Bendroji elektrocheminių tyrimų metodų charakteristika. iii tema. elektrocheminiai analizės metodai. "prietaisai ir analizės technologija"

Elektrocheminiai metodai- dinamiškiausiai besivystančios aplinkos monitoringo taikymo požiūriu. Dažniausiai MOC sistemose naudojama voltamperometrija (įskaitant polarografiją), potenciometrija (įskaitant jonometriją), kulometrija ir konduktometrija.

Elektrocheminiuose analizės metoduose naudojama įvairių terpės elektrinių savybių priklausomybė nuo joje analizuojamų medžiagų kiekybinio kiekio ir kokybinės sudėties:

· pasikeitimas potencialus elektrodas, priklausomai nuo fizikinių ir cheminių procesų, vykstančių medžiagoje ( potenciometrinis metodas), įskaitant. selektyvios jonams selektyvių elektrodų reakcijos, individualiai jautrios daugeliui katijonų ir anijonų ( jonometrinis metodas);

· pasikeitimas elektros laidumas (srovė) ir medžiagos dielektrinė konstanta, priklausomai nuo terpės pobūdžio ir jos komponentų koncentracijos ( konduktometrinis ir amperometrinis metodai);

· Pakeitimai elektros energijos kiekį kai analitė patenka į elektrocheminę ląstelę ( kulonometrinis metodas);

Analizuojamo junginio kiekio sumažinimas ant lašančio ar besisukančio gyvsidabrio elektrodo, kaip taisyklė, analizuojant nedidelius medžiagų kiekius skirtingose ​​agregacijos būsenose ( poliarografinis arba voltammetrinis metodas).

Visų šios grupės prietaisų polarografai turi didžiausią jautrumą, lygų 0,005–1 µg/ml mėginio.

Voltametrija apima grupę elektrocheminių analizės metodų, pagrįstų poliarizacijos kreivių tyrimu. Šie metodai yra - poliarografija ir amperometrinis titravimas - turi daug veislių ir modifikacijų. Dažniausias nuolatinė srovė poliarografija.

Poliarografinė sąranka susideda iš nuolatinės srovės šaltinio, įtampos daliklio, lašo (dažniausiai gyvsidabrio) arba besisukančio elektrodo ir pagalbinio (dažniausiai gyvsidabrio ar kito) elektrodo. Norint išmatuoti srovę, prie sistemos prijungiamas mikroampermetras. Elektrodai kartu su tiriamuoju tirpalu dedami į elektrolizatorių (elementą).

Elektrolizės elementui taikoma įtampa sukelia anodo ir katodo poliarizaciją. E= f a- f k +iR, kur i- srovės stiprumas; KAM – atsparumas tirpalui; f a ir f k- anodo ir katodo potencialai.

Jei sumažinsite tirpalo atsparumą pridėdami stiprų elektrolitą (foną), tada vertė iR(galimas tirpalo kritimas) gali būti nepaisoma.

Anodo potencialas elemento veikimo metu išlieka praktiškai pastovus, nes srovės tankis mažas, o santykinai didelis anodo paviršius nėra poliarizuotas. Tada lašančio poliarizuojančio katodo su mažu paviršiumi potencialas bus lygus: E= -f k... Dažnai atliekant poliarografinius matavimus, vietoj gyvsidabrio sluoksnio indo apačioje naudojamas nepoliarizuojamas prisotintas kalomelio elektrodas, kurio potencialas laikomas nuliu.

Poliarografiniai duomenys gaunami matuojant srovę, praeinančią per elektrolitinį elementą, kaip elektrodams taikomo potencialo funkciją. Grafinė srovės stiprumo priklausomybė nuo potencialo vadinama poliarografine banga ( ryžių. 2).

Elektrolizės pradžioje, esant mažoms EML vertėms, srovė bus beveik pastovi ir tik labai lėtai didės. Tai vadinamoji liekamoji srovė, kuri palaikoma viso elektrolizės proceso metu.

Ryžiai. 2... 10–3 M cinko chlorido tirpalo ir 1 M kalio chlorido tirpalo (1 kreivė) ir 1 M kalio chlorido tirpalo (2 kreivė) polarograma

Kai tik pasiekiamas jonų atsistatymo potencialas (pavyzdžiui, nustatytiems cinko jonams jis lygus -1,0 V), jų iškrova prasideda gyvsidabrio laše:

Zn 2+ + 2 + Hg ® Zn (Hg).

Prie katodo susidaro praskiesta cinko amalgama Zn (Hg), kuri suyra į sudedamąsias dalis, kai tik krintantis lašas susiliečia su anodu:

Zn (Hg) - 2 ® Zn 2+ + Hg.

Esant cinko jonų redukcijos potencialui, srovė smarkiai padidėja ( ryžių. 2), tačiau pasiekus tam tikrą vertę, nepaisant padidėjusio taikomo EML, ji išlieka beveik pastovi. Ši srovė vadinama ribine arba difuzine srove, jos vertė, kaip taisyklė, yra proporcinga analitės koncentracijai.

Pašalinant polarogramas, į tiriamąjį elektrolitą pridedamas indiferentinis elektrolitas su katijonais, kurie redukuojami daug sunkiau nei analizuojamas katijonas, pvz., KCl, KNO 3, NH 4 Cl; kai koncentracija 100-1000 kartų didesnė už analitės koncentraciją. Šis elektrolitas vadinamas „fonu“. Jis sukurtas bandomajame tirpale elektros laidumui padidinti ir indikatoriaus elektrodo (katodo) elektriniam laukui ekranuoti. Todėl nustatomos medžiagos katijonai netraukiami katodo elektrinio lauko, o juda link jo dėl difuzijos.

Svarbiausia polarogramos charakteristika yra pusės bangos potencialas E 1/2 ir poliarografinės bangos aukštis h(ribojanti difuzijos srovę). Pusinės bangos potencialas naudojamas kokybės poliarografinė analizė. Įvairių medžiagų pusbanginiai potencialai, išdėstyti jų neigiamų verčių didėjimo tvarka, sudaro vadinamąjį „poliarografinį spektrą“. Kadangi pusės bangos potencialas labai priklauso nuo tirpalo (analizuojamos terpės) sudėties, fonas visada nurodomas poliarografinėse lentelėse.

V kiekybinis Poliarografinė analizė koncentracijai matuoti naudojant kalibravimo grafiko metodus, priedus, palyginimo ir skaičiavimo metodus.

Tarp įvairių poliarografijos variantų, metodas Diferencinė impulsų poliarografija (DIP ) yra efektyviausias sprendžiant aplinkos monitoringo problemas, daugiausia dėl didelio jautrumo. RIP metodas leidžia įvertinti visų medžiagų, nustatytų klasikinės poliarografijos metodu, kiekį. Be kitų poliarografinių metodų, jis ypač naudingas pėdsakų analizei. kvadratinė banga poliarografija, kuris suteikia aptikimo ribą, artimą DIP aptikimo ribai, tačiau tik grįžtamųjų elektrodų procesų atveju, todėl šis metodas dažnai naudojamas sunkiųjų metalų pėdsakams nustatyti. DIP metodu taip pat galima nustatyti paviršinio aktyvumo medžiagas, kurios keičia elektrinio dvigubo elektrodo sluoksnio talpą.

Sunkiųjų metalų jonų mikroturiniui nustatyti gali būti naudojami metodai inversinė elektrocheminė analizė (IEA) arba kitu būdu, inversinė voltamperinė analizė (IVA ), kuriame nustatytini metalai iš anksto nusodinami ant elektrodo, o po to ištirpinami kontroliuojant poliarografiją. Ši parinktis kartu su RIP yra vienas jautriausių elektrocheminės analizės metodų. IEA (IVA) techninė įranga yra gana paprasta, todėl galima atlikti analizes lauke, tokiu principu gali veikti ir automatizuotos nuolatinio valdymo (stebėjimo) stotys.

IEA (IVA) metodai leidžia nustatyti Cu, Pb, Bi, Sb, As, Sn In, Ga, Ag, Tl, Cd, Zn, Hg, Au, Ge, Te, Ni, Co jonus ir daugelį anijonų. Svarbus IEA (IVA) metodų pranašumas yra (skirtingai nuo kitų metodų, pavyzdžiui, tokių kaip atominės absorbcijos spektrometrija) gebėjimas atskirti laisvuosius jonus nuo surištų cheminių formų, kuris taip pat svarbus vertinant analizuojamų medžiagų fizikines ir chemines savybes ekoanalitinės kontrolės požiūriu (pvz., vertinant vandens kokybę). Daugelis organinių medžiagų taip pat gali būti nustatomos IEA (IVA) metodais po to, kai jos adsorbuojasi ant elektrodo paviršiaus.

Poliarografiniais metodais taip pat galima nustatyti įvairių metalų aerozolius pramoninių patalpų atmosferoje ir ore po to, kai jie surenkami atitinkamuose filtruose, o vėliau koncentratai perkeliami į tirpalą. Organiniai junginiai dujų ir garų pavidalu atmosferoje gali būti nustatomi polarografiškai po to, kai juos sugeria specialiai parinktais tirpalais. Metalai ir įvairūs junginiai biologinėse medžiagose po ekstrahavimo dažniausiai nustatomi poliarografiškai. Visi poliarografiniai matavimai, įskaitant IEA (IVA), gali būti visiškai automatizuoti, o tai būtina atliekant serijinę analizę.

Viena iš svarbiausių polarografijos taikymo sričių yra deguonies nustatymas vandenyje. Tam naudojami amperometriniai detektoriai, generuojantys srovę, proporcingą deguonies koncentracijai tirpale.

Taikant fermentą ant detektoriaus membranos paviršiaus, galima gauti įvairius fermentinius amperometrinius jutiklius, kurie yra patogūs biocheminėms ir klinikinėms analizėms. Tokie jutikliai naudojami ir aplinkos stebėjimo sistemose.

Elektrokataliziniu principu veikiantys elektrodai tinka įvairių dujų (SO 2, H 2 S, CO, NO x) stebėjimui pramoninių patalpų ore. Šių dujų (atliekančių katalizatoriaus vaidmenį), vykstančios ant elektrodo paviršiaus, elektrocheminės reakcijos elektrodų sistemoje sukuria srovę, kuri funkciškai susijusi su dujų koncentracija ore.

Poliarografijos taikymas neapsiriboja vien atskirų mėginių analize, o metodas palaipsniui pereina prie nuolatinės dujų ir skysčių analizės principų.

Voltametriniai poliarografiniai detektoriai sėkmingai naudojami didelio efektyvumo skysčių chromatografijoje (HPLC). Šiuo atveju labai selektyvaus atskyrimo metodo derinimas su jautriu aptikimo metodu lemia pastebimai išplečiamas chromatografiniu metodu nustatytų medžiagų spektras (labai toksiškų medžiagų pėdsakai, herbicidai, vaistai, augimo stimuliatoriai ir kt.).

Metodo detales galima rasti specialioje literatūroje ,,,,.

Potenciometrija- medžiagų koncentracijos nustatymo metodas, pagrįstas grįžtamųjų galvaninių elementų EML matavimu.

Praktikoje naudojami du analizės metodai: tiesiai potenciometrija nustatyti dalelių aktyvumą, kurį galima apskaičiuoti naudojant galvaninio elemento EML Nernsto lygtį ir potenciometrinis titravimas , kuriame titravimo metu pasikeitus cheminių medžiagų veiklai, pasikeičia galvaninio elemento EML.

Įranga potenciometriniam titravimui ir tiesioginei potenciometrijai atlikti yra ta pati. Potenciometrinio matavimo grandinę sudaro indikatorinis elektrodas ir atskaitos elektrodas su stabiliu pastoviu potencialu, taip pat antrinis įtaisas. Scheminė metodo schema parodyta ryžių. 3.

1 - indikatoriaus elektrodas; 2 - atskaitos elektrodas

Ryžiai. 3. Potenciometrinė ląstelė

Elektrodų poros potencialas yra pastovus. Analitės koncentracijos tirpale pokytis keičia grandinės EML. Indikatoriaus elektrodai paprastai yra keturi tipai, priklausomai nuo naudojamos membranos, kuri atskiria elektrodo tirpalą nuo tiriamojo tirpalo: 1) elektrodai su vienalyte membrana, pagaminta iš miltelių arba kristalinės medžiagos; 2) elektrodai su nevienalyte membrana, kurioje elektrodo veiklioji medžiaga yra paskirstyta, pavyzdžiui, silikoninėje gumoje; 3) elektrodai su skysta membrana, kurioje membrana yra neutralios medžiagos, pavyzdžiui, porėto stiklo, tirpalas; 4) stiklo elektrodai su skirtinga stiklo chemine sudėtimi.

Indikatoriaus elektrodai įgyja tirpalo, kuriame jie yra, potencialą. Atskirkite du tokio pobūdžio indikatoriaus elektrodai:

1) indiferentiniai elektrodai (nesunaikinami elektrolizės metu);

2) elektrodų keitimas (oksidavimas arba redukcija) matavimų metu.

Vaidmuo abejingi elektrodai(jie kartais vadinami elektrodais trečias natūra) yra duoti arba prijungti elektronus, t.y. būti elektros laidininkais. Tokie elektrodai gali būti pagaminti iš aukso, poliruotos platinos, grafito ir kitų medžiagų. Kintamų elektrodų (kartais vadinamų elektrodais) pavyzdžiai Pirmas genus) gali būti vario, cinko ir kitų metalų plokštės, taip pat chinhidrono ir vandenilio indikatoriniai elektrodai. Be to, indikatoriniai elektrodai gali būti Jonų selektyvūs membraniniai elektrodai daugelio katijonų nustatymui: Li +, Pb +, Cs +, Tl +, NH +, Na +, K +, Ag + ir kt. Kaip etaloniniai elektrodai ( standartinis elektrodai), kurio potencialas išlieka pastovus viso matavimo metu, dažniausiai naudojami, pavyzdžiui, normalaus ir decinormalaus kalomelio (kalomelio) elektrodai, kurių potencialai atitinkamai +0,282 V ir +0,334 V, taip pat sočiojo sidabro chlorido elektrodas su +0,201 V potencialas.

Idealiu atveju tiesioginis potenciometrinis galvaninio elemento EML matavimas gali būti susietas per Nernsto lygtį su nustatytos dalelės aktyvumu arba koncentracija, jei žinomi atitinkami aktyvumo koeficientai:

kur E 0 – standartinis elektrodo potencialas, V; R- dujų konstanta; T- absoliuti temperatūra; F - Faradėjaus numeris; n- prarastų arba priimtų elektronų skaičius; , [redukcijos] - atitinkamai oksiduotų, redukuotų formų pusiausvyros koncentracijos, mol / dm 3.

Jei pakeisime konstantų pamatines vertes ir pereisime nuo natūralaus logaritmo iki dešimtainio, tada gausime 25 ° C temperatūrą;

Svarbiausias rodiklis apibūdinant OS būklę yra šios aplinkos pH vertė, kurios nustatymas ( pH-metrija ) šiuo metu dažniausiai atliekami naudojant stiklinius indikatorinius (matavimo) elektrodus. Ilgalaikiams matavimams buvo sukurtos specialios stiklo elektrodų konstrukcijos su papildomais stiklo membranos valymo prietaisais. Stikliniai elektrodai, padengti pusiau pralaidžia membrana su elektrolito plėvele, taip pat yra įvairių tipų zondų pagrindas ( jutikliai ), naudojamas analizuojant vandenį ir orą gamybos sąlygomis dėl daugelio teršalų (NH 3, CO 2, NO x, SO 2, H 2 S ir kt.).

Jonų selektyvių elektrodų (ISE) kūrimo procesas leidžia valdyti jonus F -, I -, Br -, Cl -, CN -, SCN -, NO 3 -, NO 2 -, ClO 4 -, S 2–, Na+ , K + Ca 2+, Ag +, Cu 2+, Cd 2+, Pb 2+ koncentracijos svyruoja nuo 10 –2 iki 10 –7 mol/l (maždaug 1-10 –5 mg/ml). Patikrinimas naudojant ISE yra greitas, paprastas ir turi puikias galimybes nuolatiniams matavimams. Sukurtos ISE, kurios yra selektyvios plačiai organinių medžiagų klasei, taip pat jų masės izomerams, gamybinės zonos ore esančioms aktyviosioms paviršiaus medžiagoms ir plovikliams bei pramonės įmonių vandens ekonominiam režimui.

Potenciometrija taip pat naudojama matuoti įvairių redokso (O / V) sistemų redokso potencialus vandenyje. Paprastai matavimo rezultatai atitinka mišrų potencialą, nes paprastai vandenyje vienu metu egzistuoja kelios O/W sistemos.

Pažymėtina, kad puslaidininkinių metalo oksidų chemiškai selektyvių ir jonams selektyvių lauko tranzistorių (CSFT, ISFT) pagrindu sukurtų jutiklių naudojimas yra perspektyvus. Selektyvumas šiose sistemose pasiekiamas pasirenkant membranos sudėtį ir sluoksnį, nusodintą ant tranzistoriaus vartų. Sistema panardinama į analizuojamą tirpalą, o srovė, tekanti tarp jos šaltinio ir nutekėjimo, moduliuojama potencialų skirtumu tarp etaloninio elektrodo ir tranzistoriaus užtvaro. Dėl membranos arba nusodinto sluoksnio selektyvumo moduliuojama srovė tampa atitinkamo tirpalo komponento aktyvumo funkcija. Puslaidininkiniai jutikliai yra įvairių dujų ir garų monitorių-analizatorių pagrindas. Mažas tokių jutiklių dydis leidžia sujungti jų mazgus mozaikos pavidalu ant vieno pagrindo, kad būtų gautas analizatorius, galintis stebėti visą rinkinį kenksmingų medžiagų. Signalai iš atskirų jutiklių, įtrauktų į mozaiką, gali būti nuosekliai ir periodiškai registruojami analitinės sistemos matavimo centro.

Mikroelektronikos plėtra leidžia sukurti kompaktiškus analizatorius, tokius kaip zondai naudojant šiuolaikinę ISE. Tuo pačiu metu zondo rankenoje gali būti sumontuota grandinė, kuri apdoroja aplinkos valdymo objekto atsaką, ir net ekraną.

Specialioje literatūroje galite susipažinti su metodo detalėmis,,,.

Kulonometrinis analizės metodas – elektrodo reakcijos srovės matavimas, į kurią patenka tiriamoji medžiaga, kuri su analizuojamu srautu patenka į kulonometrinę kamerą. Scheminė kulometrinės ląstelės diagrama parodyta ryžių. 4.

1 - katodo kamera; 2 - anodo kamera; 3 - mikroampermetras

Ryžiai. 4... Kulonometrinė ląstelių diagrama

Kulonometrinė analizė pagrįsta elektros energijos kiekio, sunaudoto tam tikram elektrocheminiam procesui atlikti tam tikrame mėginyje, matavimu, t.y. su sąlyga, kad srovės efektyvumas yra 100%. Tai elektros energijos kiekis naudojant srovės laiko integratorių, nuosekliai sujungtą su matavimo elementu, arba kulonometrą-elektrolizatorių, kuriame šimtaprocentiniu srovės efektyvumu atliekamas elektrocheminis procesas, lydimas medžiagos, kurių kiekį galima lengvai ir tiksliai atkurti.

Pagal Faradėjaus dėsnis:

m ( x)/ M(x) = m(k)/ M(k),

kur m(x), m (k) – analitės masė NS ir atitinkamai į kulonometrą išleistą medžiagą; M(x), M(k) – medžiagos ekvivalentų molinė masė NS ir kulonometre išsiskiriančios medžiagos, g/mol.

Skaičiavimą taip pat galima atlikti pagal lygtį, apibūdinančią Faradėjaus dėsnį:

jei analizės metu matuojama srovė i, Ir laikas t, s, išleista elektrocheminiam procesui atlikti.

Kitoje šio metodo modifikacijoje, vadinamoje
kulonometrinis titravimas , titrantas generuojamas elektrolitiniu būdu analizuojamame tirpale esant tam tikrai srovei. Titranto sunaudojimas analizinėje reakcijoje papildomas įkrova, tekančia per tirpalą titranto generavimo metu, kol pasiekiamas ekvivalentiškumo taškas.

Vienas iš kulonometrinių metodų pranašumai yra tai, kad titravimo standartizavimo procesas dažnai yra nereikalingas, nes skaičiavimai yra pagrįsti Faradėjaus konstanta, t.y. metodas yra absoliutus ir leidžia įvertinti analitės kiekį, o ne jos koncentraciją... Kulonometrijos su tam tikru potencialu trūkumas yra analizės procedūros trukmė, susijusi su poreikiu visiškai užbaigti elektrolizę. Skaičiavimo technologija leidžia šį laiką sumažinti, numatant elektrolizės pabaigą matematiškai apdorojant srovės ir laiko kreivę pradinėms elektrolizės stadijoms ir apskaičiuojant elektros kiekį arba medžiagos koncentraciją tirpale. Analizuojant daugiakomponentinius pavyzdžius, jis gali būti naudojamas skenuojanti kulometrija , kuriame elektrolizės potencialas keičiamas nuolat arba laipsniškai. Tokioms sistemoms geriau naudoti kulometrinį titravimą, o ne tiesioginį kulometriją, nes 100 % srovės efektyvumą generuojant titravimą gana lengva pasiekti tinkamai parinkus titravimo reagentą ir darbo terpės sudėtį. Kulonometrinis titravimas taikomas norint nustatyti nuo 0,01 iki 100 mg medžiagų (kartais mažiau nei 1 μg). Darbinis mėginių tūris paprastai yra nuo 10 iki 50 ml. Metodas pasižymi dideliu tikslumu, santykinė paklaida neviršija kelių dešimtųjų %, net ir titruojant mikrogramų turinį kulonometriniu būdu. Optimaliomis sąlygomis titravimą galima atlikti su labai maža 0,01 % (santyk.) neapibrėžtimi. Įvairių rūgščių-šarmų, redokso; nusodinimo ir kompleksometrinio titravimo parinktys gali būti atliekamos kulometriniu būdu.

Sieros dioksido ir sieros vandenilio (sulfatų ir sulfidų), ozono (ir vandenilio peroksido), chloro ore (ir aktyviojo chloro vandenyje) nustatymui buvo sukurti ir gaminami kulonometriniai dujų analizatoriai ir vandens analizatoriai ("kulonometrai"). , anglies monoksidas ir azoto dioksidas ore (nitratai ir nitritai vandenyje). Kulometrija taip pat naudojama kaip elektrocheminis aptikimo įrankis skysčių chromatografijoje.

Išsamią metodo informaciją galima rasti specializuotoje literatūroje.

Konduktometrinis metodas analizė pagrįsta tirpalo laidumo matavimu. Konduktometrinis analizės metodas yra elektrolito tirpalo varžos pokyčio matavimas absorbuojant mišinio komponentą. Konduktometriniai įrenginiai naudojami, pavyzdžiui, norint nustatyti anglies monoksidą ir dioksidą, benzino garus, amoniaką ir kt.

Elektros laidumas yra varžos atvirkštinis dydis. R, jo matmuo yra Cm (siemens), t.y. æ = 1 / R.

Tirpalo elektrinis laidumas priklauso nuo jonų skaičiaus tirpalo tūrio vienete, t.y. nuo susikaupimo SU, nuo šių jonų mobilumo – V. Remiantis žinomais santykiais

kur Z- atstumas tarp elektrodų; S - elektrodų plotas; k– Proporcingumo koeficientas.

Konkrečiai elektrodų porai su pastoviu atstumu tarp jų S/Z= konst. Tada

,

kur k 1 = k(S/Z).

Skaičiuojant konduktometrijoje, naudojama sąvoka „savitasis elektros laidumas“ æ 0:

Atliekant skaičiavimus patogu naudoti ekvivalentinį elektros laidumą, kuris yra lygus:

kur NS - molių ekvivalentų skaičius 1 cm 3 tirpale. Ekvivalentinis elektrinis laidumas l ¥ esant begaliniam praskiedimui yra lygus katijonų judrumo sumai U ir anijonas V.

Silpno elektrolito tirpalo ekvivalentinio elektrinio laidumo ir šio elektrolito ekvivalentinio elektrinio laidumo santykis esant begaliniam praskiedimui yra lygus šio elektrolito disociacijos laipsniui a:

Nepaisant nespecifiškumo, šis metodas gana dažnai naudojamas aplinkos monitoringo sistemose, palyginti su kitais elektrocheminiais metodais. Taip yra dėl to, kad vertinant taršą, pavyzdžiui, vandenį ir atmosferą, galima ne žingsnis po žingsnio, o išėjimo (galutinė) pramonės procesų kontrolė. Dėl itin mažo vandens elektrinio laidumo dažnai visiškai pakanka įvertinti bendrą teršalų kiekį, kurį pateikia konduktometrija. Būdingi konduktometrinių metodų panaudojimo aplinkos monitoringe pavyzdžiai yra ploviklių nuotekose analizatoriai, sintetinių komponentų koncentracija drėkinimo sistemose ir geriamojo vandens kokybė (druskingumas). Laidumo analizatoriai naudojami nuolatiniam oro taršos ir kritulių, pvz., SO 2 ir H 2 SO 4, stebėjimui. Be to tiesioginė konduktometrija galima naudoti kai kurias taršos rūšis netiesioginis metodai, leidžiantys labai efektyviai įvertinti minėtų medžiagų kiekį, kuris prieš matavimą sąveikauja su specialiai parinktais reagentais ir fiksuojamą elektros laidumo pokytį sukelia tik atitinkamų produktų buvimas reakcijoje. Taigi, galima nustatyti azoto oksidus po jų katalizinio preammoniako redukavimo, taip pat HCl, HBr ir CO 2 po išankstinės reakcijos su Ba (OH) 2 arba NaOH. Aprašytas CO 2 nustatymo principas gali būti naudojamas ir netiesioginiam organinių medžiagų nustatymui vandenyje.

Be klasikinės konduktometrijos, taip pat yra aukšto dažnio versija ( oscilometrija ), kuriame indikatoriaus elektrodų sistema nesiliečia su mėginiu. Šis principas dažnai įgyvendinamas nuolatiniuose konduktometriniuose analizatoriuose.

Elektrocheminiai analizės metodai taip pat aprašyti daugelyje mokomųjų ir specialiųjų leidinių,,,.

LITERATŪRA

1. Yu.S. Drugovas, A.A. RodinasAplinkos analitinė chemija.
Sankt Peterburgas: 2002 .-- 464 p.

2. Paškevičius M.A., Shuisky V.F. Aplinkos monitoringas. Pamoka. SPbGGU. - SPb., 2002 .-- 90 p.

3. Cattrall Robert W. Cheminiai jutikliai. M .: Mokslo pasaulis, 2000 .-- 144 p.

4. Turyan Ya.I., Ruvinsky O.E., Zaicevas P.M.Poliarografinė katalimetrija. M .: Chemija, 1998 .-- 272 p.

5. G.K. Budnikovas, V.N. Maistrenko, Yu.I. Murinovas Voltametrija su modifikuotais ir ultramikroelektrodais. Maskva: Nauka, 1994 m. - 239 p.

6. Brainina Kh.Z., Neimanas E.Ya., Slepuškinas V.V. Inversiniai elektroanalizės metodai. M .: 1988 .-- 240 p.

7. Salikhdzhanova R.F. ir kt. Polarografai ir jų veikimas praktinėje analizėje ir tyrimuose. Maskva: Chemija, 1988 .-- 192 p.

8. Kaplan B.Ya., Pats R.G., Salikhdzhanova R.F. AC voltammetrija. M .: Chemija, 1985 .-- 264.

9. Bondas A.M. Poliarografiniai metodai analitinėje chemijoje. Maskva: chemija, 1983 m.

10. Efremenko O.A. Potenciometrinė analizė. M .: MMA im. JUOS. Sechenovas, 1998 m.

11. Jonų selektyvių elektrodų naudojimo informacinis vadovas. Maskva: Mir, 1986 m.

12. Koryta I. Jonai, elektrodai, membranos. M .: Mir, 1983 m.

13. Nikolskiy B.V., Materova E.A. Jonų selektyvūs elektrodai. L .: Chemija, 1980 m.

14. Efremenko O.A.Kulometrinis titravimas. M .: MMA im. JUOS. Sechenovas, 1990 m.

15. Khudyakova T.A., Koreshkov A.P. Konduktometrinis analizės metodas. Vadovėlis universitetams. M .: Aukštoji mokykla, 1975 .-- 207 p.

16. Budnikovas G.K., Maistrenko V.N., Vyaselev M.R. Šiuolaikinės elektroanalizės pagrindai. Maskva: chemija, 2000 m.

17. G.V. Prokhorova Supažindinimas su elektrocheminiais analizės metodais. M .: Maskvos valstybinio universiteto leidykla, 1991 .-- 97 p.

18. Aplinkos kontrolės elektroanalitiniai metodai... / Red. R. Kalvoda, R. Zyka, K. Shtulik ir kt. M .: Chemija, 1990 .-- 240 p.

19. Plambbackas J.Elektrocheminiai analizės metodai. Teorijos ir taikymo pagrindai./ Per. iš anglų kalbos Maskva: Mir, 1986 m.

Įvadas

1 skyrius. Bendrosios sąvokos. Elektrocheminių analizės metodų klasifikacija

2 skyrius. Potenciometriniai analizės metodai (potenciometrija)

1 Metodo principas

3 Potenciometrinis titravimas

3 skyrius. Konduktometrinis analizės metodas

1 Metodo principas. Pagrindinės sąvokos

2 Konduktometrijos principas

3 Konduktometrinis titravimas

4 skyrius. Konduktometrinė analizė (konduktometrija)

1 Metodo esmė

2 Kiekybinė poliarografinė analizė

3 Poliarografijos taikymas

5 skyrius. Amperometrinis titravimas

6 skyrius. Kulonometrinė analizė (kulometrija)

1 Metodo principas

3 Kulometrinis titravimas

Išvada

Bibliografija

ĮVADAS

Elektrocheminiai analizės metodai – tai kokybinės ir kiekybinės analizės metodų visuma, pagrįsta elektrocheminiais reiškiniais, vykstančiais tiriamoje terpėje arba sąsajoje ir susijusiais su analitės struktūros, cheminės sudėties ar koncentracijos pokyčiais.

Elektrocheminiai analizės metodai skirstomi į penkias pagrindines grupes: potenciometrija, voltamperometrija, kulometrija, konduktometrija ir amperometrija.

Šių metodų naudojimas kiekybinėje analizėje grindžiamas elektrocheminio proceso metu išmatuotų parametrų verčių priklausomybe nuo atskirtos medžiagos analizuojamame tirpale, dalyvaujančiai šiame elektrocheminiame procese. Šie parametrai apima elektrinių potencialų skirtumą, elektros energijos kiekį. Elektrocheminiai procesai – procesai, kuriuos vienu metu lydi cheminė reakcija ir sistemos elektrinių savybių pasikeitimas, kurį tokiais atvejais galima pavadinti elektrochemine sistema. Analitinėje praktikoje elektrocheminėje sistemoje paprastai yra elektrocheminis elementas, kuriame yra indas su elektrai laidžiu tiriamuoju tirpalu, į kurį panardinami elektrodai.

Atskirkite tiesioginius ir netiesioginius elektrocheminius metodus. Tiesioginiuose metoduose naudojama srovės stiprumo (potencialo ir kt.) priklausomybė nuo nustatyto komponento koncentracijos. Taikant netiesioginius metodus, srovės stiprumas (potencialas ir kt.) matuojamas, kad būtų galima rasti analitės titravimo tinkamu titrantu galutinį tašką, tai yra, naudojama išmatuoto parametro priklausomybė nuo titranto tūrio. .

1 SKYRIUS. BENDROSIOS SĄVOKOS. ELEKTROCHEMINĖS ANALIZĖS METODŲ KLASIFIKACIJA

Elektroanalitinė chemija apima elektrocheminius analizės metodus, pagrįstus elektrodų reakcijomis ir elektros perdavimu per tirpalus.

Elektrocheminių metodų taikymas kiekybinėje analizėje grindžiamas elektrocheminių procesų išmatuotų parametrų (elektrinių potencialų skirtumo, srovės, elektros kiekio) reikšmių priklausomybės nuo analitės kiekio analizuojamame tirpale. duotame elektrocheminiame procese. Elektrocheminiai procesai – procesai, kuriuos lydi tuo pačiu metu vykstančios cheminės reakcijos ir sistemos elektrinių savybių pokyčiai, kuriuos tokiais atvejais galima pavadinti elektrochemine sistema. Analitinėje praktikoje elektrocheminėje sistemoje paprastai yra elektrocheminis elementas, kuriame yra indas su elektrai laidžiu analizės tirpalu, į kurį panardinami elektrodai.

Elektrocheminių analizės metodų klasifikacija. Elektrocheminės analizės metodai klasifikuojami įvairiais būdais, atsižvelgiant į elektros energijos šaltinio pobūdį sistemoje. Yra dvi metodų grupės:

a) Metodai neprimetant išorinio (pašalinio) potencialo.

Elektros energijos šaltinis yra pati elektrocheminė sistema, kuri yra galvaninis elementas (galvaninė grandinė). Šie metodai apima potenciometrinius metodus. Elektrovaros jėga – EMF – ir elektrodų potencialai tokioje sistemoje priklauso nuo analitės kiekio tirpale.

b) Metodai su išorinio (pašalinio) potencialo primetimu. Šie metodai apima:

konduktometrinė analizė – pagrįsta tirpalų elektrinio laidumo matavimu * priklausomai nuo jų koncentracijos;

voltamperinė analizė – pagrįsta srovės, kaip taikomo žinomo potencialų skirtumo ir tirpalo koncentracijos, matavimu;

kulonometrinė analizė – pagrįsta per tirpalą praleidžiamo elektros kiekio matavimu, priklausomai nuo jo koncentracijos;

elektrogravimetrinė analizė – pagrįsta elektrocheminės reakcijos produkto masės matavimu.

Klasifikacija pagal elektrocheminių metodų taikymo būdą. Atskirkite tiesioginius ir netiesioginius metodus.

a) Tiesioginiai metodai. Elektrocheminis parametras matuojamas kaip žinoma tirpalo koncentracijos funkcija, o analitės kiekis tirpale randamas pagal atitinkamo matavimo prietaiso parodymus.

b) Netiesioginiai metodai – tai titravimo metodai, kai titravimo pabaiga registruojama remiantis sistemos elektrinių parametrų matavimu.

Pagal šią klasifikaciją išskiriamas, pavyzdžiui, tiesioginis konduktometrinis ir konduktometrinis titravimas.

2 SKYRIUS. POTENCIOMETRINĖS ANALIZĖS METODAS (POTENCIOMETRIJA)

1 Metodo principas

Potenciometrinė analizė (potenciometrija) pagrįsta EML ir elektrodų potencialų matavimu, atsižvelgiant į analizuojamo tirpalo koncentraciją.

Jei elektrocheminėje sistemoje - galvaniniame elemente - ant elektrodų vyksta reakcija:

aA + bB↔dD + eE

perkeliant n elektronų, tada šios reakcijos EMF E Nernsto lygtis yra tokia:

E꞊E˚- RTnFlnaDda Eea (A) a aBb

kur, kaip įprasta, E ° yra standartinis reakcijos EMF (standartinių elektrodų potencialų skirtumas), R yra dujų konstanta, T yra absoliuti temperatūra, kurioje vyksta reakcija, F yra Faradėjaus skaičius; a (A), a (B), a (D) ir i (E) yra reagentų – reakcijos dalyvių – veikla. (10.1) lygtis galioja grįžtamai veikiančio galvaninio elemento EML.

Kambario temperatūrai lygtis (10.1) gali būti pavaizduota tokia forma:

E꞊E˚- 0,059nlnaDda Eea (A) a aBb

Esant sąlygoms, kai reagentų aktyvumas yra maždaug lygus jų koncentracijai, (1) lygtis virsta (3):

꞊E˚- RTnFlncDdc EecAa aBb

čia c (A), c (B), c (E), c (D) yra reagentų koncentracijos. Kambario temperatūrai ši lygtis gali būti pavaizduota kaip (4):

꞊E˚- 0,059nlncDdc EecAa aBb

Potenciometriniams matavimams elektrocheminėje kameroje naudojami du elektrodai: indikatorinis elektrodas, kurio potencialas priklauso nuo nustatytos (potencialą lemiančios) medžiagos koncentracijos tiriamame tirpale ir etaloninis elektrodas, kurio potencialas išlieka pastovus. analizės sąlygomis. Todėl EML vertė, nustatyta (1) - (4) lygtimis, gali būti apskaičiuojama kaip šių dviejų elektrodų realiųjų potencialų skirtumas.

Potenciometrijoje naudojami šių tipų elektrodai: pirmos, antros rūšies, redokso, membraniniai elektrodai.

Pirmosios rūšies elektrodai yra katijonų grįžtami elektrodai, bendrai su elektrodo medžiaga. Yra trijų tipų pirmosios rūšies elektrodai.

a) Metalas M panardintas į to paties metalo druskos tirpalą. Tokių elektrodų paviršiuje vyksta grįžtamoji reakcija:

Mn + + ne = M

Tikrasis tokio pirmo tipo elektrodo potencialas priklauso nuo (Mn +) metalo katijonų aktyvumo ir apibūdinamas (5) - (8) lygtimis.

Apskritai, bet kokiai temperatūrai:

꞊E˚ + RTnFln a (Mn +)

Kambario temperatūrai:

꞊E˚ + 0,059nln a (Mn +)

Esant mažoms koncentracijoms c (Mn +), kai a (Mn +) metalo katijonų aktyvumas yra maždaug lygus jų koncentracijai:

꞊E˚ + RTnFln c (Mn +)

Kambario temperatūrai:

b) Dujų elektrodai, pvz., vandenilio elektrodas, įskaitant standartinį vandenilio elektrodą. Reversiškai veikiančio dujų vandenilio elektrodo potencialą lemia vandenilio jonų aktyvumas, t.y. tirpalo pH vertė ir kambario temperatūroje yra lygi:

꞊E˚ + 0,059 log а (Н30 +) = 0,059 log а (Н3О +) = -0,059 рН

kadangi vandenilio elektrodo standartinis potencialas yra lygus nuliui ( £° =0), ir pagal elektrodo reakciją:

H ++ e = H

šioje reakcijoje dalyvaujančių elektronų skaičius lygus vienetui: n = 1.

c) Amalgamos elektrodai, tai metalo amalgama, panardinta į tirpalą, kuriame yra to paties metalo katijonų. Tokių pirmos rūšies elektrodų potencialas priklauso nuo a (Mn +) metalo katijonų aktyvumo tirpale ir nuo I (M) metalo aktyvumo amalgamoje:

꞊E˚ + RTnFlna (Mn +) a (M)

Amalgamos elektrodai yra labai grįžtami.

Antrosios rūšies elektrodai yra anijoniniai grįžtamieji. Yra šie antrojo tipo elektrodų tipai.

a) Metalas, kurio paviršius padengtas mažai tirpia to paties metalo druska, panardintas į tirpalą, kuriame yra anijonai, sudarantys šią sunkiai tirpią druską. Pavyzdžiui, sidabro chlorido elektrodas Ag | AgCl, KC1 arba kalomelio elektrodas Hg | Hg2Cl2, KC1.

Sidabro chlorido elektrodas susideda iš sidabrinės vielos, padengtos šiek tiek vandenyje tirpia AgCl druska, panardinta į vandeninį kalio chlorido tirpalą. Ant sidabro chlorido elektrodo vyksta grįžtamoji reakcija

Kalomelio elektrodą sudaro metalinis gyvsidabris, padengtas prastai tirpaus gyvsidabrio chlorido pasta (1) Hg2Cl2 – kalomelis, kontaktuojantis su vandeniniu kalio chlorido tirpalu. Ant kalomelio elektrodo įvyksta grįžtama reakcija:

Cl2 + 2е = 2Hg + 2СГ.

Tikrasis antrosios rūšies elektrodų potencialas priklauso nuo anijonų aktyvumo ir grįžtamai veikiančio elektrodo, ant kurio vyksta reakcija:

Ne = M + An-

aprašomas Nernsto lygtimis (9) - (12).

Apskritai, esant bet kokiai priimtinai temperatūrai T:

꞊E˚- RTnFln a (An-)

Kambario temperatūrai:

꞊E˚- 0,059nln a (An-)

Esant sąlygoms, kai anijonų aktyvumas yra maždaug lygus jų koncentracijai c (A "~):

E꞊E˚- RTnFln c (An-)

Kambario temperatūrai:

꞊E˚- 0,059nln c (An-)

Taigi, pavyzdžiui, sidabro chlorido ir kalomelio elektrodų realūs potencialai E1 ir E2 kambario temperatūroje gali būti pavaizduoti taip:

꞊E1˚- 0,0591g a (Cl-), ꞊E2˚- 0,0591g a (Cl-).

Antrosios rūšies elektrodai yra labai grįžtami ir stabilūs, todėl jie dažnai naudojami kaip atskaitos elektrodai, galintys stabiliai išlaikyti pastovią potencialo vertę.

b) Antros rūšies dujų elektrodai, pavyzdžiui, chloro elektrodas Pt, Cl2 KC1. Antrosios rūšies dujų elektrodai kiekybinei potenciometrinei analizei naudojami retai.

Redokso elektrodai susideda iš inertinės medžiagos (platinos, aukso, volframo, titano, grafito ir kt.), panardintos į tirpalą, kuriame yra oksiduoto Ox ir šios medžiagos redukuotų raudonųjų formų. Yra dviejų tipų redokso elektrodai:

a) elektrodai, kurių potencialas nepriklauso nuo vandenilio jonų aktyvumo, pvz., Pt | FeCl3, FeCI2, Pt | K3, K4 ir kt.;

b) elektrodai, kurių potencialas priklauso nuo vandenilio jonų aktyvumo, pavyzdžiui, chinhidrono elektrodas.

Redokso elektrode, kurio potencialas nepriklauso nuo vandenilio jonų aktyvumo, vyksta grįžtamoji reakcija:

Oh + ne = raudona

Tikrasis tokio redokso elektrodo potencialas priklauso nuo tam tikros medžiagos oksiduotų ir redukuotų formų aktyvumo, o grįžtamai veikiančiam elektrodui, priklausomai nuo sąlygų (pagal analogiją su aukščiau pateiktais potencialais), aprašytas Nernsto lygtimis (13). ) - (16):

꞊E˚ + RTnFln a (Ox) a (raudona) ꞊E˚ + 0,059 nlg a (Ox) a (raudona) ꞊E˚ + RTnFln c (Ox) c (raudona) ꞊E˚ + 0,059 nlg c (Ox) c (raudona)

Jeigu elektrodo reakcijoje dalyvauja vandenilio jonai, tai į jų aktyvumą (koncentraciją) atsižvelgiama į atitinkamas Nernsto lygtis kiekvienu konkrečiu atveju.

Membraniniai arba jonams selektyvūs elektrodai yra tam tikriems jonams (katijonams arba anijonams), kuriuos sorbuoja kieta arba skysta membrana, grįžtami elektrodai. Tikrasis tokių elektrodų potencialas priklauso nuo tų jonų aktyvumo tirpale, kuriuos sorbuoja membrana. Membraniniai elektrodai su kieta membrana turi labai ploną membraną, kurios abiejose pusėse yra skirtingi tirpalai, kuriuose yra tie patys aptinkami jonai, bet skirtingos koncentracijos: tirpalas (standartas), kurio tiksliai žinoma jonų koncentracija, kurią reikia nustatyti, ir analizuojamas tirpalas, kurio jonų koncentracija nežinoma. Dėl skirtingos jonų koncentracijos abiejuose tirpaluose jonai skirtingose ​​membranos pusėse yra sorbuojami skirtingais kiekiais, taip pat skiriasi ir elektros krūvis, atsirandantis sorbuojant jonus skirtingose ​​membranos pusėse. Dėl to susidaro membranos potencialų skirtumas.

Jonų nustatymas naudojant membraninius jonus selektyvius elektrodus vadinamas jonometrija.

Kaip minėta aukščiau, atliekant potenciometrinius matavimus, elektrocheminį elementą sudaro du elektrodai - indikatorinis elektrodas ir etaloninis elektrodas. Ląstelėje susidarančio EML dydis yra lygus potencialų skirtumui tarp šių dviejų elektrodų. Kadangi etaloninio elektrodo potencialas potenciometrinio nustatymo sąlygomis išlieka pastovus, tai EML priklauso tik nuo indikatoriaus elektrodo potencialo, t.y. nuo tam tikrų jonų aktyvumo (koncentracijos) tirpale. Tai yra tam tikros medžiagos koncentracijos analizuojamame tirpale potenciometrinio nustatymo pagrindas.

Medžiagos koncentracijos tirpale potenciometriniam nustatymui naudojama ir tiesioginė potenciometrija, ir potenciometrinis titravimas, nors antrasis metodas naudojamas daug dažniau nei pirmasis.

Medžiagos koncentracijos nustatymas tiesioginėje potenciometrijoje paprastai atliekamas taikant kalibravimo grafiką arba pridedant etaloną.

a) Kalibravimo grafiko metodas. Paruoškite 5–7 standartinių tirpalų seriją su žinomu analitės kiekiu. Analitės koncentracija ir jonų stiprumas standartiniuose tirpaluose neturi labai skirtis nuo analizuojamo tirpalo koncentracijos ir joninės stiprios: tokiomis sąlygomis nustatymo paklaidos sumažėja.

Visų tirpalų jonų stiprumas palaikomas pastovus įvedant abejingą elektrolitą. Etaloniniai tirpalai paeiliui įvedami į elektrocheminę (potenciometrinę) kamerą. Paprastai ši ląstelė yra stiklinė stiklinė, į kurią įdedamas indikatorius ir atskaitos elektrodai.

Prieš užpildydami kiuvetę kiekvienu etaloniniu tirpalu, išmatuokite standartinių tirpalų EML, kruopščiai nuplaukite elektrodus ir stiklinę distiliuotu vandeniu. Remiantis gautais duomenimis, EMF-lg c koordinatėse nubraižytas kalibravimo grafikas, kur c yra analitės koncentracija etaloniniame tirpale. Paprastai toks grafikas yra tiesi linija. Tada analizuojamas tirpalas įvedamas į elektrocheminę kamerą (nuplovus elementą distiliuotu vandeniu) ir išmatuojamas elemento EML. Pagal kalibravimo grafiką randamas log c (X), kur c (X) yra analitės koncentracija analizuojamame tirpale.

b) Standartinis pridėjimo būdas. Į elektrocheminį elementą įvedamas žinomas tūris V (X) analizuojamo tirpalo, kurio koncentracija c (X), ir išmatuojamas elemento EML. Tada į tą patį tirpalą įpilamas tiksliai išmatuotas nedidelis etaloninio tirpalo V (st) tūris su žinoma, pakankamai didelė analitės koncentracija c (st) ir vėl nustatomas ląstelės EML.

Analitės koncentraciją c (X) analizuojamame tirpale apskaičiuokite pagal (10.17) formulę:

s (X) = s (st) V (st) V X + V (st)

kur △ E yra skirtumas tarp dviejų išmatuotų EML verčių, n yra elektronų, dalyvaujančių elektrodo reakcijoje, skaičius.

Tiesioginės potenciometrijos taikymas. Metodas naudojamas vandenilio jonų (tirpų pH), anijonų, metalo jonų koncentracijai nustatyti (jonometrija).

Naudojant tiesioginę potenciometriją, svarbu parinkti tinkamą indikatoriaus elektrodą ir tiksliai išmatuoti pusiausvyros potencialą.

Nustatant tirpalų pH, kaip indikatorius naudojami elektrodai, kurių potencialas priklauso nuo vandenilio jonų koncentracijos: stiklo, vandenilio, chinhidrono ir kai kurių kitų. Dažniausiai naudojamas membraninis stiklo elektrodas, grįžtamasis vandenilio jonams. Tokio stiklo elektrodo potencialą lemia vandenilio jonų koncentracija, todėl grandinės, kurioje stiklinis elektrodas yra indikatorius, EML kambario temperatūroje apibūdinama lygtimi:

K + 0,059 рН,

kur konstanta K priklauso nuo membranos medžiagos, etaloninio elektrodo pobūdžio. Stiklinis elektrodas leidžia nustatyti pH intervale pH = 0-10 (dažniau pH = 2-10) ir pasižymi dideliu grįžtamumu bei veikimo stabilumu.

Praeityje dažnai naudojamas chinhidrono elektrodas yra redokso elektrodas, kurio potencialas priklauso nuo vandenilio jonų koncentracijos. Tai platinos viela, panardinta į rūgšties tirpalą (dažniausiai HC1), prisotintą chinhidronu, ekvimolekuliniu chinono ir hidrochinono junginiu, kurio sudėtis C6H402. C6H4 (OH) 2 (tamsiai žali milteliai, šiek tiek tirpūs vandenyje). Scheminis chinhidrono elektrodo žymėjimas: Pt | chinhidronas, HC1.

Ant chinhidrono elektrodo vyksta redokso reakcija:

C6H402 + 2H + + 2e = C6H4 (OH) 2

Chinhidrono elektrodo potencialas kambario temperatūroje apibūdinamas formule

E ° -0,059 pN.

Chinhidrono elektrodas leidžia išmatuoti tirpalų pH pH = 0-8,5 diapazone. Esant pH< 0 хингидрон гидролитически расщепляется: при рН >8.5 hidrochinonas, kuris yra silpna rūgštis, patenka į neutralizacijos reakciją.Chinhidrono elektrodo negalima naudoti esant stiprioms oksiduojančioms ir redukuojančioms medžiagoms.

Membraniniai jonams selektyvūs elektrodai naudojami, kaip minėta aukščiau, jonometrijoje kaip indikatorius nustatant įvairius katijonus (Li +, Na +, K + Mg2t, Ca2 +, Cd2 +, Fe2 +, Ni2 + ir kt.) ir anijonus. (F-, Cl-, Br -, I-, S2- ir kt.).

Tiesioginės potenciometrijos pranašumai yra matavimų paprastumas ir greitis, matavimams reikalingi nedideli tirpalų kiekiai.

3 Potenciometrinis titravimas

Potenciometrinis titravimas – metodas, leidžiantis nustatyti titravimo tūrį, sunaudojamą titruojant analitę analizuojamame tirpale, išmatuojant EML (titravimo metu), naudojant galvaninę grandinę, sudarytą iš indikatoriaus elektrodo.

ir etaloninis elektrodas. Atliekant potenciometrinį titravimą, elektrocheminėje kameroje analizuojamas tirpalas titruojamas

su tinkamu titrantu, fiksuojant titravimo pabaigą staigiai pasikeitus išmatuotos grandinės EML - indikatoriaus elektrodo potencialui, kuris priklauso nuo atitinkamų jonų koncentracijos ir smarkiai keičiasi lygiavertės taške.

Išmatuokite indikatoriaus elektrodo potencialo pokytį titravimo metu, priklausomai nuo pridėto titranto tūrio. Remiantis gautais duomenimis, brėžiama potenciometrinė titravimo kreivė ir pagal šią kreivę nustatomas sunaudoto titranto tūris TE.

Potenciometriniam titravimui nereikia naudoti indikatorių, kurie keičia spalvą šalia TE. Potenciometrinio titravimo naudojimas. Metodas yra universalus, juo galima nurodyti titravimo pabaigą visų tipų titravimuose: rūgščių-šarmų, redokso, kompleksimetrinio, nusodinimo, kai titruojama nevandeninėje terpėje. Stiklo, gyvsidabrio, selektyvaus jonų, platinos, sidabro elektrodai naudojami kaip indikatoriniai elektrodai, o kalomelio, sidabro chlorido ir stiklo elektrodai naudojami kaip atskaitos elektrodai.

Metodas pasižymi dideliu tikslumu, dideliu jautrumu: leidžia titruoti drumstose, spalvotose, nevandeninėse terpėse, atskirai nustatyti mišinio komponentus viename analizuojamame tirpale, pavyzdžiui, argentometrinio titravimo metu atskirai nustatyti chlorido ir jodido jonus.

Daugelis vaistinių medžiagų yra analizuojamos potenciometriniais titravimo metodais, pavyzdžiui, askorbo rūgštis, sulfatiniai vaistai, barbitūratai, alkaloidai ir kt.

Konduktometrinės analizės pradininku laikomas vokiečių fizikas ir fizikas chemikas F.W.G. Kohlrausch (1840-1910), kuris pirmą kartą 1885 metais pasiūlė lygtį, nustatančią ryšį tarp stiprių elektrolitų tirpalų elektrinio laidumo ir jų koncentracijos. V

40-ųjų vidurys. XX amžiuje buvo sukurtas aukšto dažnio konduktometrinio titravimo metodas. Nuo 60-ųjų pradžios. XX amžiuje skysčių chromatografijoje pradėjo naudoti konduktometrinius detektorius.

1 Metodo principas. Pagrindinės sąvokos

Konduktometrinė analizė (konduktometrija) pagrįsta elektrolitų tirpalų elektros laidumo (elektros laidumo) ir jų koncentracijos ryšio naudojimu.

Elektrolitų tirpalų - antrosios rūšies laidininkų - elektrinis laidumas sprendžiamas pagal jų elektrinės varžos matavimą elektrocheminiame elemente, kuris yra stiklinis indas (stiklas), į kurį įlieti du elektrodai, tarp kurių yra tiriamas elektrolito tirpalas. esančios. Per elementą teka kintamoji elektros srovė. Elektrodai dažniausiai gaminami iš metalinės platinos, kuri yra padengta kempinės platinos sluoksniu, kad padidėtų elektrodų paviršius elektrocheminiu nusodinimu iš platinos junginių tirpalų (platinizuotos platinos elektrodai).

Siekiant išvengti komplikacijų, susijusių su elektrolizės ir poliarizacijos procesais, konduktometriniai matavimai atliekami kintamajame elektriniame lauke. Elektrolito tirpalo sluoksnio tarp elektrodų elektrinė varža R, taip pat pirmosios rūšies laidininkų elektrinė varža yra tiesiogiai proporcinga šio sluoksnio ilgiui (storiui) l ir atvirkščiai proporcinga plotui S elektrodo paviršius:

R = ρ lS lkS

kur proporcingumo koeficientas p vadinamas elektrine varža, o atvirkštinė vertė k = 1 / p yra elektros laidumas (elektros laidumas). Kadangi elektrinė varža R matuojama omais, o elektrolito tirpalo sluoksnio storis l yra cm, o elektrodų paviršiaus plotas S yra cm2, savitasis elektros laidumas k matuojamas omų-1 vienetais. cm-1, arba, kadangi Ohm-1 yra siemens (cm), tada - cm vienetais cm-1.

Pagal fizinę reikšmę elektrinis laidumas yra elektrolito sluoksnio, esančio tarp kubo, kurio kraštinės ilgis yra 1 cm, kraštų elektrinis laidumas, skaičiais lygus srovei, einančiai per elektrolito tirpalo sluoksnį, kurio skerspjūvio plotas 1 cm2, esant 1 V / cm taikomo elektros potencialo gradientui.

Savitasis laidumas priklauso nuo elektrolito ir tirpiklio pobūdžio, nuo tirpalo koncentracijos ir nuo temperatūros.

Padidėjus elektrolito tirpalo koncentracijai, jo savitasis elektrinis laidumas pirmiausia padidėja, tada praeina per maksimumą, o po to sumažėja. Tokį elektros laidumo pokyčio pobūdį lemia šios priežastys. Iš pradžių, padidėjus elektrolito koncentracijai, jonų – srovę nešančių dalelių – skaičius didėja tiek stipriems, tiek silpniems elektrolitams. Todėl tirpalo laidumas (per jį einanti elektros srovė) didėja. Tada, didėjant tirpalo koncentracijai, didėja jo klampumas (mažinamas jonų judėjimo greitis) ir elektrostatinė jonų sąveika, o tai neleidžia didėti elektros srovei, o esant pakankamai didelėms koncentracijoms, prisideda prie jos mažėjimo.

Silpnų elektrolitų tirpaluose, padidėjus koncentracijai, mažėja elektrolitų molekulių disociacijos laipsnis, dėl to sumažėja jonų – srovei laidžių dalelių – skaičius ir sumažėja elektros laidumas. Didelės koncentracijos stiprių elektrolitų tirpaluose gali susidaryti joniniai junginiai (joniniai dvyniai, trišakiai ir kt.), o tai taip pat skatina elektros laidumo sumažėjimą.

Elektrolitų tirpalų savitasis elektrinis laidumas didėja kylant temperatūrai, nes sumažėja tirpalų klampumas, dėl kurio padidėja jonų judėjimo greitis, o silpniems elektrolitams - taip pat padidėja jų jonizacijos laipsnis ( disociacija į jonus). Todėl kiekybiniai konduktometriniai matavimai turi būti atliekami esant pastoviai temperatūrai, termostatuojant konduktometrinį elementą.

Be specifinio elektros laidumo, konduktometrijoje naudojamas ekvivalentinis elektros laidumas X ir molinis elektrinis laidumas p. Pagal fizikinę reikšmę ekvivalentinis elektrinis laidumas X yra 1 cm storio elektrolito tirpalo sluoksnio, esančio tarp identiškų elektrodų, kurių plotas yra toks, kad tarp jų esančiame elektrolito tirpalo tūryje būtų 1 g-ekv. Šiuo atveju ekvivalento molinė masė yra identiškų dalelių, turinčių vienetinį krūvio numerį ("krūvis"), molinė masė, pavyzdžiui,

H +, Br -, 12Ca2 +, 13Fe3 + ir kt.

Ekvivalentinis elektrinis laidumas didėja mažėjant elektrolito tirpalo koncentracijai. Didžiausia lygiaverčio laidumo vertė pasiekiama be galo praskiedus tirpalą. Lygiavertis elektros laidumas, kaip ir savitasis laidumas, didėja didėjant temperatūrai. Lygiavertis elektros laidumas X yra susijęs su specifiniu elektros laidumu ir santykiu (20):

λ = 1000 kc

Atliekant tiesioginę konduktometriją, medžiagos koncentracija tiriamame tirpale nustatoma pagal šio tirpalo savitojo laidumo matavimų rezultatus. Apdorojant matavimo duomenis, naudojami du metodai: skaičiavimo metodas ir kalibravimo grafiko metodas.

Skaičiavimo metodas. Pagal (10.20) lygtį galima apskaičiuoti elektrolito ekvivalento c molinę koncentraciją tirpale, jei žinomas savitasis elektros laidumas k ir ekvivalentinis elektrinis laidumas.

: c = 1000 kλ

Specifinis elektrinis laidumas nustatomas eksperimentiniu būdu, išmatuojant termostato konduktometrinio elemento elektrinę varžą.

Ekvivalentinis tirpalo laidumas λ yra lygi katijono judrumo sumai λ+ ir anijonas X λ -:

λ = λ + + λ-

Jei žinomi katijono ir anijono judrumai, koncentraciją galima apskaičiuoti pagal (24) formulę:

c = 1000 kλ ​​​​+ + λ-

Tai daroma nustatant blogai tirpaus elektrolito koncentraciją jo sočiame tirpale tiesioginio laidumo metodu (kalcio sulfatai, baris; sidabro halogenidai ir kt.). Kalibravimo grafiko metodas. Paruošiama eilė standartinių tirpalų, kurių kiekviename yra tiksliai žinoma analitės koncentracija, jų elektrinis laidumas matuojamas pastovioje temperatūroje termostatiniu būdu valdomoje konduktometrinėje kameroje. Remiantis gautais duomenimis, nubraižytas kalibravimo grafikas, kuriame pagal abscisių ašį vaizduojama standartinių tirpalų koncentracija, o išilgai ordinačių ašies - savitojo elektros laidumo vertės. Remiantis (24) lygtimi, santykinai nedideliame koncentracijos pokyčių diapazone pavaizduota tiesė.

Esant įvairiems koncentracijos pokyčiams, kai katijono ir anijono, įtraukto į (24) lygtį, judrumai gali pastebimai pasikeisti, pastebimi nukrypimai nuo tiesinės priklausomybės.

Tada griežtai tomis pačiomis sąlygomis išmatuojamas nustatyto elektrolito elektrinis laidumas k (X) analizuojamame tirpale, kurio koncentracija nežinoma c (X), ir iš grafiko randama norima reikšmė c (X).

Taip, pavyzdžiui, nustatomas bario kiekis barito vandenyje – sočiame bario hidroksido tirpale.

Tiesioginio konduktometrijos taikymas. Tiesioginio konduktometrijos metodas pasižymi paprastumu ir dideliu jautrumu. Tačiau metodas nėra labai selektyvus.

Tiesioginė konduktometrija analizėje naudojama ribotai. Jis naudojamas blogai tirpių elektrolitų tirpumui nustatyti, distiliuoto vandens ir skystų maisto produktų (pieno, gėrimų ir kt.) kokybei kontroliuoti, bendram druskos kiekiui mineraliniame, jūros, upių vandenyje ir kai kuriais kitais atvejais nustatyti. .

3 Konduktometrinis titravimas

Atliekant konduktometrinį titravimą, titravimo eiga stebima pagal analizuojamo tirpalo, esančio konduktometrinėje kameroje tarp dviejų inertinių elektrodų (dažniausiai platinuotos platinos), elektrinio laidumo pokytį. Pagal gautus duomenis nubraižoma konduktometrinė titravimo kreivė, atspindinti titruoto tirpalo elektrinio laidumo priklausomybę nuo pridėto titranto tūrio. Titravimo galutinis taškas dažniausiai nustatomas ekstrapoliuojant titravimo kreivės atkarpas jos nuolydžio srityje, nereikalaujant indikatorių, kurie keičia spalvą šalia TE.

Konduktometriniame titravime naudojamos įvairios reakcijos: rūgščių-šarmų, redokso, nusodinimo, kompleksavimo procesai. Konduktometrinio titravimo taikymas. Konduktometrinio titravimo metodas turi daug privalumų. Titruoti galima drumstoje, spalvotoje, nepermatomoje terpėje. Metodo jautrumas gana didelis – iki ~ 10 ~ * mol / l; nustatymo paklaida yra nuo 0,1 iki 2%. Analizė gali būti automatizuota. Šio metodo trūkumai yra mažas selektyvumas. Aukšto dažnio (radijo dažnio) konduktometrinio titravimo samprata. Titravimo eiga stebima naudojant modifikuotą kintamosios srovės konduktometrinę techniką, kurios metu kintamosios srovės dažnis gali siekti milijoną virpesių per sekundę. Paprastai elektrodai yra dedami (uždedami) indo išorėje (konduktometrinėje kameroje), kad būtų galima titruoti, kad jie nesiliestų su titruojamu tirpalu.

Remiantis matavimo rezultatais, nubrėžiama konduktometrinė titravimo kreivė. Titravimo galutinis taškas randamas ekstrapoliuojant titravimo kreivės dalis jos nuolydžio diapazone.

4 SKYRIUS. KONDUKTOMETRINĖ ANALIZĖ (CONDUCTOMETRY)

4.1 Metodo esmė

Poliarografinė analizė (polarografija) grindžiama šių ryšių tarp elektrocheminio (šiuo atveju poliarografinio) elemento, kuriam taikomas išorinis potencialas, elektrinių parametrų ir jame esančio analizuojamo tirpalo savybių panaudojimu.

a) Kokybinėje poliarografinėje analizėje naudojamas ryšys tarp išorinio elektrinio potencialo, taikomo mikroelektrodui, kuriam esant šiomis sąlygomis ant mikroelektrodo stebimas analitės redukcija (arba oksidacija), ir redukuojančio (arba oksiduojančio) pobūdžio. medžiaga.

b) Atliekant kiekybinę poliarografinę analizę, naudojamas ryšys tarp difuzinės elektros srovės dydžio ir nustatytos (redukuojančios arba oksiduojančios) medžiagos koncentracijos analizuojamame tirpale. Elektriniai parametrai - panaudoto elektrinio potencialo dydis ir difuzinės srovės dydis - nustatomi analizuojant gautas poliarizacijos, arba voltų-amperų kreives, grafiškai atspindinčias elektros srovės priklausomybę poliarografinėje kameroje nuo elektros srovės dydžio. pritaikytas mikroelektrodo potencialas. Todėl polarografija kartais vadinama tiesiogine voltamperometrija.

Klasikinį poliarografinį analizės metodą, naudojant varvantį (lašantį) gyvsidabrio elektrodą, sukūrė ir 1922 metais pasiūlė čekų mokslininkas Jaroslavas Heyrovsky (1890-1967), nors patį varvantį gyvsidabrio elektrodą naudojo čekų fizikas B. Kuchera. Ya. Geyrovsky ir M. Shikata sukūrė pirmąjį poliarografą, kuris leido automatiškai registruoti poliarizacijos kreives. Vėliau buvo sukurtos įvairios poliarografinio metodo modifikacijos.

Vidutinės difuzijos srovės iD reikšmė nustatoma pagal Ilkovičiaus lygtį (25):

čia K – proporcingumo koeficientas, c – polarografiškai aktyvios depoliarizuojančios medžiagos koncentracija (mmol/l); iD matuojamas mikroamperais kaip skirtumas tarp ribinės srovės ir liekamosios srovės.

Proporcingumo koeficientas K Ilkovičiaus lygtyje priklauso nuo daugelio parametrų ir yra lygus

K = 607nD12m23τ16

čia n yra elektronų, dalyvaujančių elektrodo redokso reakcijoje, skaičius; D – redukuojančios medžiagos difuzijos koeficientas (cm2/s); m – per sekundę iš kapiliaro ištekančio gyvsidabrio masė (mg); t – gyvsidabrio lašo susidarymo laikas (sekundėmis), esant pusės bangos potencialui (dažniausiai tai yra 3-5 s).

Kadangi difuzijos koeficientas D priklauso nuo temperatūros, proporcingumo koeficientas K Ilkovičiaus lygtyje taip pat kinta keičiantis temperatūrai. Vandeniniams tirpalams, kurių temperatūros diapazonas yra 20–50 ° C, polarografiškai aktyvių depoliarizuojančių medžiagų difuzijos koeficientas padidėja maždaug 3%, temperatūrai pakilus vienu laipsniu, todėl vidutinė difuzijos srovė iD padidėja ~ 1 -2%. Todėl poliarografija atliekama pastovioje temperatūroje, termostatuojant poliarografinę kamerą, paprastai 25 ± 0,5 ° C temperatūroje.

Gyvsidabrio masė m ir kritimo laikas m priklauso nuo krentančio gyvsidabrio elektrodo charakteristikų ir gyvsidabrio stulpelio aukščio kapiliare ir su kapiliaru sujungtame rezervuare. Krintančio gyvsidabrio mikroelektrodo stiklinio kapiliaro išorinis skersmuo paprastai yra 3–7 mm, vidinis – 0,03–0,05 mm, ilgis – 6–15 cm. Gyvsidabrio stulpelio aukštis nuo apatinio kapiliaro galo iki viršutinio gyvsidabrio paviršiaus lygio rezervuare yra 40-80 cm; Indiferentinio elektrolito kiekis analizuojamame poliarografiniame tirpale turi būti maždaug 100 kartų didesnis nei analitės-depoliarizatoriaus kiekis, o foninio elektrolito jonai polarografijos sąlygomis prieš išleidžiant polarografiškai aktyvią medžiagą neturi būti išleidžiami. .

Poliarografija atliekama naudojant vandenį, vandens-organinius mišinius (vanduo - etanolis, vanduo - acetonas, vanduo - dimetilformamidas ir kt.) ir nevandeninę terpę (etanolį, acetoną, dimetilformamidą, dimetilsulfoksidą ir kt.) kaip tirpiklį.

Prieš pradedant poliarografiją, per analizuojamą tirpalą praleidžiama inertinių dujų srovė (azotas, argonas ir kt.), kad būtų pašalintas ištirpęs deguonis, kuris taip pat suteikia poliarografinę bangą dėl redukavimo pagal schemą:

2H + + 2e = H202

H2O2 + 2H + + 2e = 2H20

Kartais - šarminių tirpalų atveju - vietoj inertinių dujų srovės praleidžiant į analizuojamą tirpalą įpilama nedidelis kiekis aktyvaus redukcijos agento natrio sulfito, metolio, kuris suriša ištirpusį deguonį, su juo reaguodamas.

4.2 Kiekybinė poliarografinė analizė

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, darytina išvada, kad kiekybinė poliarografinė analizė pagrįsta difuzijos srovės iD matavimu, priklausomai nuo nustatytos poliarografiškai aktyvios depoliarizuojančios medžiagos koncentracijos poliarografiniame tirpale.

Analizuojant gautas poliagramas, analitės koncentracija randama kalibravimo grafiko, etaloninių priedų ir etaloninių tirpalų metodais.

a) Dažniausiai naudojamas kalibravimo grafiko metodas. Šiuo metodu paruošiama eilė standartinių tirpalų, kurių kiekviename yra tiksliai žinoma analitės koncentracija.

Kiekvieno tirpalo poliarografija atliekama (per jį prapūtus inertinių dujų srovę) tomis pačiomis sąlygomis, gaunamos polarogramos ir E12 (visiems tirpalams vienodos) ir difuzijos srovės iD (skirtingos visiems tirpalams) reikšmės. rasta. Remiantis gautais duomenimis, iD-c koordinatėmis nubraižytas kalibravimo grafikas, kuris dažniausiai yra tiesė pagal Ilkovičiaus lygtį.

Tada atliekama analizuojamo tirpalo su nežinomos analitės koncentracijos c (X) polarografija, gaunama polarograma, išmatuojama difuzijos srovės iD (X) reikšmė ir iš analizuojamos medžiagos randama koncentracija c (X). kalibravimo grafikas.

b) Standartinis pridėjimo būdas. Gaunama analizuojamo tirpalo, kurio analitės koncentracija nežinoma c (X), polarograma ir randama difuzinės srovės reikšmė, t.y. polarogramos aukštis h. Tada tiksliai žinomas analitės kiekis įpilamas į analizuojamą tirpalą, padidinant jo koncentraciją

reikšmę c (st), vėl atliekama polarografija ir randama nauja difuzinės srovės reikšmė - polarogramos aukštis h + △ h.

Pagal Ilkovičiaus lygtį (25) galima rašyti:

h = Kc (X), △ h = K c (st),

kur

h △ h = c (X) c (st) ir c (X) = h △ hc (st)

c) Standartinių tirpalų metodas. Tomis pačiomis sąlygomis atliekama dviejų tirpalų polarografija: analitės tirpalo su nežinoma koncentracija c (X) ir etaloninio tirpalo, kurio analitės koncentracija tiksliai žinoma c (st). Gautose polarogramose randami poliarografinių bangų aukščiai h (X) ir h (st), atitinkantys difuzijos srovę, esant atitinkamai c (X) ir c (st) koncentracijoms. Pagal Ilkovičiaus lygtį (25), turime:

(X) = Kc (X), h (st) = Kc (st),

Etaloninis tirpalas ruošiamas taip, kad jo koncentracija būtų kuo artimesnė tiriamojo tirpalo koncentracijai. Esant tokioms sąlygoms, nustatymo paklaida yra sumažinta.

3 Poliarografijos taikymas

Metodo taikymas. Poliarografija naudojama nedideliems neorganinių ir organinių medžiagų kiekiams aptikti. Sukurta tūkstančiai kiekybinės poliarografinės analizės metodų. Buvo pasiūlyti beveik visų metalų katijonų, daugelio anijonų (bromato, jodato, nitrato, permanganato jonų), įvairių klasių organinių junginių, turinčių diazo grupių, karbonilo, peroksido, epoksidinių grupių, dvigubų anglies-anglies jungčių, poliarografinio nustatymo metodai. , ir jungia anglis-halogenas, azotas-deguonis, siera-siera.

Metodas yra farmakopėjinis, juo nustatomi salicilo rūgštis, norsulfazolas, vitamino B1 alkaloidai, folio rūgštis, kellinas milteliuose ir tabletėse, nikotinamidas, piridoksino hidrochloridas, arseno preparatai, širdies glikozidai, taip pat deguonis ir įvairios priemaišos farmaciniuose preparatuose.

Metodas pasižymi dideliu jautrumu (iki 10``5-10T6 mol/l); selektyvumas; gana geras rezultatų atkuriamumas (iki ~ 2%); platus pritaikymo spektras; leidžia analizuoti medžiagų mišinius neatskiriant. juos, spalvotus tirpalus, mažus tirpalų tūrius (poliarografinių ląstelių tūris gali siekti iki 1 ml); atlikti analizę tirpalo sraute; automatizuoti analizę.

Metodo trūkumai yra gyvsidabrio toksiškumas, gana lengvas oksidavimasis esant oksiduojančioms medžiagoms ir santykinis naudojamos įrangos sudėtingumas.

Kiti poliarografinio metodo variantai. Be aukščiau aprašytos klasikinės poliarografijos, naudojant varvantį gyvsidabrio mikroelektrodą, kurio elektrinis potencialas tolygiai didėja esant pastoviai elektros srovei, buvo sukurtos ir kitos poliarografinio metodo versijos – išvestinė, diferencialinė, impulsinė, oscilografinė poliarografija; kintamos srovės polarografija – taip pat skirtingomis versijomis.

5 SKYRIUS. AMPEROMETRINIS TIKRINIMAS

Metodo esmė. Amperometrinis titravimas (potenciostatinis poliarizacijos titravimas) yra voltamperometrinio metodo rūšis (kartu su polarografija). Jis pagrįstas srovės tarp elektrocheminio elemento elektrodų, kuriems taikoma tam tikra įtampa, matavimu, atsižvelgiant į pridėto titranto tūrį. Pagal Ilkovičiaus lygtį (25):

difuzijos srovė iD polarografinėje kameroje yra didesnė, tuo didesnė polarografiškai aktyvios medžiagos koncentracija c. Jeigu poliarografinėje kameroje į analizuojamą titravimo tirpalą įpylus titranto, tokios medžiagos koncentracija mažėja arba didėja, tai difuzijos srovė taip pat mažėja arba didėja. Lygiavertiškumo taškas fiksuojamas smarkiai pasikeitus difuzijos srovės sumažėjimui arba padidėjimui, kuris atitinka titruojamos medžiagos reakcijos su titrantu pabaigą.

Skiriamas amperometrinis titravimas vienu poliarizuojamu elektrodu, dar vadinamas ribinės srovės titravimu, poliarografiniu arba poliarimetriniu titravimu ir amperometrinį titravimą dviem vienodais poliarizuojamaisiais elektrodais arba titravimą „kol srovė visiškai nutrūks“, biamperometrinį titravimą.

Amperometrinis titravimas vienu poliarizuojamu elektrodu. Jis pagrįstas srovės matavimu poliarografinėje kameroje, priklausomai nuo pridėto titranto kiekio esant pastoviam išoriniam mikroelektrodo potencialui, šiek tiek viršijančiam pusės bangos potencialą titruojamos medžiagos X arba titranto T srovės įtampos kreivėje. pasirinktas išorinis potencialas atitinka ribojančios srovės sritį X arba T polarogramoje. Titravimas atliekamas įrenginyje, susidedančiame iš pastovios srovės šaltinio su reguliuojama įtampa, prie kurio nuosekliai prijungtas galvanometras ir poliarografinio titravimo elementas. . Celės darbiniu (indikatoriniu) elektrodu gali būti krentantis gyvsidabrio elektrodas, stacionarus arba besisukantis platininis arba grafito elektrodas. Naudojant kietus elektrodus, titruojant reikia maišyti tirpalą. Kaip etaloninis elektrodas naudojami chloro-sidabro arba kalomelio elektrodai. Fonas, priklausomai nuo sąlygų, yra skirtingi polarografiškai neaktyvūs elektrolitai esant tam tikram potencialui (HN03, H2SO4, NH4NO3 ir kt.).

Pirma, X ir T srovės įtampos kreivės (polarogramos) gaunamos tomis pačiomis sąlygomis, kuriomis turėtų būti atliekamas amperometrinis titravimas. Atsižvelgiant į šias kreives, parenkama potencialo reikšmė, kuriai esant pasiekiama poliarografiškai aktyvaus X arba T ribinės srovės reikšmė. Pasirinkta potencialo vertė išlaikoma pastovi viso titravimo proceso metu.

Amperometriniam titravimui naudojama titranto T koncentracija turėtų būti maždaug 10 kartų didesnė už X koncentraciją; titruojant praktiškai nereikia koreguoti tirpalo praskiedimo. Likusiai yra tenkinamos visos tos sąlygos, kurių reikia norint gauti polarogramas. Termoreguliavimo reikalavimai yra ne tokie griežti nei tiesioginei poliarografijai, nes titravimo pabaigą lemia ne absoliuti difuzinės srovės vertė, o staigus jos vertės pokytis.

Analizuojamas tirpalas, kuriame yra X, įpilamas į poliarografinę kamerą, o titruojantis T pridedamas mažomis porcijomis, kiekvieną kartą matuojant srovę i. Srovės i dydis priklauso nuo polarografiškai aktyvios medžiagos koncentracijos. Ekvivalentiškumo taške i reikšmė smarkiai pasikeičia.

Titravimo kreivės brėžiamos pagal amperometrinio titravimo rezultatus. Amperometrinė titravimo kreivė yra grafinis dabartinės vertės pokyčio / palyginus su pridėto titranto tūriu V. Titravimo kreivė brėžiama koordinatėse srovės i - pridėto titranto T tūris V (arba titravimo laipsnis).

Priklausomai nuo titruojamos medžiagos X ir titruojančiojo T pobūdžio, amperometrinės titravimo kreivės gali būti skirtingų tipų.

Biamperometrinis titravimas atliekamas intensyviai maišant tirpalą įrenginyje, kurį sudaro nuolatinės srovės šaltinis su potenciometru, iš kurio reguliuojamas potencialų skirtumas (0,05-0,25 V) per jautrų mikroampermetrą tiekiamas į elektrocheminės kameros elektrodus. Prieš titravimą į pastarąjį įpilamas titruotas tirpalas, o titruotojas pridedamas dalimis, kol staiga nutrūksta arba atsiranda srovė, kuri vertinama pagal mikroampermetro rodmenis.

Elektrocheminėje kameroje naudojami platininiai elektrodai periodiškai valomi, panardinant juos ~ 30 minučių į verdančią koncentruotą azoto rūgštį, kurioje yra geležies chlorido priedų, po to elektrodai plaunami vandeniu.

Biamperometrinis titravimas – farmakopėjos metodas; naudojamas jodometrijoje, nitritometrijoje, akvametrijoje ir titruojant nevandeninėje terpėje.

6 SKYRIUS. KULOMETRINĖ ANALIZĖ (KULOMETRIJOS)

1 Metodo principai

elektrocheminė konduktometrija titravimo kulometrija

Kulonometrinė analizė (kulometrija) pagrįsta ryšiu tarp medžiagos masės m, sureaguotos elektrolizės metu elektrocheminėje kameroje, ir elektros kiekio Q, praleisto per elektrocheminį elementą elektrolizės metu tik šiai medžiagai. Pagal kombinuotą elektrolizės M Faradėjaus dėsnį, masė m (gramais) yra susieta su elektros kiekiu Q (pakabukais) ryšiu (27)

čia M – elektrolizės metu sureagavusios medžiagos molinė masė, g/mol; n – elektronų, dalyvaujančių elektrodo reakcijoje, skaičius;

96487 C / mol yra Faradėjaus skaičius.

Elektrolizės metu per elektrocheminį elementą praleistas elektros kiekis Q (C) yra lygus elektros srovės i sandaugai (A) elektrolizės metu τ ( c):

Jei matuojamas elektros kiekis Q, tai pagal (27) galima apskaičiuoti masę m. Tai galioja tuo atveju, kai visas elektrolizės metu per elektrocheminį elementą praleistas elektros kiekis Q yra sunaudojamas tik jo elektrolizei. ši medžiaga; šalutiniai procesai turėtų būti neįtraukti. Kitaip tariant, srovės išeiga (efektyvumas) turi būti 100%.

Kadangi pagal M. Faradėjaus vieningą elektrolizės dėsnį, norint nustatyti elektrolizės metu sureagavusios medžiagos masę m (g), reikia išmatuoti elektros Q kiekį, sunaudojamą analitės elektrocheminiam transformavimui kulonais, metodas vadinamas kulonometrija. Pagrindinis kulonometrinių matavimų uždavinys – kuo tiksliau nustatyti elektros energijos kiekį Q.

Kulonometrinė analizė atliekama arba amperostatiniu (galvanostatiniu) režimu, t.y. esant pastoviai elektros srovei i = const, arba esant valdomam pastoviam darbinio elektrodo potencialui (potenciostatinė kulometrija), kai elektrolizės metu keičiasi (mažėja) elektros srovė.

Pirmuoju atveju, norint nustatyti elektros kiekį Q, pakanka kuo tiksliau išmatuoti elektrolizės laiką t (s), nuolatinę srovę / (A) ir pagal formulę (10.28) apskaičiuoti Q reikšmę.

Antruoju atveju Q reikšmė nustatoma skaičiuojant arba naudojant cheminius kulonometrus.

Atskirkite tiesioginę kulometriją ir netiesioginę kulometriją (kulometrinį titravimą).

Metodo esmė. Tiesioginė kulonometrija esant pastoviai srovei naudojama retai. Dažniau naudojama kulometrija su kontroliuojamu pastoviu darbinio elektrodo potencialu arba tiesioginė potenciostatinė kulometrija.

Atliekant tiesioginę potenciostatinę kulometriją, tiesiogiai nustatyta medžiaga yra elektrolizuojama. Matuojamas šios medžiagos elektrolizei sunaudotas elektros kiekis, o pagal lygtį apskaičiuojama nustatytinos medžiagos masė m.

Elektrolizės procese darbinio elektrodo potencialas išlaikomas pastovus, E = const, kuriam dažniausiai naudojami prietaisai – potenciostatai. Potencialo E pastovi vertė iš anksto parenkama atsižvelgiant į srovės ir įtampos (poliarizacijos) kreivę, nubrėžtą srovės i - potencialo E koordinatėse (kaip daroma poliarografijoje), gautą tomis pačiomis sąlygomis, kai bus atliekama elektrolizė. Paprastai pasirenkama potencialo E vertė, kuri atitinka analitės ribinės srovės sritį ir šiek tiek viršija jos pusės bangos potencialą E12 (-0,05-0,2 V). Esant šiai potencialo vertei, kaip ir poliarografijoje, atraminis elektrolitas neturėtų būti elektrolizuojamas.

Elektrolizės procesui vykstant esant pastoviam potencialui, elektros srovė ląstelėje mažėja, nes mažėja elektrodo reakcijoje dalyvaujančios elektroaktyvios medžiagos koncentracija. Šiuo atveju elektros srovė mažėja laikui bėgant pagal eksponentinį dėsnį nuo pradinės vertės i0 momentu t = O iki vertės i momentu t:

kur koeficientas k priklauso nuo reakcijos pobūdžio, elektrocheminio elemento geometrijos, darbinio elektrodo ploto, analitės difuzijos koeficiento, tirpalo maišymo greičio ir jo tūrio.

Elektros, praeinančios per tirpalą, kiekio nustatymo metodai naudojant tiesioginę potenciostatinę kulometriją. Q reikšmę galima nustatyti skaičiavimo metodais arba naudojant cheminį kulonometrą.

a) Dydžio Q apskaičiavimas pagal plotą po i priklausomybės kreive nuo m. Norint nustatyti Q be pastebimos paklaidos, taikant metodą reikia beveik visiškai užbaigti elektrolizės procesą, t.y. ilgas laikas. Praktikoje, kaip pažymėta aukščiau, plotas matuojamas m reikšme, atitinkančia

0,001i0 (0,1 % iš i0).

b) Q reikšmės apskaičiavimas pagal In / priklausomybę nuo m. Pagal tai, mes turime:

Q = 0∞i0e-k τ d τ = i00∞e-k τ d τ = i0k

Tiek, kiek

∞i0e-k τ d τ = - k-1 e-k∞-e-k0 = k-10-1 = k-1

Tiesioginės kulonometrijos taikymas. Metodas pasižymi dideliu selektyvumu, jautrumu (iki 10 ~ 8-10 ~ 9 g arba iki ~ 10 ~ 5 mol/l), atkuriamumu (iki ~ 1-2%), leidžia nustatyti priemaišų pėdsakų kiekį. Metodo trūkumai yra didelis darbo intensyvumas ir analizės trukmė, brangios įrangos poreikis.

Tiesiogine kulometrija galima nustatyti – katodinės redukcijos metu – metalų jonus, organinius azoto ir halogeno darinius; anodinės oksidacijos metu - chlorido, bromido, jodido, tiocianato anijonai, žemesnės oksidacijos būsenos metalo jonai, kai jie perkeliami į aukštesnes oksidacijos būsenas, pvz.: As (IH) -> As (V), Cr (II) - > Cr ( III), Fe (II) - »Fe (III), T1 (I) -> Tl (III) ir kt.

Farmacinėje analizėje tiesioginė kulometrija naudojama askorbo ir pikrino rūgštims, novokainui, oksichinolinui ir kai kuriais kitais atvejais nustatyti.

Kaip minėta pirmiau, tiesioginė kulometrija yra gana sudėtinga ir atima daug laiko. Be to, daugeliu atvejų šalutiniai procesai pradeda pastebimai vykti dar nepasibaigus pagrindinei elektrocheminei reakcijai, o tai sumažina srovės efektyvumą ir gali sukelti didelių analizės klaidų. Todėl dažniau taikoma netiesioginė kulonometrija – kulonometrinis titravimas.

3 Kulometrinis titravimas

Metodo esmė. Atliekant kulometrinį titravimą, analitė X, esanti elektrocheminėje ląstelėje, reaguoja su "titrantu" T - medžiaga, kuri nuolat susidaro (generuojama) ant generatoriaus elektrodo elektrolizės metu pagalbinei medžiagai, kuri taip pat yra tirpale. . Titravimo pabaiga – momentas, kai visa tiriama medžiaga X visiškai sureaguoja su susidariusiu „titrantu“ T, fiksuojamas arba vizualiai indikatoriniu metodu, į tirpalą įvedant atitinkamą indikatorių, kuris keičia spalvą šalia TE, arba naudojant instrumentiniai metodai - potenciometrinis, amperometrinis, fotometrinis.

Taigi kulonometrinio titravimo metu titravimo medžiaga iš biuretės į titruojamą tirpalą nededama. Titranto vaidmenį atlieka medžiaga T, kuri nuolat susidaro vykstant elektrodo reakcijai generatoriaus elektrode. Akivaizdu, kad yra analogija tarp įprasto titravimo, kai titruojantis titratorius įvedamas iš išorės į titruojamą tirpalą ir, kai jis pridedamas, reaguoja su analite, ir medžiagos T susidarymo, kuri, susidariusi, taip pat reaguoja. su analitimi. Todėl nagrinėjamas metodas vadinamas „kulometriniu titravimu“.

Kulonometrinis titravimas atliekamas amperostatiniu (galvanostatiniu) arba potenciostatiniu režimu. Dažniau kulometrinis titravimas atliekamas amperostatiniu režimu, išlaikant pastovią elektros srovę per visą elektrolizės laiką.

Vietoj kulonometrinio titravimo pridedamo titranto tūrio matuojama elektrolizės trukmė t ir srovė i. Medžiagos T susidarymo procesas kulometrinėje ląstelėje elektrolizės metu vadinamas titravimo generavimu.

Kulonometrinis pastovios srovės titravimas. Atliekant kulometrinį titravimą amperostatiniu režimu (esant pastoviai srovei), matuojamas laikas t, per kurį buvo atlikta elektrolizė, ir pagal formulę apskaičiuojamas elektrolizės metu suvartotos elektros Q kiekis, po kurio randama analitės X masė. pagal santykį.

Pavyzdžiui, druskos rūgšties HC1 tirpalo standartizavimas kulometriniu titravimu atliekamas titruojant standartizuoto tirpalo, kuriame yra HC1, vandenilio jonus Н30 +, hidroksido jonus OH-, susidarančius ant platinos katodo elektrolizės metu:

H20 + 2e = 20H- + H2

Gautas titrantas - hidroksido jonai - reaguoja su Н30 + jonais tirpale:

H30 + + OH- = 2H20

Titravimas atliekamas esant fenolftaleino indikatoriui ir sustabdomas, kai tirpalas tampa šviesiai rausva spalva. Žinant nuolatinės srovės i dydį (amperais) ir laiką t (sekundėmis), sugaištą titruojant, elektros kiekis Q (pakabukais) apskaičiuojamas pagal formulę (28) ir masė (gramais) sureagavęs HC1, esantis standartizuoto HC1 tirpalo alikvotinėje dalyje, įvestoje į kulometrinę kamerą (į generatoriaus indą).

Kulonometrinio titravimo atlikimo sąlygos. Iš to, kas pasakyta, išplaukia, kad kulonometrinio titravimo sąlygos turėtų užtikrinti 100 % srovės efektyvumą. Norėdami tai padaryti, turite atitikti bent šiuos reikalavimus.

a) Pagalbinio reagento, iš kurio ant darbinio elektrodo susidaro titrantas, tirpale turi būti didelis perteklius analitės atžvilgiu (~ 1000 kartų perteklius). Tokiomis sąlygomis paprastai pašalinamos šalutinės elektrocheminės reakcijos, kurių pagrindinė yra foninio elektrolito, pavyzdžiui, vandenilio jonų, oksidacija arba redukcija:

H + + 2e = H2

b) Elektrolizės metu nuolatinės srovės vertė i = const turi būti mažesnė už pagalbinio reagento difuzijos srovės vertę, kad būtų išvengta reakcijos, kurioje dalyvauja foninio elektrolito jonai.

c) Būtina kuo tiksliau nustatyti elektrolizės metu sunaudotą elektros kiekį, kuriam reikia tiksliai fiksuoti laiko skaičiavimo pradžią ir pabaigą bei elektrolizės srovės dydį.

Kulonometrinis pastovaus potencialo titravimas.

Potenciostatinis režimas kulonometriniam titravimui naudojamas rečiau.

Kulonometrinis titravimas potenciostatiniu režimu atliekamas esant pastoviam potencialui, atitinkančiam medžiagos iškrovos potencialą ant darbinio elektrodo, pavyzdžiui, katodiškai redukuojant metalo katijonus M "* ant platinos darbinio elektrodo. Vykstant reakcijai, potencialas išlieka pastovus, kol sureaguoja visi metalo katijonai, po to smarkiai sumažėja, nes tirpale nėra potencialą lemiančių metalo katijonų.

Kulonometrinio titravimo taikymas. Kulonometrinio titravimo metu galite naudoti visų tipų titrimetrinės analizės reakcijas: rūgšties-šarmų, redokso, nusodinimo, kompleksavimo reakcijas.

Taigi, nedideli rūgščių kiekiai gali būti nustatomi kulometriniu rūgšties ir bazės titravimu su elektrogeneruotais OH - jonais, susidariusiais vandens elektrolizės metu katode:

Н20 + 2е = 20Н "+ Н2

Taip pat galima titruoti bazes vandenilio jonais H +, susidariusiais prie anodo vandens elektrolizės metu:

H20-4e = 4H + + 02

Atliekant redokso bromometrinį kulometrinį titravimą, galima nustatyti arseno (III), stibio (III), jodidų, hidrazino, fenolių ir kitų organinių medžiagų junginius. Ant anodo elektriškai generuojamas bromas veikia kaip titrantas:

VG -2e = Br2

Nusodinant kulometrinį titravimą, halogenidų jonus ir organinės sieros turinčius junginius galima nustatyti elektrogeneruotais sidabro katijonais Ag +, cinko katijonais Zn2 + elektrogeneruotais ferocianido jonais ir kt. Kompleksometrinis kulometrinis metalo katijonų titravimas gali būti atliekamas naudojant EDTA anijonus, elektrogeneruotus gyvsidabrio kompleksonato katodu (I).

Kulonometrinis titravimas pasižymi dideliu tikslumu, plačiu pritaikymo spektru kiekybinėje analizėje, leidžia nustatyti nedidelius medžiagų kiekius, mažo stabilumo junginius (nes jie reaguoja į reakcijas iš karto susidarius), pavyzdžiui, varį (1), sidabrą. (H), alavas (P), titanas (W), manganas (W), chloras, bromas ir kt.

Metodo privalumai taip pat apima tai, kad nereikia ruošti, standartizuoti ir laikyti titranto, nes jis nuolat susidaro elektrolizės metu ir iš karto sunaudojamas reakcijoje su tiriama medžiaga.

IŠVADA

Elektrocheminiai analizės metodai yra pagrįsti procesais, vykstančiais elektroduose arba tarpelektrodinėje erdvėje. Elektrocheminiai analizės metodai yra vieni seniausių fizikinių ir cheminių analizės metodų (kai kurie aprašyti XIX a. pabaigoje). Jų pranašumas – didelis tikslumas ir palyginamas tiek įrangos, tiek analizės metodų paprastumas. Didelį tikslumą lemia labai tikslūs dėsniai, naudojami elektrocheminiuose analizės metoduose, pavyzdžiui, Faradėjaus dėsnis. Didelis patogumas yra tai, kad jie naudoja elektrinį poveikį, ir tai, kad šios įtakos rezultatas (atsakymas) gaunamas elektrinio signalo pavidalu.

Tai užtikrina didelį nuskaitymo greitį ir tikslumą, atveria plačias automatizavimo galimybes. Elektrocheminiai analizės metodai išsiskiria geru jautrumu ir selektyvumu, kai kuriais atvejais juos galima priskirti mikroanalizei, nes kartais analizei pakanka mažiau nei 1 ml tirpalo. Jų instrumentas yra elektrocheminis elementas – indas su elektrolito tirpalu, į kurį panardinami bent du elektrodai. Priklausomai nuo sprendžiamos problemos, indo forma ir medžiaga, elektrodų skaičius ir pobūdis, tirpalas, analizės sąlygos (tiekiama įtampa (srovė) ir užrašytas analitinis signalas, temperatūra, maišymas, prapūtimas inertinėmis dujomis ir kt.). ) gali skirtis. Medžiaga, kurią reikia nustatyti, gali būti įtraukta tiek į elementą užpildančio elektrolito, tiek į vieno iš elektrodų sudėtį.

Šiuolaikiniame pasaulyje elektrocheminiai analizės metodai vaidina svarbų vaidmenį. Mūsų laikais rūpinimasis aplinka yra ypač svarbus. Naudodami šiuos metodus galite nustatyti daugybės įvairių organinių ir neorganinių medžiagų kiekį. Dabar jie veiksmingiau nustato pavojingas medžiagas.

1. Elektrocheminiai analizės metodai

2 Potenciometrija Potenciometrinis titravimas

3.Konduktometrija. Konduktometrinis titravimas

4. Kulometrija. Kulometrinis titravimas

5. Naudotos literatūros sąrašas

Elektrocheminiai analizės metodai

Elektrocheminių analizės metodų klasifikacija

Elektrocheminiai metodai yra pagrįsti elektrocheminių reiškinių, vykstančių tiriamajame tirpale, elektrinių parametrų matavimu. Toks matavimas atliekamas naudojant elektrocheminį elementą, kuris yra indas su tiriamuoju tirpalu, į kurį įdedami elektrodai. Elektrocheminius procesus tirpale lydi potencialų skirtumo tarp elektrodų atsiradimas arba pasikeitimas arba srovės, einančios per tirpalą, dydžio pasikeitimas.

Elektrocheminiai metodai klasifikuojami pagal analizės metu išmatuotų reiškinių tipą. Apskritai išskiriamos dvi elektrocheminių metodų grupės:

1. Metodai be pašalinio potencialo, pagrįsti potencialų skirtumo, atsirandančio elektrocheminėje kameroje, susidedančioje iš elektrodo ir indo su tiriamuoju tirpalu, matavimu. Ši metodų grupė vadinama potenciometrinis. Potenciometriniuose metoduose naudojama elektrodų pusiausvyros potencialo priklausomybė nuo jonų, dalyvaujančių elektrocheminėje reakcijoje, koncentracijos ant elektrodų.

2. Metodai su pašalinio potencialo įvedimu, pagrįsti: a) tirpalų elektrinio laidumo matavimu konduktometrija; b) per tirpalą praleidžiamas elektros kiekis - kulonometrija; c) srovės vertės priklausomybė nuo taikomo potencialo - voltų amperometrija; d) laikas, reikalingas elektrocheminei reakcijai praeiti, chronoelektrocheminiai metodai(chronovoltametrija, chronokonduktometrija). Šios grupės metoduose elektrocheminės ląstelės elektrodams uždedamas pašalinis potencialas.

Pagrindinis elektrocheminės analizės prietaisų elementas yra elektrocheminis elementas. Taikant metodus be pašalinio potencialo primetimo, jis reiškia galvaninis elementas, kuriame dėl cheminių redokso reakcijų atsiradimo atsiranda elektros srovė. Galvaninio elemento tipo ląstelėje, liečiantis su analizuojamu tirpalu, yra du elektrodai - indikatorinis elektrodas, kurio potencialas priklauso nuo medžiagos koncentracijos, ir pastovaus potencialo elektrodas - etaloninis elektrodas. , kurio atžvilgiu matuojamas indikatoriaus elektrodo potencialas. Potencialų skirtumas matuojamas specialiais prietaisais – potenciometrais.

Metoduose su pašalinio potencialo primetimu naudokite elektrocheminė ląstelė, pavadintas taip, nes ant ląstelės elektrodų, veikiant uždėtam potencialui, vyksta elektrolizė – medžiagos oksidacija arba redukcija. Atliekant konduktometrinę analizę, naudojamas konduktometrinis elementas, kuriame matuojamas tirpalo elektrinis laidumas. Pagal taikymo būdą elektrocheminiai metodai gali būti skirstomi į tiesias linijas, kuriose medžiagų koncentracija matuojama pagal prietaiso indikaciją, ir elektrocheminį titravimą, kai elektrocheminiais matavimais fiksuojamas lygiavertiškumo taško rodymas. Pagal šią klasifikaciją išskiriamas potenciometrinis ir potenciometrinis titravimas, konduktometrinis ir konduktometrinis titravimas ir kt.

Elektrocheminio nustatymo prietaisai, be elektrocheminio elemento, maišyklės, atsparumo apkrovai, apima potencialų skirtumo, srovės, tirpalo varžos ir elektros energijos kiekio matavimo prietaisus. Šie matavimai gali būti atliekami su matuokliais (voltmetru arba mikroampermetru), osciloskopais, automatiniais įrašymo potenciometrais. Jei elemento elektrinis signalas yra labai silpnas, tada jis sustiprinamas radijo stiprintuvais. Metodų su pašalinio potencialo įtaisuose svarbią dalį sudaro įrenginiai, skirti atitinkamam stabilizuotos nuolatinės arba kintamosios srovės potencialui tiekti į elementą (priklausomai nuo metodo tipo). Elektrocheminės analizės prietaisų maitinimo bloke dažniausiai yra lygintuvas ir įtampos stabilizatorius, užtikrinantis nuolatinį prietaiso veikimą.

Potenciometrija

Potenciometrija pagrįsta elektrinių potencialų skirtumo matavimu tarp skirtingų elektrodų, panardintų į tirpalą su nustatoma medžiaga. Elektroduose atsiranda elektrinis potencialas, kai ant jų vyksta redokso (elektrocheminė) reakcija. Redokso reakcijos vyksta tarp oksidatoriaus ir redukcijos agento, susidarant redokso poroms, kurių potencialą E lemia Nernsto lygtis pagal porų [ąžuolo] ir [boc] komponentų koncentracijas:

Potenciometriniai matavimai atliekami į tirpalą nuleidžiant du elektrodus – indikatorių, kuris reaguoja į nustatomą jonų koncentraciją, ir etaloninį arba etaloninį elektrodą, pagal kurį matuojamas indikatoriaus potencialas. Naudojami kelių tipų indikatoriai ir standartiniai elektrodai.

Pirmos klasės elektrodai yra grįžtami metalo jonų, sudarančių elektrodą, atžvilgiu. Kai toks elektrodas nuleidžiamas į tirpalą, kuriame yra metalo katijonų, susidaro elektrodų pora

/M .

II tipo elektrodai yra jautrūs anijonams ir yra metalas M, padengtas jo netirpios druskos MA su anijonu sluoksniu

kuriam jautrus elektrodas. Tokiam elektrodui susilietus su tirpalu, kuriame yra nurodytas anijonas, atsiranda potencialas E, kurio reikšmė priklauso nuo druskos tirpumo ir anijono koncentracijos tirpale sandaugos.

Antrosios rūšies elektrodai yra sidabro chloridas ir kalomelis. Sočiųjų sidabro chlorido ir kalomelio elektrodai palaiko pastovų potencialą ir yra naudojami kaip atskaitos elektrodai, pagal kuriuos matuojamas indikatoriaus elektrodo potencialas.

Inertiniai elektrodai- plokštelė ar viela, pagaminta iš sunkiai oksiduojančių metalų - platinos, aukso, paladžio. Jie naudojami E matuoti tirpaluose, kuriuose yra redokso pora (pvz.,

/).

Membraniniai elektrodai skirtingi tipai turi membraną, ant kurios atsiranda membranos potencialas E. E reikšmė priklauso nuo to paties jono koncentracijos skirtumo skirtingose ​​membranos pusėse. Paprasčiausias ir dažniausiai naudojamas membraninis elektrodas yra stiklinis elektrodas.

Sumaišius netirpias druskas, tokias kaip AgBr, AgCl, AgI ir kitas su kai kuriais plastikais (gumomis, polietilenu, polistirenu), susidarė. jonų selektyvūs elektrodaiįjungta

,, selektyviai adsorbuojantys nurodytus jonus iš tirpalo dėl Paneth – Faience – Gana taisyklės. Kadangi aptiktų jonų koncentracija elektrodo išorėje skiriasi nuo koncentracijos elektrodo viduje, membranų paviršių pusiausvyra skiriasi, todėl atsiranda membranos potencialas.

Potenciometriniams tyrimams atlikti iš indikatoriaus etaloninio elektrodo surenkamas elektrocheminis elementas, kuris nuleidžiamas į analizuojamą tirpalą ir prijungiamas prie potenciometro. Potenciometrijoje naudojami elektrodai turi didelę vidinę varžą (500-1000 MΩ), todėl yra potenciometrų tipų, kurie yra sudėtingi elektroniniai didelės varžos voltmetrai. Norint išmatuoti elektrodų sistemos EML potenciometruose, naudojama kompensavimo grandinė, skirta sumažinti srovę elemento grandinėje.

Dažniausiai potenciometrai naudojami tiesioginiams pH matavimams, kitų jonų koncentracijos pNa, pK, pNH4, pCl ir mV indikatoriams. Matavimai atliekami naudojant atitinkamus jonų selektyvius elektrodus.

PH matavimui naudojamas stiklo elektrodas ir sidabro chlorido etaloninis elektrodas. Prieš atliekant analizę, būtina patikrinti pH matuoklių kalibravimą naudojant standartinius buferinius tirpalus, kurių fiksatoriai yra uždedami ant prietaiso.

Be tiesioginių pH, pNa, pK, pNH₄, pCl ir kitų matavimų, pH matuokliai leidžia potenciometriškai titruoti nustatomą joną.

Potenciometrinis titravimas

Potenciometrinis titravimas atliekamas tais atvejais, kai negalima naudoti cheminių indikatorių arba jei nėra tinkamo indikatoriaus.

Atliekant potenciometrinį titravimą, potenciometro elektrodai naudojami kaip indikatoriai, kurie titruojamame tirpale yra blyškūs. Šiuo atveju naudojami titruotiems jonams jautrūs elektrodai. Titravimo metu kinta jonų koncentracija, kuri registruojama potenciometro matavimo dalies skalėje. Užregistravus potenciometro rodmenis pH arba mV vienetais, brėžiamas jų priklausomybės nuo titravimo tūrio grafikas (titravimo kreivė), nustatomas ekvivalentiškumo taškas ir titravimui sunaudotas titravimo tūris. Gauti duomenys naudojami potenciometrinei titravimo kreivei sudaryti.

Potenciometrinės titravimo kreivės forma yra panaši į titravimo kreivę titrimetrinės analizės metu. Titravimo kreivė naudojama lygiavertiškumo taškui, kuris yra titravimo šuolio viduryje, nustatyti. Tam liestinės nubrėžiamos į titravimo kreivės dalis, o lygiavertiškumo taškas nustatomas titravimo šuolio liestinės viduryje. Didžiausią pokyčio ∆рН / ∆V reikšmę įgyja lygiavertiškumo taške.

Riazanės valstybinis technologijų koledžas

Kursinis darbas
pagal discipliną
« Techniniai matavimai ir jų metrologinė pagalba»
Kursinio darbo tema: „Elektrocheminiai medžiagos sudėties tyrimo metodai“

atliko:
158 grupės mokinys
Kharlamova Anastasija Igorevna

patikrinta:
kursinio darbo vadovas
Čekurova Natalija Vladimirovna

Riazanė 2011 m
TURINYS

ĮVADAS 2

3 TEORINĖ DALIS

1.1 Bendrosios fizikinių ir cheminių analizės metodų charakteristikos 3

1.2 Elektrocheminių metodų apibūdinimas 4

1.3 Elektrocheminių analizės metodų klasifikacija 5

2 EKSPERIMENTINĖ-PRAKTINĖ DALIS 15

IŠVADA 21
NUORODOS 22

ĮVADAS
Šiuolaikinės gamybos šakos ir žmonių socialinis gyvenimas nustato savo specifines užduotis fizikiniams ir cheminiams analizės metodams, skirtiems produktų kokybei kontroliuoti. Vienas iš pagrindinių fizikinių ir cheminių analizės metodų yra elektrocheminiai analizės metodai.
Šiais metodais galima greitai ir tiksliai nustatyti daugelį gaminio kokybės rodiklių.
Elektrocheminiai medžiagos sudėties analizės metodai yra plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose. Jie leidžia automatizuoti produktų kokybės rezultatų gavimą ir ištaisyti pažeidimus nestabdant gamybos. Maisto pramonėje šiais metodais nustatomas produkto rūgščių-šarmų balansas, kenksmingų ir toksiškų medžiagų buvimas bei kiti rodikliai, turintys įtakos ne tik maisto kokybei, bet ir saugai.
Elektrocheminių tyrimų įranga yra palyginti pigi, prieinama ir paprasta naudoti. Todėl šie metodai plačiai naudojami ne tik specializuotose laboratorijose, bet ir daugelyje pramonės šakų.
Šiuo atžvilgiu šio kursinio darbo tikslas – ištirti elektrocheminius medžiagos sudėties tyrimo metodus.
Šiam tikslui pasiekti buvo suformuluotos šios užduotys:
- apsvarstyti elektrocheminius analizės metodus, jų klasifikaciją ir svarbą gaminių kokybės kontrolės sistemoje;
-Išnagrinėti potenciometrinio titravimo metodą;
- Nustatykite uogienės rūgštingumą.

TEORINĖ DALIS

1.1 Bendrosios fizikinių ir cheminių analizės metodų charakteristikos

Medžiagų ir medžiagų, gaminamų ir parduodamų gaminių savybės tiriamos naudojant šiuolaikinės analitinės chemijos metodus, kuriais siekiama spręsti gaminių kokybės valdymo problemas.
Pagrindinės analitinės chemijos darbo priemonės yra fizikiniai ir cheminiai analizės metodai. Jie pagrįsti analitinių signalų registravimu, kurių išvaizda priklauso nuo medžiagos fizikinių ir cheminių savybių, jos pobūdžio ir kiekio analizuojamame produkte.
Šiuolaikinės gamybos šakos ir žmonių socialinis gyvenimas nustato savo specifines užduotis fizikiniams ir cheminiams analizės metodams, skirtiems produktų kokybei kontroliuoti.
Fizikiniuose ir cheminiuose kiekybinės analizės metoduose išskiriamos 3 grupės:
1 pav. Fizinių ir cheminių kiekybinės analizės metodų klasifikacija
1) Optiniai metodai yra pagrįsti elektromagnetinės spinduliuotės sąveika su medžiaga. Tai apima: poliarimetriją, spektrometriją, refraktometriją, fotokolometriją ir kt.
2) Elektrocheminiai metodai yra pagrįsti elektrodo paviršiuje arba artimoje elektrodinėje erdvėje vykstančių procesų tyrimu. Šiai metodų grupei priklauso: konduktometrija, voltamperometrija, potenciometrija ir kt.
3) Chromatografiniai metodai yra pagrįsti vienos iš kelių medžiagų pasiskirstymu tarp dviejų, kaip sakoma, fazių (pavyzdžiui, tarp kietosios medžiagos ir dujų, tarp dviejų skysčių ir pan.), o viena iš fazių nuolat juda, tai yra, jis yra mobilus. Maisto kokybei įvertinti yra dujiniai-skysti, skysti ir joniniai metodai.
Produktų kokybės kontrolei plačiai taikomi chromatografiniai ir elektrocheminiai analizės metodai.

1.2Elektrocheminių metodų apibūdinimas
Elektrocheminiai metodai yra pagrįsti elektrocheminių reiškinių, vykstančių tiriamajame tirpale, elektrinių parametrų matavimu. Elektrocheminiai metodai klasifikuojami pagal analizės metu išmatuotų reiškinių tipą. Apskritai išskiriamos dvi elektrocheminių metodų grupės (2 pav.):

2 pav. – elektrocheminių analizės metodų klasifikacija, priklausomai nuo analizės metu išmatuotų reiškinių tipo
Metodai be pašalinio potencialo, pagrįsti potencialų skirtumo, atsirandančio elektrocheminėje kameroje, susidedančioje iš elektrodo ir indo su tiriamuoju tirpalu, matavimu. Ši metodų grupė vadinama potenciometriniais. Potenciometriniuose metoduose naudojama elektrodų pusiausvyros potencialo priklausomybė nuo jonų, dalyvaujančių elektrocheminėje reakcijoje, koncentracijos ant elektrodų.
Metodai su uždėtu pašaliniu potencialu, pagrįsti matavimu:
a) tirpalų elektrinis laidumas – konduktometrija;
b) per tirpalą praleistas elektros kiekis – kulonometrija;
c) srovės dydžio priklausomybė nuo taikomo potencialo – volt-amperometrija;
d) laikas, reikalingas elektrocheminei reakcijai praeiti – chronoelektrocheminiai metodai (chronovoltametrija, chronokonduktometrija). Šios grupės metoduose elektrocheminės ląstelės elektrodams uždedamas pašalinis potencialas.
Pagrindinis elektrocheminės analizės prietaisų elementas yra elektrocheminis elementas. Taikant metodus be pašalinio potencialo, tai yra galvaninis elementas, kuriame dėl cheminių redokso reakcijų atsiranda elektros srovė. Galvaninio elemento tipo ląstelėje, liečiantis su analizuojamu tirpalu, yra du elektrodai - indikatorinis elektrodas, kurio potencialas priklauso nuo medžiagos koncentracijos, ir pastovaus potencialo elektrodas - etaloninis elektrodas. , kurio atžvilgiu matuojamas indikatoriaus elektrodo potencialas. Potencialų skirtumas matuojamas specialiais prietaisais - potenciometrais ..

1.3 Elektrocheminių analizės metodų klasifikacija

Cheminių medžiagų kokybinei ir kiekybinei analizei buvo sukurti įvairūs elektrocheminiai metodai. Priklausomai nuo procesų, kuriais grindžiama analizė, naudojami instrumentai ir išmatuotos vertės. Yra 5 pagrindiniai elektrocheminės analizės tipai, jie pateikti 3 pav.

3 pav. Pagrindiniai elektrocheminės analizės metodai
Kai kurie elektrocheminiai metodai skirstomi į dvi analizės rūšis: tiesioginę ir netiesioginę (4 pav.)

4 pav. – elektrocheminės analizės rūšys

Konduktometrinis metodas.

Konduktometrinis metodas – metodas, pagrįstas analizuojamo tirpalo elektrinio laidumo matavimu
Taikant konduktometrinį metodą, yra dviejų tipų tiesioginė analizė – konduktometrinis ir netiesioginis – konduktometrinis titravimas (4 pav.)

5 pav - Konduktometrinės analizės metodai.

Konduktometrija pagrįsta tirpalo elektrinio laidumo matavimu. Analizė atliekama naudojant konduktometrus – prietaisus, matuojančius tirpalų varžą. Atvirkštiniam sprendinių L laidumui nustatyti naudojama varžos R reikšmė.
Tirpalo koncentracijai nustatyti pagal kalibravimo grafiką naudojama tiesioginė konduktometrija. Norėdami sudaryti kalibravimo grafiką, išmatuokite žinomos koncentracijos tirpalų laidumą ir sukurkite laidumo priklausomybės nuo koncentracijos kalibravimo grafiką. Tada išmatuojamas analizuojamo tirpalo elektrinis laidumas ir pagal grafiką nustatoma jo koncentracija.
Konduktometrinis titravimas naudojamas dažniau. Šiuo atveju analizuojamas tirpalas dedamas į kamerą su elektrodais, elementas dedamas ant magnetinės maišyklės ir titruojamas atitinkamu titrantu. Titrantas pridedamas lygiomis dalimis. Pridėję kiekvieną titranto dalį, išmatuokite tirpalo laidumą ir sukurkite laidumo ir titranto tūrio ryšio grafiką. Pridėjus titranto, pasikeičia tirpalo elektrinis laidumas, t.y. titravimo kreivėje atsiranda vingio taškas. Tirpalo laidumas priklauso nuo jonų judrumo: kuo didesnis jonų judrumas, tuo didesnis tirpalo laidumas.
Konduktometrinis titravimas turi daug privalumų. Jis gali būti atliekamas drumstoje ir spalvotoje terpėje, nesant cheminių indikatorių. Metodas yra labai jautrus ir leidžia analizuoti praskiestus medžiagų tirpalus (iki mol/dm3). Medžiagų mišiniai analizuojami konduktometriniu titravimu. skirtingų jonų judrumo skirtumai yra reikšmingi ir juos galima titruoti skirtingai, esant vienas kitam.

Potenciometrinės analizės metodas

Potenciometrinis metodas – tai kokybinės ir kiekybinės analizės metodas, pagrįstas potencialų, atsirandančių tarp tiriamojo tirpalo ir į jį panardinto elektrodo, matavimu.

Tiesioginė analizė čia yra potenciometrija, o netiesioginė – potenciometrinis titravimas (5 pav.)
6 pav. Potenciometrinio titravimo metodai

Potenciometrija pagrįsta elektrinių potencialų skirtumo matavimu tarp skirtingų elektrodų, panardintų į tirpalą su nustatoma medžiaga. Elektroduose atsiranda elektrinis potencialas, kai ant jų vyksta redokso (elektrocheminė) reakcija. Redokso reakcijos vyksta tarp oksiduojančio agento ir redukcijos agento, susidarant redokso poroms, kurių potencialas E nustatomas pagal Nernsto lygtį pagal porų komponentų koncentracijas.
Potenciometriniai matavimai atliekami į tirpalą nuleidžiant du elektrodus - indikatorių, kuris reaguoja į nustatomą jonų koncentraciją, ir etaloninį elektrodą, pagal kurį matuojamas indikatoriaus potencialas. Naudojami kelių tipų indikatoriai ir atskaitos elektrodai.
Pirmosios rūšies elektrodai yra grįžtami, palyginti su metalo jonais, kurie sudaro elektrodą. Kai toks elektrodas nuleidžiamas į tirpalą, kuriame yra metalo katijonų, susidaro elektrodų pora.
Antrosios rūšies elektrodai yra jautrūs anijonams ir yra metalas, padengtas jo netirpios druskos sluoksniu su anijonu, kuriam elektrodas yra jautrus. Tokiam elektrodui susilietus su tirpalu, kuriame yra nurodytas anijonas, atsiranda potencialas E, kurio reikšmė priklauso nuo druskos tirpumo ir anijono koncentracijos tirpale sandaugos.
Antrosios rūšies elektrodai yra sidabro chloridas ir kalomelis.Sočiųjų sidabro chlorido ir kalomelio elektrodai palaiko pastovų potencialą ir yra naudojami kaip atskaitos elektrodai, pagal kuriuos matuojamas indikatoriaus elektrodo potencialas.
Inertiniai elektrodai – plokštė arba viela, pagaminta iš sunkiai oksiduojančių metalų – platinos, aukso, paladžio. Jie naudojami E matuoti tirpaluose, kuriuose yra redokso pora.
Įvairių tipų membraniniai elektrodai turi membraną, ant kurios atsiranda membranos potencialas E. E reikšmė priklauso nuo to paties jono koncentracijų skirtumo skirtingose ​​membranos pusėse. Paprasčiausias ir dažniausiai naudojamas membraninis elektrodas yra stiklinis elektrodas.
Potenciometrijoje naudojami elektrodai turi didelę vidinę varžą (500-1000 MΩ), todėl esami potenciometrų tipai yra sudėtingi elektroniniai didelės varžos voltmetrai. Norint išmatuoti elektrodų sistemos EML potenciometruose, naudojama kompensavimo grandinė, skirta sumažinti srovę elemento grandinėje.
Dažniausiai potenciometrai naudojami tiesioginiams pH matavimams, kitų jonų koncentracijos pNa, pK, pNH, pCl ir mV indikatoriams. Matavimai atliekami naudojant atitinkamus jonų selektyvius elektrodus.
PH, charakterizuojančiam vandenilio jonų koncentraciją tirpaluose, geriamajame vandenyje, maisto produktuose ir žaliavose, aplinkos objektuose ir gamybos sistemose matuoti nuolatiniam technologinių procesų stebėjimui, taip pat ir agresyvioje aplinkoje, naudojami specialūs prietaisai, kurie vadinami pH matuokliais. (6 pav.). Jie yra stiklo elektrodas ir sidabro chlorido etaloninis elektrodas. Prieš atliekant analizę, būtina patikrinti pH matuoklių kalibravimą naudojant standartinius buferinius tirpalus, kurių fiksatoriai yra uždedami ant prietaiso.

7 pav. pH matuoklis
pH matuoklio veikimas pagrįstas elektrodų sistemos EML vertės matavimu, kurio rodikliai proporcingi vandenilio jonų aktyvumui tirpale – pH (jo vandenilio indeksui). pH matuoklio režimams valdyti ir reguliuoti naudojamas nuotolinio valdymo pultelis, prijungtas prie elektroninio konvertavimo įrenginio. Be tiesioginių pH, pNa, pK, pNH, pCl ir kitų matavimų, pH matuokliai leidžia potenciometriškai titruoti nustatomą joną.
pH matuoklio matavimo paklaidos:
1) EML, temperatūros matavimo paklaidos.
2) kalibravimo klaida, kuri apima BR klaidą kartu su įrenginio klaida;
3) atsitiktinė matavimo paklaidos dedamoji.
Be instrumentinės klaidos, yra ir matavimo technikos klaida.
Kalibravimo metu atliekami du pagrindiniai reguliavimai – invertuojamojo stiprintuvo stiprinimo ir poslinkių nustatymas.
ir tt................

1. Elektrocheminiai analizės metodai yra pagrįsti analizuojamų medžiagų elektrocheminių savybių panaudojimu. Tai apima šiuos metodus.

Elektrogravimetrinis metodas, pagrįstas tiksliu analitės arba jos sudedamųjų dalių masės matavimu, kurie išsiskiria ant elektrodų, kai per analizuojamą tirpalą teka nuolatinė elektros srovė.

Konduktometrinis metodas, pagrįstas tirpalų elektrinio laidumo matavimu, kuris kinta dėl vykstančių cheminių reakcijų ir priklauso nuo elektrolito savybių, jo temperatūros ir tirpios medžiagos koncentracijos.

Potenciometrinis metodas, pagrįstas elektrodo, panardinto į bandomosios medžiagos tirpalą, potencialo matavimu. Elektrodo potencialas priklauso nuo atitinkamų jonų koncentracijos tirpale pastoviomis matavimo sąlygomis, kurios atliekamos potenciometriniais prietaisais.

Poliarografinis metodas, pagrįstas koncentracijos poliarizacijos reiškiniu, atsirandančiu ant mažo paviršiaus elektrodo, kai per analizuojamą elektrolito tirpalą teka elektros srovė.

Kulonometrinis metodas, pagrįstas tam tikros medžiagos kiekio elektrolizei sunaudotos elektros energijos kiekio matavimu. Metodas pagrįstas Faradėjaus dėsniu.

2. Optiniai analizės metodai yra pagrįsti tiriamų junginių optinių savybių panaudojimu. Tai apima šiuos metodus.

Emisijos spektrinė analizė, pagrįsta linijinių spektrų, kuriuos išskiria medžiagų garai, kaitinant dujų degiklio liepsnoje, kibirkštyje ar elektros lanke, stebėjimu. Metodas leidžia nustatyti elementinę medžiagų sudėtį.

Absorbcijos spektrinė analizė ultravioletinėje, matomoje ir infraraudonojoje spektro srityse. Atskirkite spektrofotometrinius ir fotokolorimetrinius metodus. Spektrofotometrinis analizės metodas pagrįstas tam tikro bangos ilgio šviesos (monochromatinės spinduliuotės) sugerties matavimu, kuris atitinka medžiagos sugerties kreivės maksimumą. Fotokolorimetrinis analizės metodas pagrįstas šviesos sugerties matavimu arba sugerties spektro nustatymu fotokolorimetrais matomoje spektro dalyje.

Refraktometrija, pagrįsta lūžio rodiklio matavimu.

Poliarimetrija, pagrįsta poliarizacijos plokštumos sukimosi matavimu.

Nefelometrija, pagrįsta nespalvotų dalelių, suspenduotų tirpale, atspindžio arba šviesos sklaidos reiškinių panaudojimu. Šis metodas leidžia nustatyti labai mažus medžiagos kiekius tirpale suspensijos pavidalu.

Turbidimetrija, pagrįsta suspensijoje esančių spalvotų dalelių atspindžio arba šviesos sklaidos reiškinių naudojimu. Tirpalo sugerta arba per jį sklindanti šviesa matuojama taip pat, kaip ir spalvotų tirpalų fotokolorimetrijoje.

Liuminescencinė arba fluorescencinė analizė, pagrįsta fluorescencija medžiagų, kurios. veikiami ultravioletinių spindulių. Tai matuoja skleidžiamos arba matomos šviesos intensyvumą.

Įrenginių konstrukcija numato dviejų šviesos srautų intensyvumo išlyginimą naudojant reguliavimo diafragmą. Esant vienodai abiejų fotoelementų apšvietimui, srovės iš jų galvanometro grandinėje yra tarpusavyje kompensuojamos ir galvanometro adata nustatoma į nulį. Kai vieną fotoelementą patamsina kiuvetė su spalvotu tirpalu, galvanometro rodyklė nukryps proporcingai tirpalo koncentracijai. Galvanometro adatos nulinė padėtis atstatoma užtamsinus antrąjį fotoelementą kalibravimo diafragma. Diafragmų forma ir dizainas gali būti įvairus. Pavyzdžiui, fotoelektriniuose kolorimetruose FEK-56 naudojama slankioji katės akies diafragma. Katės akies diafragma sudaryta iš pusmėnulio formos segmentų, kurie slysta ir slenka, kad pakeistų skylių, pro kurias praeina šviesa, skersmenį.

Diafragma, esanti dešiniajame kolorimetro šviesos pluošte, keičia savo plotą ir šviesos srauto, patenkančio į dešinįjį fotoelementą, intensyvumą, kai sukasi prie jo prijungtas būgnas. Stumdoma diafragma, esanti kairiajame spindulyje, sumažina šviesos srauto, patenkančio į kairįjį fotoelementą, intensyvumą. Dešinysis šviesos spindulys matuoja, kairysis – kompensuoja.

CHROMATOGRAFIJOS METODAI. METODŲ KLASIFIKACIJA

Medžiagų atskyrimas ir analizė chromatografiniais metodais grindžiamas medžiagų pasiskirstymu tarp dviejų fazių, iš kurių viena yra stacionari (stacionari), o kita yra mobili, judanti išilgai pirmosios. Atskyrimas įvyksta, kai stacionari fazė pasižymi skirtinga sorbcijos geba atskirto mišinio jonų arba molekulių atžvilgiu. Paprastai stacionari fazė yra sorbentas su išvystytu paviršiumi, o judrioji fazė yra skysčio arba dujų srautas.

Chromatografijos metodai klasifikuojami pagal kelis parametrus: a) pagal analizuojamo mišinio komponentų atskyrimo mechanizmą (adsorbcija, pasiskirstymas, jonų mainai, nuosėdos ir kt.); b) pagal judriosios fazės agregatinę būseną (dujos, skystis); c) pagal stacionarios fazės tipą ir jos geometrinį išdėstymą (koloninė, plonasluoksnė, popieriaus chromatografija); d) pagal atskiriamo mišinio judėjimo kolonėlėje metodą (eliuentas, frontalinis, poslinkis).

Paprasčiausioje versijoje chromatografija atliekama kolonėlėse, kuriose dedamas sorbentas, kuris tarnauja kaip stacionari fazė. Tirpalas, kuriame yra atskirtinų medžiagų mišinys, leidžiamas per kolonėlę. Nagrinėjamo mišinio komponentai stacionariąja faze juda kartu su judriąja faze veikiami gravitacijos arba esant slėgiui. Atskyrimas atliekamas dėl mišinio komponentų judėjimo skirtingu greičiu dėl jų sąveikos su sorbentu. Dėl to medžiagos pasiskirsto ant sorbento, sudarydamos adsorbcijos sluoksnius, vadinamus zonomis. Priklausomai nuo atskyrimo ar analizės tikslo, gali būti įvairių tolesnio apdorojimo parinkčių. Labiausiai paplitęs metodas yra eliuavimas.Per kolonėlę su adsorbuotomis medžiagomis leidžiamas tinkamas tirpiklis – eliuentas, kuris iš kolonėlės išplauna vieną ar daugiau adsorbuotų komponentų; po to juos galima nustatyti gautame eliuato tirpale. Per kolonėlę galite perleisti ryškinimo reagentą, dėl kurio pasidaro matomos sorbuotos medžiagos, t.y. sorbentinis sluoksnis su sulaikyta medžiaga įgauna tam tikrą spalvą. Gaunama išplėtota chromatograma, kuri leidžia daryti išvadas apie mišinio sudėtį be papildomų kokybinių reakcijų.

Pagrindiniai chromatografinių metodų parametrai yra sulaikymo charakteristikos, efektyvumas ir atskyrimo laipsnis.

Tūrio sulaikymo ir sulaikymo trukmė yra eliuento tūris ir laikas, kurio reikia tam tikrai medžiagai pašalinti iš kolonėlės. Šios vertės priklauso nuo sorbento savybių, judriosios fazės judėjimo greičio ir jos tūrio, taip pat nuo pasiskirstymo koeficiento Кр:

Cr = C tv / Szh,

čia C tv yra bendra tirpios medžiagos koncentracija nejudančioje fazėje; C w – medžiagos koncentracija judrioje fazėje. Išmatavus santykines sulaikymo vertes, galima nustatyti atskirtus komponentus.

Norint įvertinti atskyrimo ant kolonos efektyvumą, pristatoma teorinių plokščių sąvoka. Kolonėlės sorbento sluoksnis paprastai yra padalintas į keletą besiribojančių siaurų horizontalių sluoksnių, kurių kiekvienas vadinamas teorine plokštele. Kiekviename sluoksnyje nustatoma pusiausvyra tarp stacionarios ir judriosios fazės. Kuo didesnis teorinių padėklų skaičius, tuo didesnis atskyrimo efektyvumas. Kitas dydis, apibūdinantis atskyrimo efektyvumą, yra aukštis, atitinkantis teorinę plokštelę, tai yra santykis H = L / N, kur L yra kolonėlės ilgis; N yra teorinių plokščių skaičius.

Dviejų komponentų 1 ir 2 atskyrimo laipsnis nustatomas pagal atskyrimo kriterijų R, kuris priklauso nuo sulaikymo trukmės (ti) ir zonų, kurias užima komponentai ant sorbento (∆ti), pločio:

R1,2 = 2 (t2 – t1) / (∆t2 + ∆t1)

Komponentai atskiriami, jei R2,1≥1, ir neatskiriami, jei R2,1 = 0.

Taikant cheminius analizės metodus, jie tiria jonų mainų chromatografiją ir chromatografiją popieriuje, kitus chromatografinius metodus – taikant fizikinius ir cheminius analizės metodus.

JONŲ MAITINIMO CHROMATOGRAFIJOS

Jonų mainų chromatografija pagrįsta grįžtamuoju stechiometriniu analizuojamo tirpalo jonų mainais į judrius jonus – sorbentų priešionus, vadinamus jonų keitikliais (arba jonų keitikliais). Kaip jonų mainai naudojamos natūralios arba sintetinės dervos – kietos, vandenyje netirpios didelės molekulinės rūgštys ir jų druskos, turinčios aktyvių grupių. Jonų keitikliai skirstomi į katijonus RSO 3 -H + (kur R yra sudėtingas organinis radikalas), galinčius pakeisti vandenilio joną katijonais, ir anijonus RNH3 + OH-, galinčius pakeisti OH grupę į anijonus. Katijonų mainų schema:

RSO3 – H + + M + ↔ RSO 3 -M + + H +

Anijonų mainų schema:

RNHz + OH - + A- ↔ RNH 3 + A- + OH-

Jonų mainų atlikimo technika dažniausiai yra koloninė. Dinaminėje versijoje kolonėlė pripildoma jonų keitikliu ir per jį tam tikru greičiu praleidžiamas analizuojamas tirpalas.

Kokybinės analizės tikslais sukurti visų svarbiausių neorganinių jonų ir daugelio organinių junginių išskyrimo ir aptikimo metodai, sukurta dalinė ir pilna katijonų ir anijonų mišinio analizė.

Jonų sorbcija priklauso nuo jonų keitiklio pobūdžio ir struktūros, analizuojamų medžiagų pobūdžio, eksperimento sąlygų (temperatūros, terpės pH ir kt.). Atliekant daugumą praktinių skaičiavimų, galima daryti prielaidą, kad pusiausvyra tarp jonų keitiklio ir tirpalo paklūsta masės veikimo dėsniui.

CHROMATOGRAFIJA ANT POPIERIAUS

Chromatografija ant popieriaus nereikalauja brangios įrangos ir yra labai paprasta atlikti. Šis metodas apjungia atskyrimą su tuo pačiu metu aptikimu arba identifikavimu. Popierius sulaiko vandenį porose – nejudantį tirpiklį. Ant chromatografinio popieriaus nusodintos medžiagos pereina į judriąją fazę ir, skirtingais greičiais judamos išilgai popieriaus kapiliarų, yra atskiriamos. Medžiagų gebėjimas atsiskirti įvertinamas koeficientu Rf – reiškiančiu medžiagos h zonos poslinkio ir tirpiklio fronto H poslinkio santykį: Rf = h / H

Skaitinės Rf reikšmės priklauso nuo judriosios ir stacionarios fazės pobūdžio, pasiskirstymo koeficiento ir chromatografinio popieriaus tipo. Eksperimentinės sąlygos yra būtinos efektyviam atskyrimui.

PAGRINDINĖS TITROMETRIJOS SĄVOKOS. PAVADINIMO METODAI

Titrimetriniai analizės metodai yra pagrįsti reagento, sunaudoto reakcijai su analitimi, masės registravimu. Reagentas (titrantas) į analizuojamą tirpalą dedamas kietu pavidalu (milteliais, tabletėmis, reagentu impregnuotu popieriumi), arba dažniausiai tirpalo, kurio reagento koncentracija tiksliai žinoma, pavidalu. Sunaudoto titranto masę galite išmatuoti pasverdami indą su tiriamuoju tirpalu ir pridėtu reagentu (gravimetrinis titravimas) arba titravimui naudojamo titravimo tūrį. Pastaruoju atveju titranto masė formulėmis išreiškiama jo tūriu

m = TV ir m = CnVE / 1000,

čia T yra titruojančio tirpalo titras; g / cm 3; V – titruojančio tirpalo tūris, cm 3; Cн yra normali titruojančio tirpalo koncentracija, mol / dm 3; E – titrano ekvivalentas.

Titranto mažomis porcijomis įpilama į tiksliai išmatuotą analizuojamo tirpalo tūrį. Pridėjus kiekvieną naują titranto dalį į sistemą, aprašytą cheminės reakcijos lygtimi, nustatoma pusiausvyra, pvz.

kur A yra analitė; B-titrantas; ha, t yra stechiometriniai koeficientai. Vykstant reakcijai, analitės ir titranto pusiausvyros koncentracijos mažėja, o reakcijos produktų pusiausvyros koncentracijos didėja. Kai bus sunaudotas titruojančios medžiagos kiekis, atitinkantis titruojamos medžiagos kiekį, reakcija baigsis. Šis momentas vadinamas lygiavertiškumo tašku. Praktiškai reakcijos galutinis taškas yra fiksuotas, kuris, esant tam tikram aproksimavimui, atitinka lygiavertiškumo tašką. Cheminiuose analizės metoduose jis fiksuojamas vizualiai pagal pastebimą analitinį poveikį (tirpalo spalvos pasikeitimą, nuosėdų susidarymą), kurį sukelia bet kuris iš pradinių junginių, reakcijos produktų ar specialiai į sistemą įvestų indikatorinių medžiagų. Taikant fizikinius ir cheminius analizės metodus, galutinį tašką lemia staigus išmatuoto fizikinio parametro pokytis – pH, potencialas, elektrinis laidumas ir kt.

Titrimetrija išskiria tiesioginį, atvirkštinį ir netiesioginį titravimą.

Taikant tiesioginį titravimo metodą, nustatomas komponentas A tiesiogiai reaguoja su etaloniniu tirpalu B. Jei tokia reakcija dėl kokių nors priežasčių neįmanoma, naudojamas atvirkštinis arba netiesioginis titravimas. Tam į analitę pridedamas pagalbinis reagentas – antrinis standartas, kuris reaguoja su nustatomu komponentu. Atgalinio titravimo metodu B imamas perteklius, o nesureagavusi liekana titruojama antriniu etalonu. Taikant netiesioginio titravimo metodus, reakcijos produktas (titravimas pakaitais) reaguoja su etaloniniu tirpalu.

Titravimo metodai

Kai kuriais atvejais atliekamas vadinamasis atvirkštinis titravimas, kurio metu standartinis reagento tirpalas titruojamas analizuotu tirpalu. Paprastai jis naudojamas, kai analitė yra nestabili ore. Analizuojant medžiagų mišinius, galima derinti skirtingus titravimo metodus.

Bet kurio matavimo procesas susideda iš pasirinkto objekto parametro palyginimo su analogišku atskaitos parametru. Atliekant titrimetrines analizes, kaip etaloniniai naudojami tirpalai, kurių tiksliai žinoma komponento koncentracija (titras, normalumas). Tokie tirpalai vadinami standartiniais (titruoti). Juos galima paruošti keliais būdais: 1) pagal tikslų pradinės medžiagos svorį; 2) pagal apytikslį mėginį su vėlesniu koncentracijos nustatymu pagal pirminį etaloną; 3) anksčiau paruošto žinomos koncentracijos tirpalo praskiedimas; 4) fiksuotu kanalu; 5) jonų mainai.

Pirmuoju būdu kaip pradinės medžiagos gali būti naudojami tik chemiškai gryni stabilūs junginiai, kurių sudėtis griežtai atitinka cheminę formulę, taip pat lengvai valomos medžiagos. Taikant antrąjį metodą, būtina turėti pirminį etaloną – tiksliai žinomos sudėties chemiškai gryną junginį, atitinkantį šiuos reikalavimus.

2. Stabilumas ore, standartiniai tirpalai neturėtų keisti titro laikant.

3. Didelė molekulinė masė, kad svėrimo paklaidos būtų kuo mažesnės.

4. Geras tirpumas, greita reakcija su medžiagos tirpalu, kurio koncentracija nustatoma.

5. Lygiavertis taškas turi būti apibrėžtas tiksliai ir aiškiai.
Tirpalų titrų nustatymas – standartizavimas – gali

atlikti gravimetriniais ir tūriniais metodais. Pastarajame pavadinimas nustatomas greičiau, todėl daugiausia naudojamas. Tiksliai pasverta pirminio etalono dalis (atskirų pasvertų porcijų metodas) arba pirminio etaloninio tirpalo tirpalas (pipetavimo metodas) titruojama standartizuotu tirpalu. Titro nustatymo teisingumas tikrinamas apskaičiuojant titro nustatymo poslinkį.

Kiekvienam titrimetriniam metodui buvo sukurti naudojamų titrantų standartizavimo metodai ir pateiktos rekomendacijos dėl pirminių etalonų pasirinkimo. Reikia atsiminti, kad standartinių sprendimų charakteristikos turi būti nustatytos reikiamu tikslumu. Titras, moliškumas ir normalumas nustatomi iki ketvirto reikšminio skaitmens, neskaičiuojant nulių po kablelio (pavyzdžiui, TNaon = 0,004014 g / cm 3; Cmno 4 = 0,04995 n).

TITRIMETRINIŲ METODŲ KLASIFIKACIJA

Titrimetriniai metodai skirstomi į keturias dideles grupes pagal reakcijos tipą, kuriuo grindžiamas metodas. Kiekvienoje iš šių grupių yra tam tikrų metodų, susijusių su vieno ar kito titranto naudojimu. Kaip matyti iš lentelės, didžiausią grupę sudaro redokso titravimo metodai. Tai apima (be nurodytų lentelėje) chromatometriją (standartinis tirpalas – K2Cr2O7), cerimetrą (standartinius tirpalus, kurių sudėtyje yra Ce 4+), bromatometriją (KBrO 3), vanadatometriją (NH 4 VO3), askorbinometriją (standartinį tirpalą – askorbo rūgštį). ) ir kt. Kompleksometrinių metodų grupėje vis dar plačiausiai naudojama kompleksometrija (titruojantis - EDTA, arba Trilon B, arba kompleksas III), tačiau analitinės praktikos metu vis daugėja kompleksonų. Kita vertus, kritulių titravimo metodai yra laipsniškai pašalinami iš praktikos. Akivaizdu, kad priežastis yra ta, kad nors nusodinimo reakcijų yra labai daug, daugeliu atvejų sunku nustatyti titravimo galutinį tašką. Gerokai išvystyti argentometrijos, rodonometrijos ir merkurimetrijos metodai, tačiau jie tinka mažam jonų skaičiui nustatyti, be to, sidabras yra vertingas metalas, o gyvsidabrio druskos – nuodingos. Siūlomas nustatymo metodas, pagrįstas blogai tirpių sulfatų nusodinimu.

Rūgščių-šarmų titravimo metodai vis labiau plinta. Taip yra dėl nuolat plečiamo nevandeninių tirpiklių, keičiančių medžiagų rūgščių-šarmų savybes, panaudojimo praktikoje.

Titrimetrinių analizės metodų privalumai: greitas nustatymas ir naudojamos įrangos paprastumas, o tai ypač patogu atliekant serijines analizes. Šių metodų jautrumo slenkstis yra 10 ~ 3 mol / dm 3 arba 0,10 %; tikslumas ~ 0,5% (santyk.). Šie skaičiai priklauso nuo naudojamų indikatorių jautrumo ir reaguojančių tirpalų koncentracijos.

KOLORIMETRINIŲ APIBRĖŽTYMŲ TIKSLUMAS IR APIMTIS

Kolorimetriniai metodai dažnai naudojami mažų kiekių analizei. Nustatymas atliekamas greitai, o tokie medžiagos kiekiai nustatomi didesniu tikslumu, kurio praktiškai neįmanoma nustatyti gravimetrinės ir titrimetrinės analizės metodais, nes reikėtų paimti per daug tiriamos medžiagos, norint gauti reikiamos koncentracijos tirpale.

Kolorimetriniai metodai naudojami technologinio valdymo problemoms spręsti, kad jų duomenimis būtų galima reguliuoti technologinį cheminį procesą; sanitarinėje ir higieninėje analizėje amoniako, fluoro, nitritų ir nitratų, geležies druskų vandenyje, vitaminų maiste nustatymo, klinikinėse laboratorijose kiekybiniam jodo, azoto, bilirubino ir cholesterolio kiekiui kraujyje ir tulžyje, hemoglobino kiekiui kraujyje nustatyti, ir tt...

ORO ANALIZĖ

Pagrindinis oro taršos šaltinis miestuose – gaminiuose esantys kenksmingi komponentai! degimo. Tai apima: pelenus, kietojo kuro daleles, mechanines priemaišas; sieros, azoto, švino oksidai; smalkės; nepilno kuro degimo produktai. Daugumoje šiuolaikinių gamybos procesų technologiniai ciklai neužtikrina išmetamųjų teršalų valymo. Pasak M.A. Styrikovičiaus, pasaulyje metinė kietųjų medžiagų emisija yra 100, 5O2-150, CO-300, azoto oksidų - 50 mln.t.. Deginant kietąjį ir skystąjį kurą susidaro aromatiniai kancerogeniniai angliavandeniliai! iš kurių vienas – 3,4 – benzpirenas С2оН1 2, kurio yra dirvožemyje, ore ir vandenyje (didžiausia leistina koncentracija – 0,00015 mg/dm 3).

Pagrindinės chemijos pramonės emisijos į atmosferą:

azoto rūgštis - N0, N02, N43

druskos rūgštis - gauta HC1, C1 2 sieros rūgštis

azoto metodas – N0, N02, ZO 2, 8Oz, H 2 5O, Fe 2 Oz (dulkės)

kontaktinis metodas – 5O 2, 5Oz, H 2 5O4, Fe 2 Oz (dulkės) fosforas ir

fosforo rūgštis - Р 2 Apie, НзРО4, НР, Ca5F (PO4) s (dulkės)

acto rūgštis - CH3CHO, CH3COOH

kompleksinės trąšos - N0, N02, NНз, НР, Н 2 5О4, Р 2 Оа, ННОз, trąšų dulkės

kalcio chloridas - НС1, Н 2 5О4, СаС1 2 (dulkės) skystas chloras - НС1, С1 2, Нg

metanolis - СН 3 ОН, СО kaprolaktamas - NO, NO2, 5О 2, Н 2 5, СО acetilenas - С2Н 2 dirbtinio pluošto suodžiai - Н 2 5, С5 2 ir kt.

Norint sumažinti oro taršą, reikia sudaryti sąlygas visiškam kuro degimui, kuris pasiekiamas deginant aukštoje temperatūroje. Šiuo atveju jis padidina azoto oksidų, kurie yra toksiškesni nei CO, kiekį. Todėl ieškoma naujų deginimo būdų. Viename iš jų pasiūlė A.K. Vnukov, naudokite beliepsnio degimo krosnį su pilno mišinio degikliais, kad slopintumėte azoto oksidų susidarymą. Dujų-oro mišinys deginamas susmulkintos ugniai atsparios medžiagos sluoksnyje, kuriame yra šilumą sugeriantys paviršiai, mažinantys temperatūrą krosnyje. Taip pat oro taršą galima sumažinti nukreipiant užterštą orą ar nepilno degimo produktus į krosnių katilų krosnis. Į krosnis tiekiamo oro pakeitimas užterštu oru, be viso ko, leidžia sumažinti kuro sąnaudas -10%.

Dujų mišinių analizė atliekama įvairiais metodais.

Organoleptinis metodas pagrįstas žmogaus atliekamu priemaišų nustatymu pagal spalvą ir kvapą ir suteikia tik apytikslį mišinio sudėties vaizdą. Vandenilio sulfidas, chloras, amoniakas, sieros dioksidas, fosforo oksidai, angliavandeniliai ir daugelis organinių medžiagų turi kvapą. Spalvotos dujos – fluoras, chloras, azoto dioksidas.

Kokybinė analizė gali būti atliekama naudojant filtravimo popierių, įmirkytą atitinkamu reagentu. Jie keičia spalvą esant tam tikroms dujoms.

Indikacija naudojant skystus arba porėtus absorbentus. Oras praleidžiamas per indus specialiu skysčiu arba per porėtus absorberius (pemzą, aliuminio oksidą, silikagelį), apdorojamas reagentais. Spalvos pasikeitimas arba drumstumas tirpaluose rodo priemaišas ore. Atliekant bendrą dujų mišinių analizę, nustatoma kokybinė ir kiekybinė sudėtis.

Gravimetrinė analizė pagrįsta dujų sudedamosios dalies atskyrimu nuosėdų pavidalu, atliekant chemines reakcijas. Nuosėdos plaunamos, filtruojamos, džiovinamos (arba kalcinuojamos), sveriamos. Tirpalo masės padidėjimas, praleidžiant per jį analizuojamas dujas, taip pat leidžia spręsti apie priemaišų kiekį.

Dujų mišinio sudedamąją dalį galima nustatyti titruojant specialiais reagentais, naudojant neutralizacijos, oksidacijos-redukcijos, nusodinimo, kompleksavimo reakciją.

Norint tiksliai nustatyti bet kurio komponento koncentraciją dujų mišinyje, svarbu analizei paimti tinkamą mėginį. Jei nustatytas oro komponentas yra dujos arba garai, tada jis praleidžiamas per sugeriantį skystį, kuriame medžiaga ištirpsta. Jei nustatoma medžiaga yra skysta, tada naudojami kietieji absorberiai, dėl kurių dalelės didėja ir yra adsorbuojamos. Kietas nešvarumus ir dulkes sulaiko kietos sugeriančios medžiagos (AFA filtrai ir kt.). Dideli dujų kiekiai imami su kalibruotais dujų skaitikliais. Šiuo metu gaminami automatinio mėginių ėmimo prietaisai. Žemiau pateikiamos didžiausios leistinos įvairių medžiagų koncentracijos (MPC) darbo zonos ore (GOST 12.1.005–76).

Medžiagos	MPC. mg/mM
Acetonas	200
Benzino tirpiklis (pagal C)	300
Degalų benzinas (pagal C)	100
Metalinis gyvsidabris	0,01
Švinas ir jo neorganiniai junginiai	0,01
Sieros rūgšties	1
Smalkės	20
Šarminiai šarmų tirpalai (pagal MaOH)	0,5
Dulkės, kuriose silicio dioksido yra daugiau nei 70 %	1
Formaldehidas (aerozoliai)	0,5
fenolis (poromis)	0,3

Tiriant atmosferos orą, patikimiausi duomenys gaunami, jei mėginių ėmimas trumpas. Daugumos pavojingų medžiagų mėginių ėmimo laikas yra 20–30 minučių. Yra žinoma, kad kenksmingos medžiagos koncentracija šiuo atveju yra vidutinė ir 3 kartus „galioja“ nei imant mėginius 2–5 minutes. Yra specialios rekomendacijos, kaip imti oro mėginį, atsižvelgiant į atstumą iki oro taršos šaltinio. Pavyzdžiui, tiriant atmosferos orą lenktynėms “; 3 km atstumu nuo taršos šaltinio mėginys imamas 4–5 min.skysčiui su Richter absorberiu model 7 R, kurio įsiurbimo greitis 20 dm 3 / min, ir iki 10 km atstumu. - 2–3 min. su 10 R Richter absorberiu, kurio greitis 50 dm 3 / min.

Mėginyje ore turi būti toks tiriamosios medžiagos kiekis, kad jo pakaktų nustatyti pasirinktu metodu. Per didelė oro dalis lemia analizės rezultatų vidurkį, o jei tūris yra nepakankamas, analizės tikslumas sumažėja.

DIRVOŽEMŲ ANALIZĖ

Dirvožemių cheminės analizės uždavinys – gauti jų chemines charakteristikas sprendžiant teorinius ir praktinius žemdirbystės klausimus, nustatant dirvožemių genezę ir savybes bei agrotechnines priemones jų derlingumui didinti.

Tiriamieji junginiai ekstrahuojami iš dirvožemio jų cheminei analizei naudojant įvairius ekstraktus (vandeninius, druskingus, rūgštinius ar šarminius). Kai kuriais atvejais dirvožemis suyra sulydant mažas dalis su karbonatais, apdorojant fluoro (fluoro vandenilio) rūgštimi arba šlapiu degimu kitomis rūgštimis (HC1 + HNO 3, HNO 3 + H 2 5O 4). Dauguma tyrimų atliekami naudojant ore išdžiūvusius dirvožemio mėginius, kurie sumalami skiedinyje ir sijojami per 1 mm sietą.

Tam 500–1000 g dirvožemio mėginys plonu sluoksniu paskleidžiamas ant popieriaus lapo ir išdžiovinamas ore švarioje ir sausoje patalpoje. Dideli žemės gabalai susmulkinami rankomis ir pašalinamos šaknys, akmenys ir kt. Organinius likučius patogu pašalinti elektrifikuoto stiklo lazdele, prie kurios jos ir prilimpa. Dalis mėginio pasveriama ant techninių svarstyklių, kad vėliau būtų paimtas vidutinis mėginys. Kai kurių tipų analizei reikalingi dirvožemio mėginiai, kurie buvo ką tik paimti lauke be išankstinio džiovinimo, pavyzdžiui, nustatant nitratus. Geriau imti vidutinį mėginį ketvirčiuojant. Išsijota žemė laikoma stiklainiuose su malta kamščiu, kartoninėse dėžėse ar popieriniuose maišuose.

Vandeniniam ekstraktui paruošti 100 g žemės supilama į 750–1000 cm 3 plataus kaklelio buteliuką, įpilama penkiolika tūrio distiliuoto vandens be CO*, butelis užkimštas kamščiu ir pakratomas. 5 minutės. Tiriant druskingus gruntus, kratoma 2 val., po to parą arba tik kratoma 6 val.. Gaubtas filtruojamas per 15 cm skersmens piltuvą ir į jį įdedamas didelis sulankstytas filtras. Filtratas turi būti skaidrus.

Vandens ekstraktas suteikia idėją apie vandenyje tirpių organinių ir mineralinių medžiagų kiekį dirvožemyje, kurį daugiausia sudaro paprastos druskos. Vandenyje tirpios druskos gali būti kenksmingos. Pagal kenksmingumo laipsnį jie išsidėsto tokia tvarka: Na 2 CO 3> NaHCO 3> NaCl> CaCl 2> Ma 2 5O 4> MgCl 2> Me5O 4. Ma 2 CO 3 kiekis (net 0,005 tūrio frakcijos, %) sukelia augalų žūtį druskingoje dirvoje. Rūgščiose pelkėtose ir durpinėse dirvose perteklinis vandenyje tirpių geležies (II), mangano ir aliuminio junginių kiekis kenkia augalams. Vandens ekstraktų analizė, nustatant dirvožemio įdruskėjimo priežastį, papildyta požeminio vandens analize. Lentelėje pateiktas dirvožemių klasifikavimas pagal toksinių druskų kiekį.

VANDENS ANALIZĖ

Vandens apsauga nuo taršos yra pati svarbiausia užduotis, nes ji susijusi su gyventojų aprūpinimu švariu geriamuoju vandeniu. Norint sukurti efektyvias nuotekų valymo priemones, būtina tiksliai žinoti, kokia tarša ir kokiais kiekiais randama į konkretų vandens telkinį patenkančiuose atšakų vandenyse. Šios užduotys išsprendžiamos analizuojant vandenį.

Pramoninis vanduo naudojamas įvairiose chemijos pramonės šakose. Vanduo neturi sukelti katilų, įrenginių, vamzdžių korozijos, jame turi būti skendinčių dalelių, kurios užkemša aušinimo sistemos vamzdžius, pertekliaus; jis reguliuoja nuosėdas formuojančių druskų kiekį.

Vadinamojo cheminio deguonies poreikio (CDS) nustatymas, t.y. vandens oksiduojamumas, naudojamas kaip organinių medžiagų kiekio vandenyje vertinimo matas.

Teoriškai ChDS yra deguonies (arba oksidatoriaus, apskaičiuojamo kaip deguonis) masė mg/dm 3, reikalinga visiškam mėginyje esančių organinių medžiagų oksidacijai, o anglis, vandenilis, siera, fosforas oksiduojasi į oksidus ir paverčiamas azotas. į amonio druską. Deguonis, kuris yra oksiduotų medžiagų dalis, dalyvauja oksidacijos procese, o vandenilis – formuojant amonio druską. Taikomi COD nustatymo metodai duoda rezultatus, artimus COD teorijai.

Fenoliai yra vienas iš labiausiai paplitusių vandens teršalų tipų. Jų yra kokso gamybos nuotekose, jie yra celiuliozės skilimo produktų dalis ir naudojami kaip žaliava gaminant daugelį dirbtinių medžiagų, dažiklių ir kt. Fenoliai yra toksiški daugumai mikroorganizmų, žuvims ir žinduoliams.

Deguonies trūkumas, susijęs su vandens tarša, sukelia aerobinių mikroorganizmų mirtį, dėl kurio miršta žuvys. Organinės priemaišos turi įtakos vandens spalvai ir skaidrumui, jo kvapui ir skoniui. Maisto pramonėje naudojamas vanduo turi būti be organinių priemaišų.

Natūralūs ir nuotekos tiriami, nustatant jų šarmingumą, rūgštingumą, bendrą azoto ir azoto turinčių medžiagų, metalų, nemetalinių elementų ir kt.

Ją sudaro greitas optimalaus analizės metodo parinkimas ir sėkmingas jo įgyvendinimas sprendžiant su juo susiduriančią analitinę problemą. Optimalaus analizės metodo pasirinkimas atliekamas nuosekliai įvertinus analitinės problemos sąlygas. 1. Analizės tipas: a) pramonės, medicinos, aplinkosaugos, teismo medicinos ir kt.; b) žymėjimas, greitasis, arbitražas; c) statinis arba ...

Amoniakas Kartą per mėnesį iš kiekvieno vieneto ne daugiau kaip 0,03 % Fotokolorimetrinis metodas M.I. № 213-А ΔМВИ = ± 21% 1.7 Gamybos atliekos, jų panaudojimas Gaminant azoto rūgštį kombinuotu būdu, kaip gamybinės atliekos susidaro katalizinio valymo reaktoriuose išgrynintos "uodegos" dujos, ventiliacijos išmetamos kenksmingos medžiagos, nuotekos. Po...