեշտ էլեկտրոդները և ամրացրեք դրանք եռոտանի մեջ։ Ցուցանիշի էլեկտրոդը միացված է «Փոխել» վարդակից: ուղղակիորեն կամ օգտագործելով ադապտերային խրոցակ, և հղման էլեկտրոդը դեպի «Af»: գործիքի հետևի մասում: Էլեկտրոդները լվանում են և ընկղմվում մի բաժակ թորած ջրի մեջ:
1.2. Ստուգեք գործիքի գործի հիմնավորումը:
1.3. Սահմանված է ցուցիչ սարքի մեխանիկական զրոն, որի համար զրոյի ուղղիչը պտուտակահանով պտտելով, ցուցիչը դրվում է սանդղակի զրոյական (սկզբնական) նշանի վրա։
1.4. Աշխատանքի տեսակը ընտրելու համար սեղմեք ստորին «t °» կոճակը, իսկ չափման միջակայքը ընտրելու համար վերին «-119» կոճակը:
1.5. Սարքը լարով միացրեք 220 Վ ցանցին:
1.6. Միացրեք սարքը «Ցանց» անջատիչի միջոցով: Երբ միացվի հոսանք, միացման ցուցիչի լույսը կվառվի:
1.7. Սարքը տաքանում է 30 րոպե։
2. Էլեկտրոդային համակարգերի ռեդոքսային պոտենցիալների (ԷՄՊ) չափում:
2.1. Էլեկտրոդները ընկղմվում են փորձարկման լուծույթով բաժակի մեջ՝ ֆիլտր թղթով էլեկտրոդների մակերեսից ավելցուկային թորած ջուրը հեռացնելուց հետո։
2.2. Միացրեք մագնիսական խառնիչը:
2.3. Սեղմեք կոճակը 
և ընտրված չափման տիրույթի կոճակը:
2.4. Թողնել անիոնը | կատիոն; +|-», եթե չափվում են դրական պոտենցիալները, և սեղմվում է, երբ չափվում են բացասական պոտենցիալները:
2.5. Թույլ տվեք, որ գործիքի ընթերցումները կարգավորվեն և կարդա պոտենցիալ արժեքը միլիվոլտներով ցուցիչ գործիքի համապատասխան սանդղակի վրա՝ բազմապատկելով գործիքի ընթերցումը 100-ով.
«-119»-ի լայն տիրույթում չափելիս ընթերցումն իրականացվում է ստորին մասշտաբով` -1-ից մինչև 19 թվայնացմամբ;
«-14» նեղ միջակայքում չափելիս ընթերցումն իրականացվում է վերին սանդղակի վրա՝ -1-ից 4 թվայնացմամբ;
«49», «914», «1419» նեղ միջակայքերից մեկի վրա չափելիս ընթերցումն իրականացվում է վերին սանդղակի վրա՝ թվայնացմամբ 0-ից 5, իսկ գործիքի ընթերցումը ավելացվում է ստորին սահմանի արժեքին։ ընտրված միջակայքը:
Օրինակ.Հեռավորության անջատիչը դրված է «49» դիրքի վրա, իսկ գործիքի ցուցիչը՝ 3.25: Այս դեպքում չափված արժեքն է՝ (4 + 3,25) . 100=725 մՎ.
2.6. Չափումների վերջում սեղմեք «t °» և «-119» կոճակները, անջատեք սարքը «Ցանց» անջատիչի միջոցով և անջատեք սարքը և մագնիսական խառնիչը ցանցից: Էլեկտրոդները և մագնիսական խառնիչի ձողը լվանում են թորած ջրով և հանձնում լաբորանտին։
Դաս 3. Կուլոմետրիկ վերլուծությունՄեթոդի սկզբունքը
Կուլոմետրիկ վերլուծություն (կուլոմետրիա)հիմնված է զանգվածի միջև հարաբերությունների օգտագործման վրա մնյութ, որը արձագանքել է էլեկտրաքիմիական բջիջում էլեկտրոլիզի ժամանակ, և Q էլեկտրաէներգիայի քանակությունը, որն անցել է էլեկտրաքիմիական բջիջով միայն այս նյութի էլեկտրոլիզի ժամանակ: Մ.Ֆարադեյի էլեկտրոլիզի համակցված օրենքին համապատասխան, զանգվածը մ(գրամներով) կապված է էլեկտրաէներգիայի քանակի հետ Ք(կուլոններով) հարաբերակցությամբ.
(1)
որտեղ Մ- էլեկտրոլիզի ժամանակ արձագանքած նյութի մոլային զանգվածը, գ/մոլ; n- էլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների քանակը. Ֆ\u003d 96 487 C / մոլ - Ֆարադայի համարը:
Էլեկտրաէներգիայի քանակը (կուլոններով), որը էլեկտրոլիզի ընթացքում անցել է էլեկտրաքիմիական բջիջով, հավասար է էլեկտրական հոսանքի արտադրյալին (ամպերով) և էլեկտրոլիզի ժամանակին (վայրկյաններով).
(2)
Եթե էլեկտրաէներգիայի քանակությունը չափվում է, ապա ըստ (1)-ի հնարավոր է հաշվել զանգվածը մ.Սա ճիշտ է այն դեպքում, երբ էլեկտրոլիզի ընթացքում էլեկտրաքիմիական բջիջով անցած էլեկտրաէներգիայի ամբողջ քանակությունը ծախսվում է միայն տվյալ նյութի էլեկտրոլիզի վրա. կողք-
այո գործընթացները պետք է բացառվեն. Այլ կերպ ասած, ընթացիկ արտադրանքը (արդյունավետությունը) պետք է լինի 100%:
Քանի որ M. Faraday-ի էլեկտրոլիզի համակցված օրենքի համաձայն (1), էլեկտրոլիզի ընթացքում արձագանքած նյութի զանգվածը m (g) որոշելու համար անհրաժեշտ է չափել էլեկտրաէներգիայի քանակը. Q,ծախսվել է անալիտի էլեկտրաքիմիական փոխակերպման վրա, կախազարդերի մեջՄեթոդը կոչվում է կուլոմետրիա։ Կուլոմետրիկ չափումների հիմնական խնդիրն է հնարավորինս ճշգրիտ որոշել էլեկտրաէներգիայի քանակը: Ք.
Կուլոմետրիկ անալիզն իրականացվում է կամ ամպերոստատիկ (գալվանոստատիկ) ռեժիմով, այսինքն. ուղիղ հոսանքով ես= const, կամ աշխատանքային էլեկտրոդի վերահսկվող հաստատուն պոտենցիալում (պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիա), երբ էլեկտրոլիզի ընթացքում էլեկտրական հոսանքը փոխվում է (նվազում):
Առաջին դեպքում էլեկտրաէներգիայի քանակությունը որոշելու համար Քբավական է հնարավորինս ճշգրիտ չափել էլեկտրոլիզի ժամանակը, ուղղակի հոսանքը և հաշվարկել արժեքը Քհամաձայն (2) բանաձևի. Երկրորդ դեպքում արժեքը Քորոշվում է կամ հաշվարկով կամ քիմիական կուլոմետրեր։
Տարբերում են ուղղակի և անուղղակի կուլոմետրիա (կուլոմետրիկ տիտրացիա)։
Ուղղակի կուլոմետրիա
Մեթոդի էություն
Ուղղակի կուլոմետրիան ուղղակի հոսանքի վրա հազվադեպ է օգտագործվում: Ավելի հաճախ, կուլոմետրիան օգտագործվում է աշխատանքային էլեկտրոդի վերահսկվող մշտական պոտենցիալով կամ ուղղակի պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիայում:
Ուղղակի պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիայում ուղղակիորեն որոշված նյութը ենթարկվում է էլեկտրոլիզի: Չափվում է այս նյութի էլեկտրոլիզի վրա ծախսված էլեկտրաէներգիայի քանակը, և ըստ (1) հավասարման՝ հաշվարկվում է զանգվածը. մորոշվող նյութը.
Էլեկտրոլիզի ընթացքում աշխատանքային էլեկտրոդի ներուժը պահպանվում է մշտական, 
Ինչի համար են սովորաբար օգտագործվում պոտենցիոստատները:
Պոտենցիալ հաստատուն արժեք Ենախնական ընտրված՝ հաշվի առնելով ընթացիկ լարման (բևեռացման) կորը, որը կառուցված է «հոսանքի» կոորդինատներում ես- պոտենցիալ E», ստացված նույն պայմաններում, որոնցում կիրականացվի էլեկտրոլիզը: Սովորաբար ընտրեք
պոտենցիալ արժեք Ե,համապատասխանում է անալիտի սահմանափակող հոսանքի շրջանին և փոքր-ինչ գերազանցում է նրա կիսաալիքային ներուժը (~ 0,05-0,2 Վ-ով): Այս պոտենցիալ արժեքի դեպքում օժանդակ էլեկտրոլիտը չպետք է ենթարկվի էլեկտրոլիզի:
Որպես աշխատանքային էլեկտրոդ՝ առավել հաճախ օգտագործվում է պլատինե էլեկտրոդ, որի վրա տեղի է ունենում անալիտի էլեկտրաքիմիական վերականգնումը կամ օքսիդացումը։ Բացի աշխատանքային էլեկտրոդից, էլեկտրաքիմիական բջիջը ներառում է 1 կամ 2 այլ էլեկտրոդներ՝ հղման էլեկտրոդ, օրինակ՝ արծաթի քլորիդ և օժանդակ էլեկտրոդ, օրինակ՝ պողպատից։
Քանի որ էլեկտրոլիզի գործընթացը շարունակվում է մշտական պոտենցիալով, խցում էլեկտրական հոսանքը նվազում է, քանի որ էլեկտրոդի ռեակցիային մասնակցող էլեկտրաակտիվ նյութի կոնցենտրացիան նվազում է: Այս դեպքում էլեկտրական հոսանքը ժամանակի ընթացքում նվազում է, ըստ էքսպոնենցիալ օրենքի, սկզբնական արժեքից ժամանակի պահին մինչև արժեքը:
(3)
որտեղ գործակիցը կախված է ռեակցիայի բնույթից, էլեկտրաքիմիական բջիջի երկրաչափությունից, աշխատանքային էլեկտրոդի մակերեսից, անալիտի դիֆուզիայի գործակիցից, լուծույթի խառնման արագությունից և դրա ծավալից։
(3) ֆունկցիայի գրաֆիկը սխեմատիկորեն ներկայացված է նկ. 3-10։
Բրինձ. 3-10։Ուղղակի պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիայում ժամանակի հետ հոսանքի փոփոխությունը
Ընթացիկ ելքը կլինի քանակական, երբ հոսանքը նվազում է մինչև զրոյի, այսինքն. անսահման ժամանակում: Գործնականում էլեկտրոլիզ
Որոշվող նյութը համարվում է քանակական, երբ հոսանքը հասնում է շատ փոքր արժեքի՝ չգերազանցելով արժեքի ~0,1%-ը:Այս դեպքում որոշման սխալը կազմում է մոտ ~0,1%:
Քանի որ էլեկտրաէներգիայի քանակը սահմանվում է որպես էլեկտրոլիզի հոսանքի և ժամանակի արտադրյալ, ակնհայտ է, որ էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր քանակը. Q,Անալիտի էլեկտրոլիզի վրա ծախսված, հավասար է.
(4)
դրանք. որոշվում է կոորդինատային առանցքներով սահմանափակված տարածքով և նկ. 3-10։
Զանգվածը գտնելու համար մարձագանքված նյութից պահանջվում է համաձայն (1)՝ էլեկտրաէներգիայի քանակը չափելու կամ հաշվարկելու համար Ք.
Ուղղակի պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիայում լուծույթով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակի որոշման մեթոդներ
արժեք Քկարող է որոշվել հաշվարկային մեթոդներով կամ օգտագործելով քիմիական կուլոմետր:
. Q-ի արժեքի հաշվարկը i-ից կախվածության կորի տակ գտնվող տարածքովՉափե՛ք կոորդինատային առանցքներով և (3) ցուցիչով սահմանափակված տարածքը (տես նկ. 3-10): Եթե ընթացիկ եսարտահայտված ամպերով և ժամանակով վայրկյաններով, չափված տարածքը հավասար է էլեկտրաէներգիայի քանակին Քկախազարդերի մեջ։
Որոշելու համար Քառանց նկատելի սխալի, մեթոդը պահանջում է էլեկտրոլիզի գործընթացի գրեթե ամբողջական ավարտ, այսինքն. երկար ժամանակ. Գործնականում տարածքը չափվում է m-ին համապատասխանող արժեքով ես= 0,001 (0,1%:
. Q արժեքի հաշվարկը կախվածության վրա(3) և (4) կետերից մենք ունենք.
քանի որ:
Այս կերպ, 
և արժեքը որոշելու համար Քանհրաժեշտ
գտնել արժեքներ 
Համաձայն (3) 
. Այս հավասարման լոգարիթմը վերցնելուց հետո.
մենք ստանում ենք գծային կախվածություն
(5)
Եթե մի քանի արժեքներ չափվում են տարբեր ժամանակներում (օրինակ՝ օգտագործելով Նկար 3-10-ում ցուցադրված կորը կամ ուղղակիորեն էմպիրիկ կերպով), հնարավոր է գծագրել ֆունկցիան (5), որը սխեմատիկորեն ներկայացված է Նկ. 3-11 և ներկայացնում է ուղիղ գիծ:
Օրդինատների առանցքի վրա ուղիղ գծով կտրված հատվածը հավասար է աբսցիսային առանցքի վրա ուղիղ գծի թեքության անկյան շոշափմանը. 
Իմանալով իմաստները 
և, հետևաբար, հնարավոր է հաշվարկել արժեքը
լավ 
, իսկ հետո զանգվածը մհամաձայն (1) բանաձևի.
Բրինձ. 3-11։Էլեկտրոլիզի ժամանակային կախվածությունը ուղղակի պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիայում
. Q արժեքի որոշում քիմիական կուլոմետրի միջոցով:Այս մեթոդով կուլոմետրիկ տեղադրման էլեկտրական միացումն իր մեջ ներառում է քիմիական կուլոմետր էլեկտրաքիմիական բջիջի հետ սերիա, որում իրականացվում է անալիտի էլեկտրոլիզը: Էլեկտրաէներգիայի քանակը Q,անցնելով հաջորդաբար միացված կուլոմետրով և էլեկտրաքիմիական բջիջը նույնն է. Կուլոմետրի դիզայնը հնարավորություն է տալիս փորձնականորեն որոշել արժեքը Ք.
Ամենից հաճախ օգտագործվում են արծաթե, պղնձե և գազային կոլոմետրեր, ավելի քիչ՝ մի քանիսը։ Արծաթի և պղնձի կուլոմետրերի օգտագործումը հիմնված է էլեկտրոլիզի ընթացքում պլատինե կաթոդի վրա նստած արծաթի կամ պղնձի զանգվածի էլեկտրագրավիմետրիկ որոշման վրա:
Իմանալով կուլոմետրում կաթոդի վրա արձակված մետաղի զանգվածը, մենք կարող ենք օգտագործել (1) հավասարումը Q էլեկտրաէներգիայի քանակը հաշվարկելու համար։
Կուլոմետրերը, հատկապես արծաթը և պղնձը, թույլ են տալիս որոշել էլեկտրաէներգիայի քանակը Քբարձր ճշգրտությամբ, բայց նրանց հետ աշխատելը բավականին աշխատատար է և ժամանակատար:
Կուլոմետրիայում էլեկտրոնային ինտեգրատորներն օգտագործվում են նաև էլեկտրաէներգիայի քանակությունը գրանցելու համար։ Q,ծախսվել է էլեկտրոլիզի վրա՝ ըստ համապատասխան սարքի ցուցումների։
Ուղղակի կուլոմետրիայի կիրառում
Մեթոդն ունի բարձր ընտրողականություն, զգայունություն (մինչև 10 -8 -10 -9 գ կամ մինչև ~10 -5 մոլ/լ), վերարտադրելիություն (մինչև ~1-2%), և թույլ է տալիս որոշել միկրոկեղտաջրերի պարունակությունը։ Մեթոդի թերությունները ներառում են վերլուծության բարձր բարդությունն ու տեւողությունը, թանկարժեք սարքավորումների անհրաժեշտությունը:
Ուղղակի կուլոմետրիան կարող է օգտագործվել մետաղի իոնների, օրգանական նիտրո և հալոգենի ածանցյալների, քլորիդ, բրոմիդ, յոդիդ, թիոցիանատ անիոններ, մետաղական իոններ ավելի ցածր օքսիդացման վիճակներում որոշելու համար, երբ դրանք տեղափոխվում են ավելի բարձր օքսիդացման վիճակներ, օրինակ.
և այլն:
Դեղագործական վերլուծության մեջ ուղղակի կուլոմետրիան օգտագործվում է ասկորբին և պիկրիկ թթուների, նովոկաինի, օքսիկինոլինի և որոշ այլ դեպքերում որոշելու համար։
Ուղղակի կուլոմետրիան բավականին աշխատատար և երկարատև է: Բացի այդ, մի շարք դեպքերում կողմնակի գործընթացները սկսում են նկատելիորեն շարունակվել նույնիսկ հիմնական էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի ավարտից առաջ, ինչը նվազեցնում է ընթացիկ արդյունավետությունը և կարող է հանգեցնել վերլուծության զգալի սխալների: Այդ իսկ պատճառով հաճախ օգտագործվում է անուղղակի կուլոմետրիա՝ կուլոմետրիկ տիտրացիա։
Կուլոմետրիկ տիտրացիա
Մեթոդի էություն
Կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ անալիտ X-ը, որը լուծույթի մեջ է էլեկտրաքիմիական խցում, արձագանքում է տիտրանտ T-ի հետ, մի նյութ, որը շարունակաբար ձևավորվում (առաջանում է) գեներատորի էլեկտրոդի վրա լուծույթում առկա օժանդակ նյութի էլեկտրոլիզի ժամանակ։ Տիտրման ավարտը այն պահն է, երբ ամբողջ անալիտ X-ն ամբողջությամբ փոխազդում է առաջացած տիտրման T-ի հետ՝ տեսողականորեն ամրագրված ցուցիչի մեթոդով։
տուն՝ լուծույթի մեջ ներմուծելով համապատասխան ցուցիչ, որը փոխում է գույնը վառելիքի բջիջի մոտ, կամ օգտագործելով գործիքային մեթոդներ՝ պոտենցիոմետրիկ, ամպերոմետրիկ, ֆոտոմետրիկ։
Այսպիսով, կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ տիտրիչը չի ավելացվում բյուրետից տիտրվող լուծույթին: Տիտրանտի դերը խաղում է T նյութը, որն անընդհատ առաջանում է գեներատորի էլեկտրոդի վրա էլեկտրոդի ռեակցիայի ժամանակ։ Ակնհայտ է, որ կա անալոգիա սովորական տիտրման, երբ տիտրիչը դրսից ներմուծվում է տիտրացված լուծույթի մեջ և, երբ ավելացվում է, փոխազդում է անալիտի հետ, և T նյութի առաջացման միջև, որը նույնպես արձագանքում է անալիտի հետ այն ձևավորվում է, հետևաբար դիտարկվող մեթոդը կոչվում է «կուլոմետրիկ տիտրացիա»:
Կուլոմետրիկ տիտրումն իրականացվում է ամպերոստատիկ (գալվանոստատիկ) կամ պոտենցիոստատիկ ռեժիմով։ Ամենից հաճախ կուլոմետրիկ տիտրումն իրականացվում է ամպերոստատիկ ռեժիմով՝ պահպանելով մշտական էլեկտրական հոսանքը էլեկտրոլիզի ողջ ընթացքում:
Կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ ավելացված տիտրանի ծավալի փոխարեն չափվում են t ժամանակը և հոսանքը եսէլեկտրոլիզ. Էլեկտրոլիզի ժամանակ կուլոմետրիկ բջիջում T նյութի առաջացման գործընթացը կոչվում է տիտրանտ սերունդ.
Կուլոմետրիկ տիտրացիա ուղղակի հոսանքի ժամանակ
Ամպերոստատիկ ռեժիմում կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ (ուղիղ հոսանքի դեպքում) չափվում է այն ժամանակը, որի ընթացքում կատարվել է էլեկտրոլիզը և էլեկտրաէներգիայի քանակը. Q,Էլեկտրոլիզի ժամանակ սպառվածը հաշվարկվում է (2) բանաձևով, որից հետո X անալիտի զանգվածը հայտնաբերվում է (1) հարաբերությամբ։
Այսպիսով, օրինակ, աղաթթվի լուծույթի ստանդարտացումը կուլոմետրիկ տիտրման մեթոդով իրականացվում է ջրածնի իոնների տիտրմամբ. 
HCl պարունակող ստանդարտացված լուծույթ, որը էլեկտրագեներացվում է պլատինի կաթոդի վրա հիդրօքսիդ իոնների OH-ի միջոցով - ջրի էլեկտրոլիզի ժամանակ.
Ստացված տիտրանը՝ հիդրօքսիդի իոնները, արձագանքում է իոնների հետ 
լուծման մեջ:
Տիտրումը կատարվում է ֆենոլֆթալեինի ցուցիչի առկայության դեպքում և դադարեցվում է, երբ հայտնվում է լուծույթի բաց վարդագույն գույնը։
Իմանալով ուղղակի հոսանքի արժեքը ամպերով) և տիտրման վրա ծախսված ժամանակը (վայրկյաններով), էլեկտրաէներգիայի քանակը հաշվարկվում է բանաձևով (2) Ք(կախազարդերում) և ըստ (1) բանաձևի - արձագանքված HCl-ի զանգվածը (գրամներով), որը պարունակվում է կուլոմետրիկ բջիջ (գեներատորի անոթ) ներմուծված ստանդարտացված HCl լուծույթի մասնաբաժնում:
Նկ. 3-12-ը սխեմատիկորեն ցույց է տալիս կուլոմետրիկ տիտրման համար էլեկտրաքիմիական բջիջի տարբերակներից մեկը՝ տիտրման ավարտի տեսողական (ցուցիչի գույնը փոխելով) ցուցումով, գեներատորի կաթոդով և օժանդակ անոդով:
Գեներատորի պլատինե էլեկտրոդը 1 (քննարկվող դեպքում՝ անոդը) և օժանդակ պլատինե էլեկտրոդը 2 (քննարկվող դեպքում՝ կաթոդը) տեղադրվում են համապատասխանաբար գեներատորի (գեներատորի) անոթում 3 և օժանդակ անոթում 4։ էլեկտրոլիտը՝ օժանդակ էլեկտրաակտիվ նյութ և ցուցիչ։ Օժանդակ նյութն ինքնին կարող է խաղալ օժանդակ էլեկտրոլիտի դեր. Նման դեպքերում կարիք չկա լուծույթի մեջ մեկ այլ օժանդակ էլեկտրոլիտ ներմուծել:
Արտադրող և օժանդակ անոթները միացված են էլեկտրոլիտիկ (աղի) կամրջով 5, որը լցված է ուժեղ անտարբեր էլեկտրոլիտով, ապահովելու համար էլեկտրոդների միջև էլեկտրական շփումը: Էլեկտրոլիտիկ կամրջի խողովակի ծայրերը փակվում են զտիչ թղթի խցաններով: Արտադրող անոթն ունի մագնիսական ձող 6՝ լուծումը մագնիսական խառնիչով խառնելու համար։
Էլեկտրաքիմիական բջիջը ներառված է կուլոմետրիկ տիտրման տեղակայման էլեկտրական շղթայում, որը կարող է պահպանել մշտական հոսանքը և պահանջվող արժեքը (օրինակ՝ օգտագործել ունիվերսալ սնուցման աղբյուր, ինչպիսին է UIP-1 լաբորատոր սարքը և նմանատիպ սարքավորումները):
Կուլոմետրիկ տիտրումից առաջ էլեկտրոդները մանրակրկիտ լվանում են թորած ջրով, գեներատորի մեջ ներմուծվում է օժանդակ էլեկտրաակտիվ (տվյալ պայմաններում) նյութով լուծույթ, իսկ անհրաժեշտության դեպքում՝ օժանդակ էլեկտրոլիտ և ցուցիչ։
Քանի որ այս կերպ պատրաստված ֆոնային լուծույթը կարող է պարունակել էլեկտրավերականգնվող կամ էլեկտրաօքսիդացնող կեղտեր, այն առաջին հերթին իրականացվում է նախաէլեկտրոլիզֆոնային լուծույթ՝ կեղտերի էլեկտրանվազեցման կամ էլեկտրաօքսիդացման համար: Դա անելու համար տեղադրման էլեկտրական շղթան փակ է, և դրա համար կատարվում է էլեկտրոլիզ
որոշ (սովորաբար կարճ) ժամանակ, մինչև ցուցիչի գույնը փոխվի, որից հետո միացումը բացվի:
Բրինձ. 3-12։Կուլոմետրիկ տիտրման էլեկտրաքիմիական բջիջի սխեման տիտրման վերջի տեսողական ցուցիչի ամրագրմամբ. 1 - աշխատանքային գեներատոր պլատինե էլեկտրոդ; 2 - օժանդակ պլատինե էլեկտրոդ; 3 - սերնդի անոթ փորձարկման լուծույթով; 4 - ուժեղ անտարբեր էլեկտրոլիտի լուծույթով օժանդակ անոթ; 5 - էլեկտրոլիտիկ կամուրջ; 6 - մագնիսական խառնիչի ձող
Նախաէլեկտրոլիզի ավարտից հետո վերլուծված լուծույթի ճշգրիտ չափված ծավալը ներմուծվում է գեներատորի մեջ, մագնիսական խառնիչը միացված է, տեղադրման էլեկտրական շղթան փակվում է, մինչ վայրկյանաչափը միացված է, և իրականացվում է էլեկտրոլիզ: դուրս գալ ուղիղ հոսանքի տակ, մինչև ցուցիչի (լուծույթի) գույնը կտրուկ փոխվի, երբ վայրկյանաչափը անմիջապես դադարեցվի և էլեկտրական միացումը բացվի, տեղադրման սխեման.
Եթե տիտրման համար կուլոմետրիկ խցում ներմուծված վերլուծված լուծույթը պարունակում է էլեկտրավերականգնվող կամ էլեկտրաօքսիդացնող նյութերի կեղտեր, որոնց փոխակերպումը էլեկտրոլիզի ժամանակ պահանջում է որոշակի քանակությամբ էլեկտրաէներգիա, ապա նախաէլեկտրոլիզից հետո (նախքան վերլուծված լուծույթը խցում ավելացնելը) դատարկ տիտրում,վերլուծված լուծույթի փոխարեն կուլոմետրիկ բջիջ ներմուծելով լուծույթի ճիշտ նույն ծավալը, որը պարունակում է բոլոր նույն նյութերը և նույն քանակությամբ, ինչ ավելացված վերլուծված լուծույթը, բացառությամբ X անալիտի: Ամենապարզ դեպքում. , թորած ջուրը ավելացվում է ֆոնային լուծույթին այնպիսի ծավալով, որը հավասար է անալիտի հետ վերլուծված լուծույթի մասնաբաժնի ծավալին:
Դատարկ տիտրման վրա ծախսված ժամանակը հետագայում հանվում է անալիտով փորձարկման լուծույթի տիտրման վրա ծախսված ժամանակից:
Կուլոմետրիկ տիտրման պայմանները.Պետք է ապահովի 100% ընթացիկ արդյունք: Դա անելու համար առնվազն պետք է պահպանվեն հետևյալ պահանջները.
1. Օժանդակ ռեագենտը, որից տիտրիչը առաջանում է աշխատանքային էլեկտրոդի վրա, պետք է առկա լինի լուծույթում անալիտի նկատմամբ մեծ ավելցուկով (~1000 անգամ ավելցուկ): Այս պայմաններում սովորաբար վերացվում են կողմնակի էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները, որոնցից հիմնականը օժանդակ էլեկտրոլիտի օքսիդացումն է կամ նվազեցումը, օրինակ՝ ջրածնի իոնները.
2. DC հոսանք ես= էլեկտրոլիզի ժամանակ կոնստը պետք է լինի ավելի փոքր, քան օժանդակ ռեագենտի դիֆուզիոն հոսանքը, որպեսզի խուսափեն էլեկտրոլիտի օժանդակ իոնների մասնակցությամբ ռեակցիայից:
3. Անհրաժեշտ է հնարավորինս ճշգրիտ որոշել էլեկտրոլիզի ընթացքում սպառված էլեկտրաէներգիայի քանակը, որի համար անհրաժեշտ է ճշգրիտ գրանցել հետհաշվարկի ժամանակի սկիզբը և ավարտը և էլեկտրոլիզի հոսանքի մեծությունը:
Տիտրման ավարտի ցուցում:Կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ TE-ները որոշվում են կամ տեսողական ցուցիչով կամ գործիքային (սպեկտրոֆոտոմետրիկ, էլեկտրաքիմիական) մեթոդներով։
Օրինակ՝ նատրիումի թիոսուլֆատի լուծույթը էլեկտրագեներացված յոդով տիտրելիս կուլոմետրիկ բջիջին ավելացվում է ցուցիչ՝ օսլայի լուծույթ։ TE հասնելուց հետո, երբ լուծույթի բոլոր թիոսուլֆատի իոնները տիտրվում են, էլեկտրագեներացված յոդի հենց առաջին մասը լուծույթը դարձնում է կապույտ: Էլեկտրոլիզն ընդհատվում է։
FC-ի էլեկտրաքիմիական ցուցման ժամանակ փորձարկման լուծույթում (գեներացնող անոթում) տեղադրվում են մի զույգ էլեկտրոդներ, որոնք ներառված են լրացուցիչ ցուցիչ էլեկտրական շղթայում: Տիտրման ավարտը կարելի է գրանցել՝ օգտագործելով լրացուցիչ ցուցիչ էլեկտրական միացում՝ պոտենցիոմետրիկ (pH-մետրիկ) կամ բիամպերաչափական եղանակով:
Վառելիքի բջիջների բիամպերաչափական ցուցումով, տիտրման կորերը կառուցվում են կոորդինատներով՝ չափելով հոսանքը եսլրացուցիչ ինդիում
cator էլեկտրական միացում՝ որպես կուլոմետրիկ բջիջում էլեկտրոլիզի ժամանակի ֆունկցիա։
Կուլոմետրիկ տիտրացիա մշտական պոտենցիալով
Պոտենցիոստատիկ ռեժիմը կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ օգտագործվում է ավելի հազվադեպ:
Կուլոմետրիկ տիտրումը պոտենցիոստատիկ ռեժիմում իրականացվում է պոտենցիալի հաստատուն արժեքով, որը համապատասխանում է նյութի արտանետման պոտենցիալին աշխատանքային էլեկտրոդում, օրինակ՝ պլատինե աշխատանքային էլեկտրոդի վրա M n + մետաղական կատիոնների կաթոդիկ կրճատման ժամանակ: Քանի որ ռեակցիան ընթանում է, պոտենցիալը մնում է հաստատուն, մինչև բոլոր մետաղների կատիոնները արձագանքեն, որից հետո այն կտրուկ նվազում է, քանի որ լուծույթում այլևս չկան պոտենցիալ որոշող մետաղական կատիոններ։
Կուլոմետրիկ տիտրացիայի կիրառում.Կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ կարող են օգտագործվել տիտրաչափական անալիզի բոլոր տեսակի ռեակցիաները՝ թթու-բազային, ռեդոքս, տեղումներ, բարդ առաջացման ռեակցիաներ։
Թթուների փոքր քանակությունը (մինչև ~10-4-10-5 մոլ/լ) կարող է որոշվել կաթոդի վրա ջրի էլեկտրոլիզի ընթացքում առաջացած էլեկտրագեներացված իոններով կուլոմետրիկ թթու-բազային տիտրման միջոցով.
Դուք կարող եք նաև տիտրել հիմքերը ջրածնի իոններով, որոնք առաջանում են անոդում ջրի էլեկտրոլիզի ժամանակ.
Redox bromometric coulometric տիտրմամբ կարելի է որոշել մկնդեղի (III), անտիմոնի (III) միացությունները, յոդիդները, հիդրազինը, ֆենոլները և այլ օրգանական նյութեր: Անոդում էլեկտրագեներացված բրոմը հանդես է գալիս որպես տիտր.
Տեղումների կուլոմետրիկ տիտրացումը կարող է որոշել հալոգեն իոնները և ծծումբ պարունակող օրգանական միացությունները էլեկտրագեներացված արծաթի կատիոնների միջոցով, ցինկի կատիոնները՝ էլեկտրագեներացված ֆերոցիանիդի իոնների և այլն:
Մետաղական կատիոնների կոմպլեքսաչափական կուլոմետրիկ տիտրումը կարող է իրականացվել սնդիկի(II) կոմպլեքսոնատ կաթոդի վրա արտադրված EDTA անիոններով:
Կուլոմետրիկ տիտրումը ունի բարձր ճշգրտություն, քանակական վերլուծության մեջ կիրառությունների լայն շրջանակ, թույլ է տալիս որոշել փոքր քանակությամբ նյութեր, ցածր դիմացկուն միացություններ (քանի որ դրանք արձագանքում են դրանց ձևավորումից անմիջապես հետո), օրինակ՝ պղինձ (I), արծաթ (II) , անագ (II), տիտան (III), մանգան (III), քլոր, բրոմ և այլն։
Մեթոդի առավելությունները ներառում են նաև այն փաստը, որ տիտրանի պատրաստում, ստանդարտացում և պահպանում չի պահանջվում, քանի որ այն անընդհատ ձևավորվում է էլեկտրոլիզի ընթացքում և անմիջապես սպառվում է անալիտի հետ ռեակցիայի ժամանակ:
Թեմայի ուսումնասիրության նպատակները
Հիմնվելով կուլոմետրիկ տիտրման մեթոդի տեսական հիմունքների իմացության և գործնական հմտությունների զարգացման վրա՝ սովորեք ողջամտորեն ընտրել և գործնականում կիրառել վերլուծության այս մեթոդը նյութի քանակական որոշման համար. կարողանալ իրականացնել կուլոմետրիկ տիտրման արդյունքների վիճակագրական գնահատում.
Թիրախներ
1. Իմացեք, թե ինչպես կարելի է քանակականացնել նատրիումի թիոսուլֆատի զանգվածը լուծույթում կուլոմետրիկ տիտրման միջոցով:
2. Իմացեք, թե ինչպես ստանդարտացնել աղաթթվի լուծույթը կուլոմետրիկ տիտրման միջոցով:
3. Տիպիկ հաշվարկային խնդիրների լուծում.
Թեման ուսումնասիրելու համար հատկացված է մեկ լաբորատոր դաս այս ձեռնարկում նկարագրված երկուսից: Առաջարկվում է իրականացնել «Նատրիումի թիոսուլֆատի զանգվածի որոշում լուծույթում կուլոմետրիկ տիտրմամբ» լաբորատոր աշխատանք։
Առաջադրանք ինքնուրույն ուսումնասիրության համար
Պետք է իմանալ աշխատանքի համար
1. Կուլոմետրիայի մեթոդների սկզբունքը.
2. Կուլոմետրիկ տիտրման մեթոդի էությունը որոշելիս.
ա) նատրիումի թիոսուլֆատ;
բ) աղաթթու.
Պետք է կարողանա
1. Գրե՛ք էլեկտրոդների վրա կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ տեղի ունեցող էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների հավասարումները.
ա) նատրիումի թիոսուլֆատ;
բ) աղաթթու.
2. Գրի՛ր կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ լուծույթում տեղի ունեցող էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների հավասարումները.
ա) նատրիումի թիոսուլֆատ;
բ) աղաթթու.
3. Կուլոմետրիկ տիտրման արդյունքների հիման վրա հաշվարկե՛ք նյութի էլեկտրաէներգիայի քանակությունը և զանգվածը (կենտրոնացումը):
4. Նյութի զուգահեռ որոշման արդյունքները մշակել մաթեմատիկական վիճակագրության մեթոդով.
Մատենագիտություն
1. Դասագիրք. - Գիրք 2, գլուխ 10. - S. 481-492; 507-509; 512-513 թթ.
2.Խարիտոնով Յու.Յա., Գրիգորիևա Վ.Յու.Օրինակներ և առաջադրանքներ անալիտիկ քիմիայում:- Մ.: GEOTAR-Media, 2009.- P. 240-244; 261-264; 277-281 թթ.
ԴԱՍԸՆԹԱՑ ԱՇԽԱՏԱՆՔ
Ըստ կարգապահության՝ ______ ___________
Բացատրական Ծանոթություն
_______ Պոտենցիոմետրիա և պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա ________
(լրիվ անուն) (ստորագրություն)
ԴԱՍԱՐԱՆ: _____________
Ամիսը, ամսաթիվը: ___________________
ՍՏՈՒԳՎՈՒՄ
Ծրագրի ղեկավար: Ցիբիզով Ա.Վ. /________________/
(լրիվ անուն) (ստորագրություն)
Սանկտ Պետերբուրգ
Գունավոր մետաղների մետալուրգիայի բաժին
ԴԱՍԸՆԹԱՑ ԱՇԽԱՏԱՆՔ
Ըստ կարգապահության _________ Նյութերի վերլուծության ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներ __________
(ակադեմական առարկայի անվանումը՝ ըստ ուսումնական պլանի)
ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ
Խմբի ուսանող. ՕՆԳ-10-1Ֆանդոֆան Ա.Ա. . (խմբի կոդը) (լրիվ անուն)
1. Նախագծի թեմանՊոտենցիոմետրիա և պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա:
3. Գրաֆիկական նյութերի ցանկԱրդյունքների ներկայացում գրաֆիկների, աղյուսակների, նկարների տեսքով:
4. Ծրագրի ավարտի վերջնաժամկետ 10.12.12
Ծրագրի ղեկավար: Ցիբիզով Ա.Վ. /________________/
(լրիվ անուն) (ստորագրություն)
Աշխատանքի թողարկման ամսաթիվը. 24.10.12
անոտացիա
Այս բացատրական նշումը հաշվետվություն է դասընթացի նախագծի իրականացման վերաբերյալ: Աշխատանքի նպատակն է սովորել, թե ինչպես նավարկել անալիտիկ քիմիայի վերաբերյալ տեղեկատվության հիմնական հոսքը, աշխատել դասական և պարբերական գրականության հետ գունավոր մետաղների անալիտիկ քիմիայի ոլորտում, տեխնիկապես գրագետ հասկանալ և գնահատել վերլուծության առաջարկվող մեթոդներն ու մեթոդները: .
Էջ 17, գծագրեր 0։
Ամփոփում
Այս բացատրական նշումը հաշվետվություն է դասընթացի նախագծի իրականացման վերաբերյալ: Նպատակն է սովորել նավարկել անալիտիկ քիմիայի հիմնական լրատվամիջոցները, աշխատել դասական գրականության և պարբերականների հետ գունավոր մետաղների անալիտիկ քիմիայի ոլորտում, տեխնիկապես իրավասու հասկանալ և գնահատել առաջարկվող մեթոդները և վերլուծության տեխնիկան:
Էջ 17, նկար 0։
Վերացական.. 3
Ներածություն. 5
Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների համառոտ նկարագրությունը.. 6
Պոտենցիոմետրիա.. 7.
Ուղղակի պոտենցիոմետրիա.. 10
Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա. 13
Եզրակացություն. 16
Հղումներ.. 17
Ներածություն
Աշխատանքի նպատակն է սովորել, թե ինչպես նավարկել անալիտիկ քիմիայի վերաբերյալ տեղեկատվության հիմնական հոսքը, աշխատել դասական և պարբերական գրականության հետ գունավոր մետաղների անալիտիկ քիմիայի ոլորտում, տեխնիկապես գրագետ հասկանալ և գնահատել վերլուծության առաջարկվող մեթոդներն ու մեթոդները: .
Հաշվի առնելով գունավոր մետալուրգիայում անալիտիկ հսկողության առանձնահատկությունները (որոշված շատ տարրեր, այդ թվում՝ գանգի տարրեր, արբանյակային տարրեր, հանքային տարրերի բարդ համակցություններ, տարրերի կոնցենտրացիաների շատ լայն շրջանակ և այլն), ֆիզիկաքիմիական վերլուծության մեթոդների շարքում. որոնք առավել տարածված են ստացել գործարանային և գիտահետազոտական լաբորատորիաներում, պետք է ներառել այնպիսի դասական մեթոդներ, ինչպիսիք են տիտրաչափությունը (ներառյալ կոմպլեքսաչափությունը), գրավիմետրիան (տարրերի բարձր կոնցենտրացիաների և արբիտրաժային վերլուծության համար) և վերլուծության օպտիկական մեթոդները, որոնք հատկապես ինտենսիվորեն զարգանում են վերջերս (սպեկտրոֆոտոմետրիա): , արդյունահանման-լուսաչափական մեթոդ, ատոմա– կլանման անալիզ, ռենտգենյան սպեկտրային անալիզ) և էլեկտրաքիմիական (պոտենցիոմետրիա, վոլտամետրիա)։
Հումքի բազմազանությունը մեզ ներկայացնում է մետաղների և տարրերի լայն տեսականի, որոնք պետք է քանակականացվեն՝ գունավոր և գունավոր մետալուրգիայի հիմնական մետաղներ (պղինձ, նիկել, կապար, ցինկ, անագ, ալյումին, մագնեզիում, տիտան, անտիմոն, մկնդեղ։ , երկաթ, կադմիում, արծաթ, քրոմ և այլն), քար առաջացնող տարրեր (սիլիցիում, կալցիում, նատրիում, քլոր, ֆտոր, ծծումբ, ֆոսֆոր և այլն) և հազվագյուտ մետաղներ (լիթիում, ռուբիդիում, ցեզիում, ցիրկոնիում, հաֆնիում, վանադիում, նիոբիում, տանտալ, մոլիբդեն, վոլֆրամ, ռենիում, գալիում, ինդիում, թալիում, գերմանիում, սելեն, թելուր և այլն):
Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների համառոտ նկարագրությունը
Վերլուծության և հետազոտության էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են էլեկտրոդի մակերեսի կամ մոտ էլեկտրոդի տարածության վրա տեղի ունեցող գործընթացների ուսումնասիրության և օգտագործման վրա: Ցանկացած էլեկտրական պարամետր (պոտենցիալ, հոսանքի ուժ, դիմադրություն և այլն), որը ֆունկցիոնալորեն կապված է վերլուծված լուծույթի կոնցենտրացիայի հետ և կարող է ճիշտ չափվել, կարող է ծառայել որպես վերլուծական ազդանշան:
Մեծ հարմարությունն այն է, որ էլեկտրաքիմիական մեթոդները օգտագործում են էլեկտրական էֆեկտներ, և որ այդ ազդեցության արդյունքը (արձագանքը) ստացվում է նաև էլեկտրական ազդանշանի տեսքով։ Սա ապահովում է հաշվման բարձր արագություն և ճշգրտություն, բացում է ավտոմատացման լայն հնարավորություններ։ Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդներն առանձնանում են լավ զգայունությամբ և ընտրողականությամբ, որոշ դեպքերում դրանք կարելի է անվանել միկրովերլուծություն, քանի որ երբեմն վերլուծության համար բավարար է 1 մլ-ից պակաս լուծույթ:
Ցանկացած տեսակի էլեկտրաքիմիական չափումների համար անհրաժեշտ է էլեկտրաքիմիական միացում կամ էլեկտրաքիմիական բջիջ, որի բաղադրիչը վերլուծված լուծույթն է: Որոշվող նյութը կարող է ներառվել ինչպես բջիջը լցնող էլեկտրոլիտի, այնպես էլ էլեկտրոդներից մեկի բաղադրության մեջ։ Եթե վերլուծական ռեդոքս ռեակցիան ինքնաբերաբար ընթանում է բջջի էլեկտրոդների վրա, այսինքն՝ առանց արտաքին աղբյուրից լարման կիրառման, բայց միայն դրա էլեկտրոդների պոտենցիալ տարբերության (EMF) շնորհիվ, ապա այդպիսի բջիջը կոչվում է գալվանական բջիջ։ .
Տարբերել ուղիղ ևանուղղակի էլեկտրաքիմիական մեթոդներ . Ուղղակի մեթոդներում օգտագործվում է հոսանքի ուժի (ներուժի և այլն) կախվածությունը անալիտի կոնցենտրացիայից։ Անուղղակի մեթոդներում ընթացիկ ուժը (պոտենցիալը և այլն) չափվում է, որպեսզի գտնվի համապատասխան տիտրով որոշվող բաղադրիչի տիտրման վերջնակետը, այսինքն. օգտագործել չափված պարամետրի կախվածությունը տիտրողի ծավալից:
Ըստ վերլուծական ազդանշանի տեսակների, EMA-ն բաժանվում է. 2) պոտենցիոմետրիա- ցուցիչի էլեկտրոդի առանց հոսանքի հավասարակշռության ներուժի չափում, որի համար ուսումնասիրվող նյութը ուժը որոշող է. 3) կուլոմետրիա` ուսումնասիրվող նյութի ամբողջական փոխակերպման (օքսիդացման կամ վերականգնման) համար անհրաժեշտ էլեկտրաէներգիայի քանակի չափում. 4) վոլտամետրիա` էլեկտրոդների անշարժ կամ ոչ ստացիոնար բևեռացման բնութագրերի չափում փորձարկման նյութի հետ կապված ռեակցիաներում.
5) էլեկտրագրավիմետրիա` էլեկտրոլիզի ժամանակ լուծույթից արտազատվող նյութի զանգվածի չափում.
Պոտենցիոմետրիա
Պոտենցիոմետրիան (լատիներեն potentia - ուժ, հզորություն և հունարեն metreo - չափում) էլեկտրաքիմիական մեթոդ է տարբեր ֆիզիկական և քիմիական քանակությունների որոշման համար, որը հիմնված է փորձարկման լուծույթի մեջ ընկղմված ցուցիչ էլեկտրոդի հավասարակշռության էլեկտրոդի ներուժի չափման վրա: Ցուցանիշի էլեկտրոդի ներուժը, որը որոշվում է էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բաղադրիչների ակտիվությամբ, չափվում է հղման էլեկտրոդի նկատմամբ։ Պոտենցիոմետրիան լայնորեն կիրառվում է անալիտիկ քիմիայում՝ լուծույթներում նյութերի կոնցենտրացիան որոշելու համար (պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա), ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան (pH-մետրիա), ինչպես նաև այլ իոնների (իոնոմետրիա) չափելու համար։
Պոտենցիոմետրիան հիմնված է հավասարակշռության էլեկտրոդի ներուժի կախվածության վրա Եթերմոդինամիկական գործունեությունից աԷլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բաղադրիչները.
aA + bB + ... + nե մ M+ Ռ P + ...
Այս կախվածությունը նկարագրվում է Nernst հավասարմամբ.
Ե = Ե° + Ռ Տ/(n Ֆ) մատյան ( աօքսիդ / ավերականգնել)
Ե = Ե° + Ռ Տ /(n Ֆ) ln ([oxide] ү oxide /([restore] ү restore)), որտեղ
Ռ- ունիվերսալ գազի հաստատուն, հավասար է 8,31 Ջ / (մոլ. Կ); Տ- բացարձակ ջերմաստիճան; Ֆ- Ֆարադեյի հաստատուն (96500 C/mol); n- էլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների քանակը. աօքսիդ, ա res - ռեդոքս համակարգի օքսիդացված և նվազեցված ձևերի գործունեությունը, համապատասխանաբար. [օքսիդ] և [վերականգնել] - դրանց մոլային կոնցենտրացիաները. ү օքսիդ, ү վերականգնում - ակտիվության գործակիցներ; Ե° - ռեդոքս համակարգի ստանդարտ ներուժը:
Փոխարինող Տ= 298.15 Կ և հավասարման մեջ հաստատունների թվային արժեքները ստանում ենք.
Ե = Ե° + (0.059 / n) lg ( աօքսիդ / ավերականգնել)
Ե = Ե° + (0.059 / n) lg ([oxide] ү oxide / ([վերականգնել] ү վերականգնել))
Պոտենցիոմետրիկ չափումների համար կազմված է ցուցիչ էլեկտրոդով գալվանական բջիջ , որի ներուժը կախված է էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բաղադրիչներից առնվազն մեկի ակտիվությունից և հղման էլեկտրոդից և չափել այս տարրի էլեկտրաշարժիչ ուժը (EMF):
Պոտենցիոմետրիայում գալվանական բջիջները օգտագործվում են առանց փոխանցման, երբ երկու էլեկտրոդները տեղադրվում են նույն փորձնական լուծույթում, և փոխանցումով, երբ էլեկտրոդները գտնվում են տարբեր լուծույթներում, որոնք ունեն էլեկտրոլիտիկ շփում միմյանց հետ։ Վերջինս իրականացվում է այնպես, որ լուծույթները կարող են խառնվել միմյանց հետ միայն դիֆուզիայի միջոցով։ Սովորաբար դրանք բաժանվում են ծակոտկեն կերամիկական կամ պլաստիկ միջնորմով կամ սերտորեն աղացած ապակե թևով: Առանց փոխանցման տարրերը հիմնականում օգտագործվում են քիմիական հավասարակշռության հաստատունները չափելու համար։ ռեակցիաներ, էլեկտրոլիտների դիսոցման հաստատուններ։ բարդ միացությունների կայունության հաստատունները, լուծելիության արտադրանքները, ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալները, ինչպես նաև իոնների ակտիվության և ակտիվության գործակիցները: Փոխանցման տարրերն օգտագործվում են «ակնհայտ» հավասարակշռության հաստատունները որոշելու համար (քանի որ դրանք հաշվի չեն առնում հեղուկի ներուժը), իոնների ակտիվությունը և ակտիվության գործակիցները, ինչպես նաև վերլուծության պոտենցիոմետրիկ մեթոդները։
Ուղղակի պոտենցիոմետրիա
Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի մեթոդները հիմնված են Nernst հավասարման կիրառման վրա՝ գտնելու էլեկտրոդի ռեակցիայի մասնակցի ակտիվությունը կամ կոնցենտրացիան շղթայի փորձարարական չափված EMF-ից կամ էլեկտրոդի ներուժից: Ուղղակի պոտենցիոմետրիան օգտագործվում է ուղղակիորեն որոշելու համար աիոններ (օրինակ՝ Ag + AgNO 3 լուծույթում)՝ ըստ համապատասխան ցուցիչի էլեկտրոդի EMF-ի արժեքի (օրինակ՝ արծաթ); այս դեպքում էլեկտրոդի գործընթացը պետք է շրջելի լինի: Պատմականորեն ուղղակի պոտենցիոմետրիայի առաջին մեթոդները pH-ի որոշման մեթոդներն էին: . pH-ը որոշելու համար առավել հաճախ օգտագործվում է ապակե էլեկտրոդ: Ապակե էլեկտրոդի հիմնական առավելություններն են շահագործման հեշտությունը, արագ հավասարակշռումը և ռեդոքս համակարգերում pH-ի որոշման ունակությունը: Թերությունները ներառում են էլեկտրոդի նյութի փխրունությունը և աշխատանքի բարդությունը խիստ ալկալային և ուժեղ թթվային լուծույթների անցման ժամանակ:
Մեմբրանի իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների հայտնվելը հանգեցրեց իոնոմետրիայի առաջացմանը (pX-metry), որտեղ pX \u003d - lg ԱԽ ախ -էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի X բաղադրիչի ակտիվությունը. Երբեմն pH-մետրիան դիտվում է որպես իոնոմետրիայի հատուկ դեպք: Պոտենցիոմետր սարքերի կշեռքների չափորոշումը ըստ pX արժեքների դժվար է համապատասխան ստանդարտների բացակայության պատճառով: Հետևաբար, իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների օգտագործման ժամանակ իոնների ակտիվությունը (կոնցենտրացիան) որոշվում է, որպես կանոն, օգտագործելով տրամաչափման կորը կամ հավելումների մեթոդը։ Նման էլեկտրոդների օգտագործումը ոչ ջրային լուծույթներում սահմանափակվում է օրգանական լուծիչների գործողության նկատմամբ դրանց մարմնի և թաղանթի անկայունության պատճառով։
Ուղղակի պոտենցիոմետրիան ներառում է նաև ռեդոքսմետրիա՝ ռեդոքսի ստանդարտ և իրական պոտենցիալների և ռեդոքսային ռեակցիաների հավասարակշռության հաստատունների չափում։ Օքսիդացման պոտենցիալը կախված է օքսիդացված (O) և նվազեցված ( ա vos) նյութի ձևերը. Ռեդոքսմետրիան օգտագործվում է նաև լուծույթներում իոնների կոնցենտրացիան որոշելու համար։ Ուղղակի պոտենցիոմետրիա՝ օգտագործելով մետաղական էլեկտրոդներ, օգտագործվում է տեղումների և կոմպլեքսավորման ռեակցիաների մեխանիզմն ու կինետիկան ուսումնասիրելու համար։
Կիրառվում է նաև տրամաչափման կորի մեթոդը։ . Դա անելու համար EMF-ի կոորդինատներում նախապես կառուցվում է տրամաչափման գրաֆիկ. lg ԻՑ enօգտագործելով վերլուծված իոնի ստանդարտ լուծույթները, որոնք ունեն լուծույթի նույն իոնային ուժը:
Այս դեպքում զ en(ակտիվության հարաբերակցություն) և Եդիֆերենցիալ(դիֆուզիոն ներուժը) մնում է հաստատուն, իսկ գրաֆիկը դառնում է գծային: Այնուհետև, օգտագործելով նույն իոնային ուժը, չափվում է վերլուծված լուծույթով շղթայի EMF-ը և գրաֆիկից որոշվում է լուծույթի կոնցենտրացիան: Սահմանման օրինակը ներկայացված է նկ. մեկ.
Նկ.1.Կալիբրացիայի կորը՝ ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով կոնցենտրացիան որոշելու համար
Ուղղակի պոտենցիոմետրիան ունի կարևոր առավելություններ. Չափումների ժամանակ վերլուծված լուծույթի բաղադրությունը չի փոխվում։ Այս դեպքում, որպես կանոն, չի պահանջվում անալիտի նախնական տարանջատում։ Մեթոդը կարող է հեշտությամբ ավտոմատացվել, ինչը հնարավորություն է տալիս այն օգտագործել տեխնոլոգիական գործընթացների շարունակական մոնիտորինգի համար։
