Metodele de analiză electrochimică sunt un set de metode de analiză calitativă și cantitativă bazate pe fenomene electrochimice care apar în mediul studiat sau la interfață și asociate cu o modificare a structurii, compoziției chimice sau concentrației analitului.
Metodele de analiză electrochimică (ECMA) se bazează pe procese care curg pe electrozi sau spațiu interelectrod. Avantajul lor este o precizie ridicată și o simplitate comparativă atât a echipamentelor, cât și a metodelor de analiză. Precizia ridicată este determinată de legile foarte precise utilizate în ECMA. Marea comoditate este că această metodă folosește influențe electrice și faptul că rezultatul acestei influențe (răspuns) este obținut și sub forma unui semnal electric. Acest lucru oferă o viteză mare și precizie de numărare, deschide posibilități largi pentru automatizare. ECMA se disting printr-o bună sensibilitate și selectivitate, într-un număr de cazuri pot fi atribuite microanalizei, deoarece uneori mai puțin de 1 ml de soluție este suficient pentru analiză.
În funcție de tipurile de semnal analitic, acestea sunt împărțite în:
1) conductometrie - măsurarea conductivității electrice a soluției de testare;
2) potențiometrie - măsurarea potențialului de echilibru fără curent al electrodului indicator, pentru care substanța studiată este potențiometrică;
3) coulometrie - măsurarea cantității de energie electrică necesară pentru transformarea completă (oxidare sau reducere) a substanței studiate;
4) voltametrie - măsurarea caracteristicilor de polarizare staționare sau ne staționare ale electrozilor în reacțiile care implică substanța testată;
5) electrogravimetrie - măsurarea masei unei substanțe eliberate dintr-o soluție în timpul electrolizei.
27. Metoda potențiometrică.
potențiometrie - măsurarea potențialului de echilibru fără curent al electrodului indicator, pentru care substanța de testat este potențiometrică.
A) standard (electrod de referință) - are un potențial constant, independent de ext. Condiții
B) electrod individual - potențialul său depinde de concentrația substanței.
Potențialul depinde de concentrație: E = f (c)
Ecuația lui Nerist E = E ° + lna kat
E° - standard. Electron. Potențial (const)
R- Univers. Constanta de gazconst)
T - ritm absolut (t)- +273 °
.п - numărul de electroni care participă. În oxid. / Reducere. Reacții
... a - concentrație activă
Metoda de potențiometrie
Potențiometrie de ionometrie (soluție mică la soluția de cercetare. Soluția standard (titran) se adaugă în porții, după fiecare adăugare se măsoară potențialul. - E)
Punct de echivalare
ECx Vx = l t * Vt
28. Metoda conductometrică.
conductometrie - măsurarea conductivității electrice a soluției de testare.
Titrare conductometrică
Conductivitate (dispozitiv)
Analiza conductometrică (conductometria) se bazează pe utilizarea relației dintre conductivitatea electrică (conductivitatea electrică) a soluțiilor de electroliți și concentrația acestora.
Conductivitatea electrică a soluțiilor de electroliți - conductori de al doilea fel - este evaluată pe baza măsurării rezistenței lor electrice într-o celulă electrochimică, care este un vas de sticlă (sticlă) cu doi electrozi lipiți în ea, între care se află soluția de electrolit testată. situat. Un curent electric alternativ este trecut prin celulă. Electrozii sunt cel mai adesea din platină metalică, care este acoperită cu un strat de platină spongioasă pentru a crește suprafața electrozilor prin depunerea electrochimică din soluții de compuși de platină (electrozi de platină platinată).
29. Polarografie.
Polarografia este o metodă de analiză chimică calitativă și cantitativă bazată pe obținerea curbelor dependenței valorii curentului de tensiune într-un circuit format dintr-o soluție de testare și electrozi cufundați în acesta, dintre care unul este extrem de polarizabil, iar celălalt este practic nepolarizabil. Obținerea unor astfel de curbe - polarogramele - se realizează folosind polarografe.
Metoda polarografică se caracterizează prin sensibilitate ridicată. Pentru efectuarea analizei, de obicei sunt suficienți 3-5 ml de soluție testată. O analiză polarografică de auto-înregistrare durează doar aproximativ 10 minute. Polarografia este utilizată pentru a determina conținutul de substanțe toxice în obiecte de origine biologică (de exemplu, compuși de mercur, plumb, taliu etc.), pentru a determina gradul de saturație a oxigenului din sânge, pentru a studia compoziția aerului expirat, a substanțelor nocive în aerul întreprinderilor industriale.Metoda polarografică de analiză este foarte sensibilă și face posibilă determinarea substanțelor la o concentrație foarte mică (până la 0,0001%) în soluție.
30. Clasificarea metodelor de analiză spectrală. Conceptul de spectru.
Analiza spectrală este un set de metode pentru determinarea calității și cantității. Compoziția, precum și structura substanței (pe baza interacțiunii obiectului investigat cu diferite tipuri de radiații.)
Toate metodele spectroscopice se bazează pe interacțiunea atomilor, moleculelor sau ionilor care alcătuiesc analitul cu radiația electromagnetică. Această interacțiune se manifestă prin absorbția sau emisia de fotoni (cuante). În funcție de natura interacțiunii eșantionului cu radiația electromagnetică, se disting două grupuri de metode -
Emisie și absorbție. În funcție de particulele care formează semnalul analitic, se face distincția între spectroscopia atomică și metodele de spectroscopie moleculară.
Emisia
În metodele de emisie, proba analizată emite fotoni ca urmare a excitației sale.
absorbţie
În metodele de absorbție, radiația unei surse străine este trecută prin probă, în timp ce unele dintre quante sunt absorbite selectiv de atomi sau molecule
Gamă- distribuția valorilor unei mărimi fizice (de obicei, energie, frecvență sau masă). O reprezentare grafică a acestei distribuții se numește diagramă spectrală. De obicei, spectrul înseamnă spectrul electromagnetic - spectrul frecvențelor (sau la fel ca energiile cuantelor) ale radiației electromagnetice.
1. reflecția luminii
2. rotația fasciculului de lumină (defracțiune)
3. Răspândirea luminii: nefelometrie, turbidimetrie
4. absorbția luminii
5radiere
A) fosforescență (durează mult)
B) fluorescență (foarte scurtă)
Prin natura distribuției valorilor unei mărimi fizice, spectrele pot fi discrete (linii), continue (solide) și, de asemenea, pot reprezenta o combinație (suprapunere) de spectre discrete și continue.
Exemple de spectre de linie sunt spectrele de masă și spectrele de tranziții electronice legate la un atom; exemple de spectre continue sunt spectrul radiației electromagnetice a unui solid încălzit și spectrul tranzițiilor electronice libere ale unui atom; exemple de spectre combinate sunt spectrele de emisie ale stelelor, unde liniile de absorbție cromosferică sau majoritatea spectrelor sonore sunt suprapuse spectrului continuu al fotosferei.
31. Fotometria: principiul metodei, aplicarea în cercetarea în instanță.
Fotometrie - metoda spectrală se bazează pe absorbția radiației electromagnetice în domeniul vizibil și aproape ultraviolet (metoda se bazează pe absorbția luminii)
Molecular Atomic
Spectroscopie spectroscopică (în analiza electronică)
Șanț - prin ea trece lumina
l
I (intensitatea luminii de ieșire)
I ° este intensitatea luminii incidente.
Fotometria este o secțiune de optică fizică și tehnologie de măsurare dedicată metodelor de studiu a caracteristicilor energetice ale radiației optice în procesul de emisie, propagare în diferite medii și interacțiune cu corpurile. Fotometria se efectuează în radiația optică în infraroșu (lungimi de undă - 10 –3… 7 10 –7 m), vizibile (7 10 –7… 4 10 –7 m) și ultraviolete (4 10 –7… 10 –8 m). Odată cu propagarea radiației electromagnetice în domeniul optic într-un mediu biologic, se observă o serie de efecte principale: absorbția și împrăștierea radiației de către atomi și molecule ale mediului, împrăștierea neomogenităților mediului pe particule, depolarizarea radiației. Prin înregistrarea datelor privind interacțiunea radiației optice cu mediul, este posibil să se determine parametrii cantitativi asociați cu caracteristicile medico-biologice ale obiectului studiat. Pentru a măsura valorile fotometrice, se folosesc instrumente - fotometre. Din punct de vedere fotometric, lumina este o radiație capabilă să producă o senzație de strălucire atunci când este expusă ochiului uman. Fotometria ca știință se bazează pe teoria câmpului luminos dezvoltată de A. Gershun.
Există două metode generale de fotometrie: 1) fotometria vizuală, în care capacitatea ochiului uman de a simți diferențele de luminozitate este utilizată pentru a alinia luminozitatea a două câmpuri de comparație prin mijloace mecanice sau optice; 2) fotometrie fizică, în care sunt folosiți diferiți receptori de lumină de un fel diferit pentru a compara două surse de lumină - fotocelule de vid, fotodioduri semiconductoare etc.
32. Legea Buger-Lambert-Beer, utilizarea sa în analiza cantitativă.
O lege fizică care determină atenuarea unui fascicul de lumină monocromatic paralel atunci când se propagă într-un mediu absorbant.
Legea este exprimată prin următoarea formulă:
,
unde este intensitatea fasciculului de intrare, este grosimea stratului de materie prin care trece lumina și este indicele de absorbție (nu trebuie confundat cu indicele de absorbție adimensional, care este legat de formula, unde este lungimea de undă ).
Indicele de absorbție caracterizează proprietățile unei substanțe și depinde de lungimea de undă λ a luminii absorbite. Această dependență se numește spectrul de absorbție al substanței.
Pentru soluțiile de substanțe absorbante în solvenți care nu absorb lumină, indicele de absorbție poate fi scris ca
unde este coeficientul care caracterizează interacțiunea unei molecule a unui solut absorbant cu lumina cu lungimea de undă λ, este concentrația unei substanțe dizolvate, mol / l.
Afirmația care nu depinde de aceasta se numește legea lui Beer (nu trebuie confundată cu legea lui Beer). Această lege presupune că capacitatea unei molecule de a absorbi lumina nu este afectată de alte molecule înconjurătoare ale aceleiași substanțe în soluție. Cu toate acestea, există numeroase abateri de la această lege, în special pentru cele mari.
Dacă printr-un anumit strat de soluție sau gaz cu grosime (trece un flux luminos de intensitate I, atunci conform legii Lambert-Beer, cantitatea de lumină absorbită va fi proporțională cu intensitatea /, concentrația c a substanței absorbante lumina și grosimea stratului) legea BMB, care raportează intensitatea luminii incidente asupra substanței și a transmis-o, cu concentrația substanței și grosimea stratului absorbant. în substanță. Care absoarbe lumina la un anumit procent. Adică, restul de lumină este
33. Spectroscopie IR.
Această metodă de analiză se bazează pe înregistrarea spectrelor de absorbție în infraroșu ale unei substanțe. Absorbția de către materie în regiunea infraroșie are loc datorită vibrației atomilor din molecule. Vibrațiile sunt împărțite în întindere (atunci când distanțele dintre atomi se schimbă în timpul vibrației) și vibraționale (când unghiurile dintre legături se schimbă în timpul vibrației). Tranzițiile între diferite stări vibraționale din molecule sunt cuantificate, datorită cărora absorbția în regiunea IR are forma unui spectru, în care fiecare vibrație are propria lungime de undă. Este clar că lungimea de undă pentru fiecare vibrație depinde de ce atomi sunt implicați în ea și, în plus, depinde puțin de mediul lor.
metoda spectroscopiei IR nu este o metodă de separare, adică atunci când se studiază o substanță, se poate dovedi că un amestec de mai multe substanțe a fost de fapt investigat, ceea ce, desigur, va distorsiona foarte mult rezultatele decodificării spectrului. Ei bine, totuși, a vorbi despre identificarea fără echivoc a unei substanțe folosind metoda spectroscopiei IR nu este pe deplin corectă, deoarece metoda vă permite mai degrabă să identificați anumite grupuri funcționale, și nu numărul lor din compus și modul lor de conectare cu fiecare.
metoda spectroscopiei IR este utilizată pentru cercetarea materialelor polimerice, a fibrelor, a vopselelor și a lacurilor, medicamentelor (la identificarea unui material de umplutură, carbohidrații, inclusiv polizaharidele, sunt adesea folosiți ca materiale de umplutură). Metoda este indispensabilă în special în studiul lubrifianților, astfel încât să permită determinarea simultană a naturii atât a bazei lubrifiantului, cât și a eventualilor aditivi (aditivi) la această bază.
34. Analiza fluorescenței cu raze X.
(XRF) este una dintre metodele spectroscopice moderne pentru studierea unei substanțe în scopul obținerii compoziției sale elementare, adică a analizei sale elementare. Poate analiza diverse elemente de la beriliu (Be) la uraniu (U). Metoda XRF se bazează pe colectarea și analiza ulterioară a spectrului obținut prin expunerea materialului studiat la radiații cu raze X. La iradiere, atomul trece într-o stare excitată, care constă în tranziția electronilor la niveluri mai ridicate de energie. Atomul rămâne într-o stare excitată pentru un timp extrem de scurt, de ordinul unei microsecunde, după care revine într-o poziție liniștită (stare de bază). În acest caz, electronii din cochiliile exterioare fie umple locurile libere formate, iar energia în exces este emisă sub forma unui foton, fie energia este transferată către un alt electron din cochiliile exterioare (electronul Auger)
Ecologie și protecția mediului: determinarea metalelor grele în soluri, precipitații, apă, aerosoli etc.
Geologie și mineralogie: analiza calitativă și cantitativă a solurilor, mineralelor, rocilor etc.
Industria metalurgică și chimică: controlul calității materiilor prime, procesului de producție și produselor finite
Industria vopselei: Analiza vopselei cu plumb
35. Spectroscopie de emisie atomică.
Analiza spectrală a emisiilor atomice este un set de metode de analiză elementară bazate pe studiul spectrelor de emisie a atomilor liberi și a ionilor în faza gazoasă. De obicei, spectrele de emisie sunt înregistrate în lungimea de undă optică cea mai convenabilă, cuprinsă între 200 și 1000 nm.
NPP (spectrometrie de emisie atomică) este o metodă pentru determinarea compoziției elementare a unei substanțe din spectrele optice de emisie ale atomilor și ionilor probei analizate, excitată în surse de lumină. O flacără de torță sau diferite tipuri de plasmă sunt utilizate ca surse de lumină pentru analiza emisiilor atomice, inclusiv plasma unei scântei sau arcului electric, plasmă cu scânteie cu laser, plasmă cuplată inductiv, descărcare de strălucire, etc. identificarea și cuantificarea impurităților elementelor în substanțe gazoase, lichide și solide, inclusiv în cele de înaltă puritate.
Domenii de utilizare:
Metalurgie: analiza compoziției metalelor și aliajelor,
Industria minieră: studiul eșantioanelor geologice și a materiilor prime minerale,
Ecologie: analiza apei și solului,
Tehnică: analiza uleiurilor de motor și a altor fluide tehnice pentru impuritățile metalice,
Cercetări biologice și medicale.
Principiul de funcționare.
Principiul de funcționare al unui spectrometru de emisie atomică este destul de simplu. Se bazează pe faptul că atomii fiecărui element pot emite lumină de anumite lungimi de undă - linii spectrale, iar aceste lungimi de undă sunt diferite pentru diferite elemente. Pentru ca atomii să înceapă să emită lumină, trebuie să fie excitați - prin încălzire, descărcare electrică, laser sau în alt mod. Cu cât sunt mai mulți atomi ai unui element dat în proba analizată, cu atât radiația lungimii de undă corespunzătoare va fi mai strălucitoare.
Intensitatea liniei spectrale a elementului analizat, pe lângă concentrația elementului analizat, depinde de un număr mare de factori diferiți. Din acest motiv, este imposibil să se calculeze teoretic relația dintre intensitatea liniei și concentrația elementului corespunzător. De aceea analiza necesită eșantioane standard care au o compoziție apropiată de eșantionul analizat. Aceste probe standard sunt expuse preliminar (arse) pe dispozitiv. Pe baza rezultatelor acestor arsuri, se construiește un grafic de calibrare pentru fiecare element analizat, adică dependența intensității liniei spectrale a unui element de concentrația acestuia. Ulterior, atunci când se analizează probele, aceste curbe de calibrare sunt utilizate pentru recalcularea intensităților măsurate în concentrație.
Pregătirea probei pentru analiză.
Trebuie avut în vedere faptul că sunt analizate de fapt câteva miligrame dintr-o probă de pe suprafața sa. Prin urmare, pentru a obține rezultate corecte, proba trebuie să fie omogenă în compoziție și structură, în timp ce compoziția probei trebuie să fie identică cu compoziția metalului analizat. Atunci când se analizează metalul în turnătorii sau topitorii, se recomandă utilizarea matrițelor speciale de răcire pentru turnarea probelor. În acest caz, forma eșantionului poate fi arbitrară. Este necesar doar ca proba analizată să aibă o suprafață suficientă și să poată fi prinsă în trepied. Adaptoare speciale pot fi utilizate pentru a analiza probe mici, cum ar fi tije sau fire.
Avantajele metodei:
Lipsa de contact,
Capacitatea de a cuantifica simultan un număr mare de elemente,
Precizie ridicată,
Limite mici de detectare,
Simplitatea pregătirii probei,
Preț redus.
36. Spectroscopie de absorbție atomică.
metoda de determinare cantitativă a compoziției elementare a substanței de testat prin spectre de absorbție atomică, bazată pe capacitatea atomilor de a absorbi selectiv radiațiile electromagnetice în decomp. părți ale spectrului. A.-a.a. cheltuie pe specialități. dispozitive - absorbante. spectrofotometre. O probă din materialul analizat este dizolvată (de obicei cu formarea sărurilor); soluția sub formă de aerosol este alimentată în flacăra arzătorului. Sub influența unei flăcări (3000 ° C), moleculele de sare se disociază în atomi, care pot absorbi lumina. Apoi, un fascicul de lumină este trecut prin flacăra arzătorului, în spectrul căruia există linii spectrale corespunzătoare unuia sau altui element. Liniile spectrale investigate sunt izolate de radiația totală de către un monocromator, iar intensitatea lor este înregistrată de o unitate de înregistrare. Matem. procesarea se efectuează conform formulei: J = J0 * e-kvI,
unde J și J0, sunt intensitățile luminii transmise și incidente; kv - coeff. absorbție, în funcție de frecvența sa; I - grosimea stratului absorbant
mai sensibile decât centralele nucleare
37. Nefelometrie și turbidimetrie.
S = log (I ° / I) intensitatea căderii. În soluție (I °) împărțim la intensitatea care iese din soluția (I) =
k-const turbiditate
b este lungimea traseului fasciculului de lumină
N este numărul de particule pe unitate. soluţie
În analiza nefelometrică și turbidimetrică, se utilizează fenomenul de împrăștiere a luminii de către particulele solide în suspensie în soluție.
Nefelometria este o metodă de determinare a dispersiei și a concentrației sistemelor coloidale prin intensitatea luminii împrăștiate de acestea. Nefelometrie, măsurătorile se fac într-un dispozitiv special numit nefelometru, a cărui acțiune se bazează pe compararea intensității luminii împrăștiate de mediul studiat cu intensitatea luminii împrăștiate de un alt mediu care servește drept standard. Teoria împrăștierii luminii prin sisteme coloidale, în care dimensiunea particulelor nu depășește jumătatea lungimii de undă a luminii incidente, a fost dezvoltată de fizicianul englez J. Rayleigh în 1871. Conform legii lui Rayleigh, intensitatea luminii am împrăștiat-o în direcția perpendiculară pe fasciculul incident este exprimată prin formula I = QNvlk - unde q este intensitatea luminii incidente, N este numărul total de particule pe unitate de volum sau concentrație parțială, v este volumul unei particule, \ este lungimea de undă a luminii incidente, k este o constantă în funcție de indicii de refracție ai particulelor coloidale și mediul de dispersie înconjurător al acestora, distanța de la sursa de lumină, precum și de unitățile de măsură acceptate
Turbidimetria este o metodă de analiză a mediilor tulburi bazată pe măsurarea intensității luminii absorbite de acestea. Măsurătorile turbidimetrice se fac în lumină transmisă folosind turbidimetre vizuale sau colorimetre fotoelectrice. Tehnica de măsurare este similară cu cea colorimetrică și se bazează pe aplicabilitatea la tulburarea mediilor Bouguer-Lambert - Legea lui Beer, care în cazul suspensiilor este valabilă doar pentru straturi foarte subțiri sau la diluții semnificative. Turbidimetria necesită respectarea atentă a condițiilor pentru formarea unei faze dispersate, similare cu cele observate în nefelometrie. O îmbunătățire semnificativă a turbidimetriei este utilizarea titrării turbidimetrice turbidimetrice cu colorimetre fotoelectrice. Turbidimetria este utilizată cu succes pentru determinarea analitică a sulfaților, fosfaților, clorurilor, cianurilor, plumbului, zincului etc.
Principalul avantaj al metodelor nefelometrice și turbidimetrice este sensibilitatea lor ridicată, care este deosebit de valoroasă în raport cu elemente sau ioni pentru care nu există reacții de culoare. În practică, de exemplu, determinarea nefelometrică a clorurii și sulfatului în apele naturale și obiecte similare este utilizată pe scară largă. În ceea ce privește precizia, turbidimetria și nefelometria sunt inferioare metodelor fotometrice, ceea ce se datorează în principal dificultăților în obținerea suspensiilor cu aceeași dimensiune a particulelor, stabilității în timp etc., proprietăților suspensiilor.
Nefelometria și turbidimetria sunt utilizate, de exemplu, pentru a determina SO4 sub forma unei suspensii de BaSO4, Cl- sub forma unei suspensii de AgCl, S2- sub forma unei suspensii de CuS de jos. limitele conținutului determinat ~ 0,1 μg / ml. Pentru standardizarea condițiilor de analiză în experimente, este necesar să se controleze strict temperatura, volumul suspensiei, concentrația reactivilor, viteza de agitare și timpul măsurătorilor. Sedimentarea ar trebui să se desfășoare rapid, iar particulele depuse ar trebui să aibă dimensiuni mici și să aibă o densitate mică. Pentru a preveni coagularea particulelor mari, de exemplu, se adaugă adesea un stabilizator la soluție. gelatină, glicerină.
38. Cromatografia: istoria originii, principiul metodei, aplicarea în instanță. Cercetare.
Cromatografia este o metodă de sorbție dinamică pentru separarea și analiza amestecurilor de substanțe, precum și pentru studiul proprietăților fizico-chimice ale substanțelor. Se bazează pe distribuția substanțelor între două faze - staționare (fază solidă sau lichid legată de un purtător inert) și mobilă (fază gazoasă sau lichidă, eluant). Numele metodei este asociat cu primele experimente de cromatografie, în timpul cărora dezvoltatorul metodei, Mikhail Tsvet, a separat pigmenții vegetali de culori vii.
Metoda cromatografiei a fost aplicată pentru prima dată de botanistul rus Mikhail Semenovich Tsvet în 1900. El a folosit o coloană umplută cu carbonat de calciu pentru a separa pigmenții plantelor. Primul raport despre dezvoltarea unei metode cromatografice a fost realizat de Tsvet la 30 decembrie 1901 la Al XI-lea Congres al naturalistilor și medicilor la Sankt Petersburg. Prima lucrare tipărită despre cromatografie a fost publicată în 1903, în jurnal Proceedings of the Warsaw Society of Naturalists... Pentru prima dată cromatografie a apărut în două dintre lucrările tipărite ale lui Color în 1906, publicate într-o revistă germană Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft... În 1907, Color își demonstrează metoda Societatea germană de botanică.
În 1910-1930, metoda a fost uitată nemeritat și practic nu s-a dezvoltat.
În 1931, R. Kuhn, A. Winterstein și E. Lederer au izolat fracțiile α și β în formă cristalină din caroten brut folosind cromatografie, demonstrând astfel valoarea preparativă a metodei.
În 1941, A.J.P. Martin și R.L.M.Sing au dezvoltat un nou tip de cromatografie bazat pe diferența dintre coeficienții de distribuție a substanțelor care trebuie separate între două lichide nemiscibile. Metoda a fost denumită „ cromatografie de partiție».
În 1947 TB Gapon, EN Gapon și FM Shemyakin au dezvoltat metoda „cromatografiei cu schimb de ioni”.
În 1952, J. Martin și R. Sing au primit Premiul Nobel pentru chimie pentru dezvoltarea unei metode de cromatografie de partiție.
De la mijlocul secolului XX până în prezent, cromatografia s-a dezvoltat intens și a devenit una dintre cele mai utilizate metode analitice.
Clasificare: gaz, lichid
Bazele cromatografiei proces. Pentru efectuarea cromatografiei. separarea în - sau determinarea lor fizică și chimică. caracteristicile sunt utilizate de obicei speciale. instrumente - cromatografe. Principal noduri ale cromatografului - cromatografice. coloană, detector și dispozitiv de introducere a probelor. Coloana care conține absorbantul îndeplinește funcția de împărțire a amestecului analizat în componente componente, iar detectorul îndeplinește funcția cantităților lor. definiții. Un detector situat la ieșirea coloanei determină automat și continuu concentrația compușilor separați. în fluxul mobilului După introducerea amestecului analizat cu fluxul fazei mobile în coloană, zonele tuturor in-in-ului sunt situate la începutul cromatografiei. coloane (fig. 1). Sub acțiunea fluxului fazei mobile, componentele amestecului încep să se deplaseze de-a lungul coloanei cu dec. viteze ale căror valori sunt invers proporționale cu coeficienții de distribuție K ai componentelor cromatografiate. Substanțele bine absorbite, ale căror valori ale constantelor de distribuție sunt mari, se deplasează de-a lungul stratului absorbant de-a lungul coloanei mai lent decât cele slab absorbite. Prin urmare, componenta A părăsește coloana cel mai rapid, apoi componenta B și componenta C (K A<К Б <К В). Сигнал детектора, величина к-рого пропорциональна концентрации определяемого в-ва в потоке элюента, автоматически непрерывно записывается и регистрируется (напр., на диаграммной ленте). Полученная хроматограмма отражает расположение хроматографич. зон на слое сорбента или в потоке подвижной фазы во времени.
Orez. unu. Separarea unui amestec de trei componente (A, B și C) pe o coloană cromatografică K cu detectorul D: a - poziția zonelor cromatografice ale componentelor separate în coloană la anumite intervale de timp; b - cromatogramă (C - semnal, t - timp) .
Cu un strat plat cromatografic. separarea unei foi de hârtie sau a unei plăci cu un strat de sorbent cu probele aplicate din substanța investigată se plasează într-un cromatografic. aparat foto. După separare, componentele sunt determinate prin orice metodă adecvată.
39. Clasificarea metodelor cromatografice.
Chramotografia este o metodă de separare și analiză a substanțelor bazată pe distribuția analizorului. Insule între 2 faze: mobile și staționare
O soluție dintr-un amestec de substanțe care trebuie separat este trecută printr-un tub de sticlă (coloană de adsorbție) umplut cu un adsorbant. Ca rezultat, componentele amestecului sunt menținute la diferite înălțimi ale coloanei adsorbante sub formă de zone (straturi) separate. Lucrurile sunt mai bune adsorbir. Nu în partea de sus a stâlpului și mai rău adsorbit în partea de jos a stâlpului. Substanțele care nu pot fi adsorbite trec prin coloană fără a zăbovi și sunt colectate în filtru.
Clasificări:
1. Conform stării de agregare a fazelor.
1) Mobil
A) gaz (gaze inerte: heliu, argon, azonă)
B) lichid
2. prin modul de realizare
1) pe un plan (plan); strat subțire de hârtie
2) columnar
A) ambalat (coloana ambalată umplută cu sorbent)
B) capilar (capilar subțire de sticlă / cuarț pe suprafața interioară a cărui fază staționară este aplicată)
Puteți def. Lucruri într-un număr mic.
Substanțele volatile sunt separate.
40. Cromatograma. Principalii parametri ai vârfului cromatografic.
Cromatograma este rezultatul înregistrării la timp a dependenței concentrației componentelor la ieșirea din coloană.
H S
Fiecare vârf din cromatogramă este caracterizat prin două parametrii principali
1. Timpul de păstrare ( t R) Este timpul de la momentul injectării probei analizate până la momentul înregistrării maximului vârfului cromatografic. Depinde de natura substanței și este o caracteristică calitativă.
2. Înălțime ( h) sau zona ( S) vârf
S = ½ ω × h. (4)
Înălțimea și aria vârfului depind de cantitatea de substanță și sunt caracteristici cantitative.
Timpul de reținere constă din două componente - timpul de ședere al substanțelor în faza mobilă ( t m) și timpul petrecut în faza staționară ( t s):
Identificarea vârfurilor componentelor necunoscute ale amestecului analizat se realizează prin compararea (compararea) rel. valori determinate direct din cromatogramă, cu datele tabulare corespunzătoare pentru compușii cunoscuți. Când se identifică în cromatografie, numai negativul este valid. Răspuns; de exemplu, vârful i nu este site-ul A dacă timpii de reținere ai vârfului i și site-ul A nu coincid. Coincidența timpilor de reținere a vârfului i și a insulei A este o condiție necesară, dar nu suficientă pentru concluzia că vârful i este sursa A.
În lucrările practice, alegerea unuia sau altui parametru pentru interpretarea cantitativă a cromatogramelor este determinată de influența combinată a mai multor factori, viteza și comoditatea calculului, forma (largă, îngustă) și gradul de asimetrie al cromatografiei. vârf, eficiența coloanei utilizate, completitudinea separării componentelor amestecului, prezența dispozitivelor automate necesare (integratori, sisteme informatice pentru prelucrarea datelor cromatografice de aializă).
Parametrul determinat al vârfului cromatografic este măsurat de operator pe cromatogramă manual la sfârșitul ciclului de separare a componentelor amestecului analizat
Parametrul determinat al vârfului cromatografic este măsurat automat folosind voltmetre digitale, integratori sau calculatoare specializate simultan cu separarea componentelor amestecului analizat în coloană și înregistrarea cromatogramei
Deoarece tehnica de decodare a cromatogramelor este redusă la măsurarea parametrilor vârfurilor cromatografice ale compusului de interes și ale compusului standard, condițiile cromatografice ar trebui să asigure separarea completă a acestora, pe cât posibil, de toate celelalte componente ale eșantionului original condițiile analitice nu pot fi separate unele de altele sau chiar să nu apară deloc pe cromatogramă (acesta este avantajul metodei standard interne față de metoda de normalizare internă)
41. Analiza cromatografică calitativă.
Cu o lungime suficientă a coloanei, se poate realiza separarea completă a componentelor oricărui amestec. Și după eluarea componentelor separate în fracții separate (eluați), determinați cantitatea de componenți ai amestecului (corespunde cantității de eluați), stabiliți compoziția calitativă a acestora și determinați cantitatea fiecăruia dintre ele utilizând metodele adecvate de analiză cantitativă .
Analiza cromatografică calitativă, adică identificarea unei substanțe prin cromatograma sa poate fi realizată prin compararea caracteristicilor cromatografice, cel mai adesea a volumului de retenție (adică, volumul fazei mobile trecut prin coloană de la începutul injecției amestecului până la apariția acestui componentă la ieșirea din coloană), găsită în anumite condiții pentru componentele amestecului analizat și pentru referință.
42. Analiza cromatografică cantitativă.
Analiza cromatografică cantitativă se efectuează de obicei pe un cromatograf. Metoda se bazează pe măsurarea diferiților parametri ai vârfului cromatografic, în funcție de concentrația substanțelor care sunt cromatografiate - înălțimea, lățimea, aria și volumul de reținere sau produsul volumului de reținere și înălțimea vârfului.
Cromatografia gazoasă cantitativă folosește metode de calibrare absolută și normalizare internă sau normalizare. Se utilizează și metoda standard internă. Cu calibrarea absolută, se determină experimental dependența înălțimii sau a zonei vârfului de concentrația substanței și se construiesc grafice de calibrare sau se calculează coeficienții corespunzători. Apoi, se determină aceleași caracteristici ale vârfurilor din amestecul analizat, iar concentrația analitului se găsește din graficul de calibrare. Această metodă simplă și precisă este esențială pentru determinarea urmelor de contaminanți.
Atunci când se utilizează metoda de normalizare internă, suma oricăror parametri de vârf, de exemplu, suma înălțimilor tuturor vârfurilor sau suma ariilor lor, este luată ca 100%. Apoi, raportul dintre înălțimea unui vârf individual și suma înălțimilor sau raportul ariei unui vârf la suma ariilor când este înmulțit cu 100 va caracteriza fracția de masă (%) a componentului din amestec . Cu această abordare, este necesar ca dependența valorii parametrului măsurat de concentrație să fie aceeași pentru toate componentele amestecului.
43. Cromatografia plană. Utilizarea cromatografiei în strat subțire pentru analiza cernelii.
Prima formă de utilizare a celulozei în cromatografia în strat subțire a fost cromatografia pe hârtie. Plăcile disponibile pentru TLC și TLC de înaltă performanță permit separarea amestecurilor de substanțe polare, în timp ce cel puțin amestecuri ternare de apă, un solvent organic nemiscibil cu acesta și un solvent solubil în apă care promovează formarea unei faze și [re] sunt utilizate ca eluant:
Unde E °- potențial standard al electrodului, V;
n- numărul de electroni implicați în proces.
Măsurătorile potențiometrice se efectuează prin coborârea a doi electrozi în soluție - un indicator, care reacționează la concentrația ionilor care se determină, și un electrod standard sau de referință, față de care se măsoară potențialul indicatorului. Sunt utilizate mai multe tipuri de indicatori și electrozi standard.
Electrozi de primă clasă sunt reversibile în raport cu ionii metalici care alcătuiesc electrodul. Când un astfel de electrod este coborât într-o soluție care conține cationi metalici, se formează o pereche de electrodi: M n + /M.
Electrozi de tip II sunt sensibili la anioni și sunt un metal M acoperit cu un strat din sarea sa insolubilă MA cu un anion A- la care electrodul este sensibil. La contactul unui astfel de electrod cu o soluție care conține anionul specificat A-, apare un potențial E, a cărui valoare depinde de produsul solubilității sării
ETC MA și concentrația anionului [ A-] în soluție.
Electrozii de al doilea fel sunt clorura de argint și calomelul. Clorurile de argint saturate și electrozii de calomel mențin un potențial constant și sunt folosiți ca electrozi de referință față de care se măsoară potențialul electrodului indicator.
Electrozi inerti- o placă sau o sârmă din metale greu oxidabile - platină, aur, paladiu. Acestea sunt utilizate pentru măsurarea E în soluții care conțin o pereche redox (de exemplu, Fe 3+ / Fe 2+).
Electrozi cu membrană diferite tipuri au o membrană pe care apare potențialul membranei E. Valoarea lui E depinde de diferența de concentrație a aceluiași ion pe diferite laturi ale membranei. Cel mai simplu și cel mai frecvent utilizat electrod cu membrană este electrodul de sticlă.
Amestecarea sărurilor insolubile precum AgBr, AgCl, AgI iar altele cu unele materiale plastice (cauciucuri, polietilenă, polistiren) au dus la crearea electrozi ionici selectivi pe Fr-, Cl-, Eu- adsorbția selectivă a ionilor indicați din soluție datorită regulii Paneth - Faianță - Ghana. Deoarece concentrația ionilor detectați în afara electrodului diferă de cea din interiorul electrodului, echilibrele de pe suprafețele membranei sunt diferite, ceea ce duce la apariția unui potențial de membrană.
Pentru a efectua determinări potențiometrice, o celulă electrochimică este asamblată dintr-un electrod de referință indicator, care este coborât în soluția analizată și conectată la un potențiometru. Electrozii utilizați în potențiometrie au o rezistență internă mare (500-1000 MΩ), prin urmare, există tipuri de potențiometre care sunt voltmetre electronice complexe de înaltă rezistență. Pentru a măsura CEM al sistemului de electrozi în potențiometre, se utilizează un circuit de compensare, care face posibilă reducerea curentului în circuitul celulei.
Cel mai adesea, potențiometrele sunt utilizate pentru măsurători directe ale pH-ului, indicatori ai concentrației altor ioni pNa, pK, pNHa, pClși mV. Măsurătorile se fac folosind electrozi selectivi ionici corespunzători.
Pentru măsurarea pH-ului se utilizează un electrod de sticlă și un electrod de referință cu clorură de argint. Înainte de efectuarea analizelor, este necesar să verificați calibrarea pH-metrelor folosind soluții tampon standard, ale căror elemente fixe sunt aplicate dispozitivului.
pH-metri în afară de măsurători directe pH, pNa, pK, pNHa, pCl iar altele permit determinarea titrării potențiometrice a ionului.
1.3 Titrare potențiometrică
Titrarea potențiometrică se efectuează în cazurile în care indicatorii chimici nu pot fi utilizați sau în absența unui indicator adecvat.
În titrarea potențiometrică, electrozii potențiometrului sunt folosiți ca indicatori, care sunt pubescenți în soluția de titrat. În acest caz, se utilizează electrozi sensibili la ioni titrați. În timpul titrării, se modifică concentrația ionilor, care este înregistrată pe scara părții de măsurare a potențiometrului. După înregistrarea citirilor potențiometrului în unități de pH sau mV, este reprezentat un grafic al dependenței lor de volumul titrantului (curba de titrare), se determină punctul de echivalență și volumul de titrant consumat pentru titrare. Pe baza datelor obținute, se trasează o curbă de titrare potențiometrică.
Curba potențială de titrare are o formă similară curbei de titrare în analiza titrimetrică. Curba de titrare este utilizată pentru a determina punctul de echivalență, care se află în mijlocul săriturii de titrare. Pentru aceasta, tangențele sunt trase la secțiunile curbei de titrare și punctul de echivalență este determinat în mijlocul tangentei saltului de titrare. Cea mai mare valoare de schimbare ? pH /? V dobândește la punctul de echivalență.
Chiar și mai precis, punctul de echivalență poate fi determinat de metoda lui Gran, conform căreia se construiește dependența ? V /? E pe volumul titrantului. Titrarea potențiometrică poate fi efectuată prin metoda Gran fără a o aduce la punctul de echivalență.
Titrarea potențiometrică este utilizată în toate cazurile de analiză titrimetrică.
În titrarea acid-bazică, se utilizează un electrod de sticlă și un electrod de referință. Deoarece electrodul de sticlă este sensibil la modificările pH-ului mediului, atunci când sunt titrate pe un potențiometru, se înregistrează modificări ale pH-ului mediului. Titrarea potențiometrică acido-bazică este utilizată cu succes în titrarea acizilor și bazelor slabe (pK ≈ 8). La titrarea amestecurilor de acizi, este necesar ca pK-ul lor să difere cu mai mult de 4 unități, altfel o parte din acidul mai slab este titrat împreună cu cel puternic, iar saltul de titrare nu este clar exprimat.
Acest lucru permite utilizarea potențiometriei pentru trasarea curbelor experimentale de titrare, selectarea indicatorilor pentru titrare și determinarea constantelor de aciditate și basicitate.
În titrarea potențiometrică a precipitațiilor, se folosește ca indicator un electrod din metal, care constituie o pereche de electrodi, cu determinarea ionilor.
Când se utilizează titrarea complexometrică: a) se determină un electrod metalic reversibil la ionul metalului; b) un electrod de platină în prezența unei perechi redox în soluție. Când titrantul leagă una dintre componentele perechii redox, concentrația sa se modifică, ceea ce determină modificări ale potențialului electrodului indicator de platină. Se folosește și titrarea înapoi a soluției de EDTA în exces adăugată la sarea metalică cu o soluție de sare de fier (III).
În titrarea redox, se utilizează un electrod de referință și un electrod indicator de platină sensibil la vaporii redox.
Titrarea potențiometrică este una dintre cele mai utilizate metode de analiză instrumentală datorită simplității sale, disponibilității, selectivității și posibilităților largi.
1.4 Conductometrie. Titrare conductometrică
Conductometria se bazează pe măsurarea conductivității electrice a unei soluții. Dacă doi electrozi sunt așezați într-o soluție a unei substanțe și o diferență de potențial este aplicată electrozilor, atunci un curent electric va curge prin soluție. Ca orice conductor de electricitate, soluțiile sunt caracterizate de rezistență Rși valoarea sa inversă - conductivitatea electrică L:
Unde R- rezistență, Ohm;
Rezistență specifică, Ohm. cm;
S - suprafața, cm 2.
Unde L - conductivitate electrică, Ohm - 1;
R- rezistență, Ohm.
Analiza conductometrică se efectuează folosind conductometre - dispozitive care măsoară rezistența soluțiilor. Prin amploarea rezistenței R determina conductivitatea electrica inversa a solutiilor L.
Determinarea concentrației soluțiilor se efectuează prin conductometrie directă și titrare conductometrică. Conductometrie directă utilizat pentru a determina concentrația unei soluții dintr-un grafic de calibrare. Pentru a întocmi un grafic de calibrare, măsurați conductivitatea electrică a unei serii de soluții cu o concentrație cunoscută și construiți un grafic de calibrare a dependenței conductivității electrice de concentrație. Apoi se măsoară conductivitatea electrică a soluției analizate și concentrația sa este determinată din grafic.
Mai des folosit titrare conductometrică... În acest caz, soluția de analizat este plasată în celulă cu electrozi, celula este plasată pe un agitator magnetic și titrată cu un titrant adecvat. Titrantul se adaugă în porții egale. După adăugarea fiecărei porțiuni de titrant, se măsoară conductivitatea electrică a soluției și se trasează un grafic între conductivitatea electrică și volumul titrantului. Când se adaugă titrantul, conductivitatea electrică a soluției se schimbă, adică apare un punct de inflexiune în curba de titrare.
De la n mobilitatea ionilor depinde de electricitate conductivitatea soluției: cu cât este mai mare mobilitatea b ioni, cu atât mai electrică conductivitatea soluției.
Titrarea conductometrică are o serie de avantaje. Poate fi realizat în medii tulburi și colorate, în absența indicatorilor chimici. Metoda are o sensibilitate crescută și vă permite să analizați soluții diluate de substanțe (până la 10-4 mol / dmi). Titrarea conductometrică este utilizată pentru a analiza amestecurile de substanțe, deoarece diferențele în mobilitatea diferiților ioni sunt semnificative și pot fi titrate diferențial în prezența unora.
Analiza conductometrică poate fi ușor automatizată dacă soluția de titrant este alimentată de la buretă la o rată constantă, iar modificarea conductivității electrice a soluției este înregistrată pe un recorder.
Acest tip de conductometrie se numește crono- analiza conductometrică.
În titrarea acido-bazică, metoda conductometrică poate fi utilizată pentru a determina acizii tari, acizii slabi, sărurile bazelor slabe și acizii tari.
ÎN precipitare conductometricătitrare conductivitatea electrică a soluțiilor titrate scade mai întâi sau rămâne la un anumit nivel constant datorită legării electrolitului titrat în precipitat, după i.e. când apare un exces de titrant, crește din nou.
ÎN complextitrare conductometrică metrică modificări ale conductivității electrice a soluției apar din cauza legării cationilor metalici într-un complex cu EDTA.
Conductometric redoxtitro- locuinţă pe baza unei modificări a concentrației ionilor care reacționează și a apariției unor noi ioni în soluție, care schimbă conductivitatea electrică a soluției.
În ultimii ani, sa dezvoltat conductometrie de înaltă frecvență, în care electrozii nu intră în contact cu soluția, ceea ce este important atunci când se analizează medii și soluții agresive în vase închise.
Au fost dezvoltate două opțiuni - Dreptconductometrie de înaltă frecvență și titrare de înaltă frecvență.
Conductometria directă de înaltă frecvență este utilizată pentru a determina conținutul de umiditate al substanțelor, cerealelor, lemnului, concentrația soluțiilor în vase închise - fiole, în analiza lichidelor agresive.
Titrarea de înaltă frecvență se efectuează pe titratori speciali - TV-6, TV-6L.
Titrarea conductometrică de înaltă frecvență se realizează prin tipul de titrare acid-bazică, redox sau precipitație în cazurile în care nu există un indicator adecvat sau atunci când se analizează amestecuri de substanțe.
1.5 Coulometrie. Titrarea coulometrică
În coulometrie, substanțele sunt determinate prin măsurarea cantității de energie electrică cheltuită pentru conversia lor electrochimică cantitativă. Analiza culometrică se efectuează într-o celulă electrolitică, în care este plasată o soluție de analit. Când potențialul corespunzător este aplicat electrozilor celulei, are loc reducerea electrochimică sau oxidarea substanței. Conform legilor electrolizei, descoperite de Faraday, cantitatea de substanță care a reacționat asupra electrodului este proporțională cu cantitatea de electricitate care a trecut prin soluție:
Unde g- masa substanței eliberate, g;
n- numărul de electroni transferați în procesul electrodului;
F- numărul Faraday (F = 96485 C / mol);
Eu- puterea curentă, A;
t - timp, s;
M- masa molară a substanței eliberate, g / mol.
Analiza coulometrică vă permite să determinați substanțele care nu precipită pe electrozi sau nu se volatilizează în atmosferă în timpul unei reacții electrochimice.
Distingeți între coulometrie directă și titrare coulometrică... Precizia și sensibilitatea ridicate a metodelor de măsurare a curentului electric oferă analize coulometrice cu o precizie unică de 0,1-0,001% și sensibilitate de până la 1 10-8? 1 10 -10 g. Prin urmare, analiza coulometrică este utilizată pentru a determina urmele de impurități și produsele de distrugere a substanțelor, ceea ce este important în controlul calității acestora.
Pentru indicație adică în titrarea coulometrică, pot fi utilizate metode chimice și instrumentale - adăugarea de indicatori, detectarea compușilor colorați prin metode fotometrice sau spectrofotometrice.
Spre deosebire de alte metode de analiză, coulometria poate fi complet automatizată, ceea ce minimizează erorile aleatorii în determinare. Această caracteristică a fost utilizată pentru a crea titratoare coulometrice automate - instrumente sensibile utilizate pentru analize deosebit de precise atunci când alte metode nu sunt suficient de sensibile. Când se analizează substanțe slab solubile în apă, coulometria poate fi efectuată pe electrozi de funingină acetilenă, care sunt un bun adsorbant și extrag astfel de substanțe din mediul de reacție cu suficientă completitudine. Titrarea coulometrică este o metodă promițătoare pentru analiza instrumentală. Poate găsi aplicații largi pentru rezolvarea unui număr de probleme analitice speciale - analiza impurităților, cantități mici de medicamente, determinarea substanțelor toxice, microelemente și alți compuși din materialul biologic și din mediu.
CONCLUZIE
Lucrarea analizează principalele metode de cercetare electrochimică, descrie în detaliu principiul, aplicarea, avantajele și dezavantajele acestora.
Metode de analiză electrochimică - un grup de metode pentru analiza chimică cantitativă bazată pe utilizarea electrolizei.
Soiurile metodei sunt analiza electrogravimetrică (electroanaliză), electroliza internă, schimbul de metal de contact (cimentare), analiza polarografică, coulometria etc. În special, analiza electrogravimetrică se bazează pe cântărirea unei substanțe eliberate de la unul dintre electrozi. Metoda permite nu numai efectuarea determinărilor cantitative ale cuprului, nichelului, plumbului etc., ci și separarea amestecurilor de substanțe.
În plus, metodele de analiză electrochimică includ metode bazate pe măsurarea conductivității electrice (conductometrie) sau a potențialului electrodului (potențiometria). Mai multe metode electrochimice sunt utilizate pentru a găsi punctul final al unei titrări (titrare amperometrică, titrare conductometrică, titrare potențiometrică, titrare coulometrică).
LISTA LITERATURII UTILIZATE
1. Bazele analizei electrochimice moderne. Budnikov G.K., Maistrenko V.N., Vyaselev M.R., M., Mir, 2003.
2. J. Plambek, ed. S. G. Mairanovskiy Metode de analiză electrochimică. Bazele teoriei și aplicației: trans. din engleza / Vidannya: Peace, 1985.
3. Damaskin B.B., Petriy O.A., Tsirlina G.A. Electrochimie - Moscova: chimie, 2001.624 p.
4. STO 005-2015. Sistem de management al calității. Activitate educațională și metodică. Înregistrarea proiectelor (lucrărilor) cursului și a lucrărilor de calificare finală a specialităților tehnice.
Postat pe Allbest.ru
...Documente similare
Clasificarea metodelor de analiză electrochimică, esența voltametriei, conductometriei, potențiometriei, amperometriei, coulometriei, aplicarea lor în protecția mediului. Caracteristicile echipamentelor analitice chimice și ale furnizorilor principali.
termen de hârtie, adăugat 01/08/2010
Metodele electrochimice se bazează pe măsurarea parametrilor electrici ai fenomenelor electrochimice care apar în soluția de testare. Clasificarea metodelor de analiză electrochimică. Titrare potențiometrică, conductometrică, coulometrică.
rezumat, adăugat 01/07/2011
Clasificarea metodelor de analiză electrochimică. Determinarea potențiometrică a concentrației unei substanțe într-o soluție. Principiul conductometriei. Tipuri de reacții în titrarea conductometrică. Analiza polarografică cantitativă. Coulometrie directă.
termen de hârtie adăugat 04/04/2013
Esența metodelor electroanalitice, capacitatea de a obține informații experimentale despre cinetica și termodinamica sistemelor chimice. Avantajele, dezavantajele și adecvarea voltametriei, conductometriei, potențiometriei, amperometriei și coulometriei.
rezumat, adăugat 20.11.2009
Caracteristici generale ale analizei potențiometrice. Electrozi indicatori (schimb de electroni și ion-selectivi). Tipuri de metode potențiometrice de analiză. Potențiometrie directă și titrare potențiometrică. Măsurarea CEM a circuitelor electrochimice.
hârtie la termen, adăugată la 06/08/2012
Concepte generale, condiții și clasificare a metodelor electrochimice de analiză. Analiza potențiometrică (potențiometrie). Titrare amperometrică (titrare de polarizare potențiometrică). Analiza polarografică cantitativă.
rezumat, adăugat la 10/01/2012
Metode de cercetare electrochimică, clasificarea lor și esența istoriei originii. Determinarea concentrației de acid prin titrare conductometrică; potențialul electrozilor, CEM al unei celule galvanice, echivalent electrochimic al cuprului.
termen de hârtie adăugat 15.12.2014
Studiul metodei de analiză potențiometrică. Analiza și evaluarea obiectelor de cercetare. Studiul tehnicii de analiză potențiometrică în aplicarea acestui obiect. Determinarea posibilității de utilizare a metodelor de analiză potențiometrică a produselor din carne.
termen de hârtie adăugat 16.09.2017
Metode de analiză electrochimice de bază. Caracteristici generale ale analizei potențiometrice. Tipuri de metode potențiometrice de analiză. Aplicarea unei celule galvanice cu doi electrozi. Procedura de măsurare a potențialului electrodului indicator.
hârtie pe termen adăugată la 08/11/2014
Clasificarea metodelor de analiză instrumentală în funcție de parametrul care se determină și metoda de măsurare. Esența titrării potențiometrice, amperometrice, cromatografice și fotometrice. Determinarea calitativă și cantitativă a clorurii de zinc.
Metodele de măsurare a concentrației electrochimice utilizează o celulă electrochimică. Cea mai simplă celulă constă dintr-o pereche de electrozi cufundați într-o soluție de electroliți. Soluția de electroliți este plasată într-un vas sau în două, conectate printr-o punte cu un electrolit (celulă de transfer). Electrozii pot fi conectați direct între ei printr-un conductor (electroliză internă) sau prin conductori printr-o sursă de alimentare (electroliză externă).
Mecanismul pentru transferul de energie electrică în diferite părți ale circuitului electric este diferit. Sarcina electrică este transportată de-a lungul conductoarelor de către electroni, în soluție - de ioni. La interfață, o schimbare a mecanismului de conducere are loc ca urmare a apariției unei reacții redox eterogene. Se numește reacție electrochimică sau electrodică, adică o reacție asociată cu schimbul de sarcini între compuși chimici în diferite faze - solid (suprafața electrodului) și lichid (soluție de electroliți).
Există compuși chimici în soluție care donează cu ușurință electroni unui electrod dintr-un anumit material, cum ar fi platina sau grafitul, adică se oxidează pe el. Un astfel de electrod se numește anod. Pe suprafața anodului se formează un agent oxidant, care poate rămâne pe el (adsorbi), se poate dizolva în materialul anodic (anod de mercur) sau difuza în soluția de electroliți sub acțiunea forțelor de difuzie (gradient de concentrație).
De exemplu, într-o soluție de CuCl2
2Cl - - 2 e= Cl 2
(Roșu 1 - ne= Ox 1)
Soluție de electrod Pt
Cl - → ← Cl 2
Cl 2 gazos format pe suprafața electrodului de platină se va difuza în soluția de electroliți.
Există, de asemenea, compuși chimici în soluție care acceptă cu ușurință electronii din electrod, adică sunt restaurate pe ea. Un astfel de electrod se numește catod. Pe suprafața catodului se formează un agent reducător, care poate rămâne pe el (adsorbi), se poate dizolva în materialul anodic (catodul cu mercur) sau difuza în soluția de electroliți sub acțiunea forțelor de difuzie.
De exemplu, într-o soluție de CuCl2
Cu 2 + - + 2e = Cu 0
(Ox 2 + ne = Red 2)
Soluție de electrod Hg
Cu 2+ → Cu 0 → Cu 0 (Hg)
Atomii de cupru formați pe suprafața electrodului de mercur se vor difuza adânc în mercur, dizolvându-se în el cu formarea unui amalgam.
Atât la anod cât și la catod, se formează noi compuși chimici care nu se aflau anterior în soluție. Dacă există un transfer de încărcare de la o fază la alta, atunci este stabilit un potențial electric (energie) la interfață.
Dacă electrozii sunt conectați cu un conductor, atunci cu o diferență de potențial suficientă între electrozi, rezistența soluției la mișcarea sarcinilor va fi depășită și un curent electric va curge prin soluție (mișcarea sarcinilor). Acest curent poate fi măsurat.
Metodele electrochimice de analiză chimică se bazează pe utilizarea fenomenelor și proceselor care apar pe suprafața electrodului, în stratul aproape de electrod sau într-o soluție de electroliți, legate de natura chimică și conținutul componentelor din soluție.
Se măsoară proprietățile electrice ale sistemului electrod - electrolit (potențialul electrodului, puterea curentului electric, cantitatea de electricitate, conductivitatea electrică etc.) Toate mărimile electrice considerate depind de concentrația oricăror componente ale soluției de electroliți. În consecință, oricare dintre ele - conductivitatea electrică a electrolitului, potențialul electrodului, puterea curentului electric, capacitatea stratului dublu electric și altele - poate servi ca semnal analitic dacă este legat funcțional de concentrația analitului în soluția analizată și este măsurabilă. Valorile măsurate ale proprietăților electrice sunt utilizate pentru analize cantitative și uneori pentru analize chimice calitative ale compoziției unei substanțe.
Există diferite clasificări ale metodelor electrochimice pentru determinarea concentrației unei componente. De exemplu, metodele pot fi clasificate după cum urmează.
1. Metode bazate pe cursul reacției electrodului.
1.1. Metode bazate pe trecerea unui curent electric printr-o celulă electrochimică:
-- voltametrie– metodă, pe baza măsurării puterii curentului de difuzie a electrooxidării sau electroreducției componentei determinate la o anumită valoare a potențialului electrodului indicator;
- coulometrie– metodă, pe baza măsurării cantității de energie electrică (legea lui Faraday) cheltuită pe reacția electrochimică a componentei determinate;
- electrogravimetrie– metodă, pe baza măsurării masei componentului determinat eliberat la electrod atunci când un curent electric trece printr-o soluție de electroliți (legea lui Faraday);
1.2 Metode bazate pe măsurarea diferenței de potențial între o pereche de electrozi cu fluxul de curenți neglijabili în soluție:
-- potențiometrie– metodă, pe baza măsurării diferenței de potențial între electrodul indicator și electrodul de referință;
2. Metode care nu sunt asociate cu evoluția reacției electrodului:
-- conductometrie– metodă, pe baza măsurării conductivității electrice specifice unei soluții, care depinde de natura și concentrația componentelor dizolvate în ea.
Concentrația componentului determinat în proba substanței obiectului analizei chimice se găsește, ca în orice altă metodă fizică de analiză chimică, din graficul de calibrare.
Atenţie. Mijloacele de măsurare a proprietăților electrice ale substanțelor sunt, de asemenea, utilizate în metodele chimice de analiză chimică cantitativă, cum ar fi titrimetria, pentru a fixa volumul echivalent al titrantului în timpul unei reacții chimice. Aceasta este așa-numita metodă instrumentală (fără indicatori) de fixare a punctului de echivalență. Folosind mijloacele de măsurare a proprietăților electrice ale substanțelor, se măsoară proprietatea electrică corespunzătoare a componentei determinate, care se modifică odată cu adăugarea fiecărei porțiuni din titrant. La punctul de echivalență, intensitatea proprietății măsurate se schimbă brusc, iar acest moment poate fi fixat prin construirea și procesarea grafică a curbei de titrare reprezentată în coordonatele „ valoarea măsurată a proprietății electrice - volumul adăugat de titrant ”... Concentrația componentei determinate se găsește din legea echivalenților. Aceasta extinde capacitățile metodelor titrimetrice în analiza soluțiilor colorate, tulburi, medii agresive etc., unde utilizarea indicatorilor colorați pentru fixarea punctului de echivalență este imposibilă. Metodele de titrare în acest caz se numesc după cum urmează: metoda de titrare potențiometrică, metoda de titrare conductometrică, metoda de titrare amperometrică etc. Conform metodei de comparație cu standardul, aceste metode aparțin metodelor chimice de analiză chimică cantitativă.
Avantajele caracteristice ale metodelor electrochimice de analiză chimică sunt limita scăzută de determinare, analiza rapidă, ușurința efectuării măsurătorilor prin măsurare, posibilitatea automatizării și continuitatea analizei chimice. Cu toate acestea, procesele care apar în celulele electrochimice sunt destul de dificil de înțeles și interpretat rezultatele obținute datorită ambiguității lor, prin urmare, este practic imposibil să se efectueze o analiză calitativă a unui eșantion de substanță cu aceste metode, care limitează posibilitățile de metode electrochimice pentru analiza chimică a substanțelor.
Dezavantajul metodelor de analiză electrochimică în comparație cu metodele chimice de analiză cantitativă este precizia relativ scăzută a acestora (eroare de analiză ~ 10%), cu toate acestea, unele metode (coulometrie, electrogravimetrie) sunt extrem de precise (eroare de analiză ~ 0,01%).
2. METODE DE ANALIZĂ ELECTROCHIMICĂ
Metodele electrochimice de analiză și cercetare se bazează pe studiul și utilizarea proceselor care apar pe suprafața electrodului sau în spațiul aproape electrod. Orice parametru electric (potențial, puterea curentului, rezistența etc.), legat funcțional de concentrația soluției analizate și care poate fi măsurat corect, poate servi ca semnal analitic.
Distinge metode electrochimice directe și indirecte.În metodele directe, se folosește dependența puterii curente (potențiale etc.) de concentrația componentei determinate. În metodele indirecte, puterea curentă (potențial etc.) este măsurată pentru a găsi punctul final al titrării analitului cu un titrant adecvat, adică se folosește dependența parametrului măsurat de volumul titrantului.
Pentru orice fel de măsurători electrochimice, este necesar un circuit electrochimic sau o celulă electrochimică, din care soluția analizată este parte integrantă.
2.1. Metoda de analiză potențiometrică
2.1.1. Legi și formule de bază
Metodele potențiometrice se bazează pe măsurarea diferenței de potențial între electrodul indicator și electrodul de referință sau, mai precis, forțe electromotoare(EMF) a diferitelor circuite, deoarece EMF, care este diferența de potențial, este măsurată experimental.
Potențial de echilibru al electrodului indicator asociate cu activitatea și concentrația substanțelor implicate în procesul electrodului, ecuația Nernst:
E = E ° + R T / (n F) ln (și oxid/și revolta)
E = E ° + R T / (n F) ln ([ oxid] ү oxid / ( [ revoltă] ү odihnă)),
R - constanta gazului universal egală cu 8,31 J / (mol. K); T este temperatura absolută; F - Constanta Faraday (96500 C / mol); n - numărul de electroni care iau parte la reacția electrodului; și oxid, și revolta- activitatea formelor oxidate și reduse ale sistemului redox, respectiv;[ oxid] și[ revoltă] - concentrațiile lor molare; ү oxid, ү odihnă - coeficienți de activitate; E ° este potențialul standard al sistemului redox.
Înlocuind T= 298,15 K și valorile numerice ale constantelor din ecuație, obținem:
E = E ° + (0,059 / n) lg (și oxid/și revolta)
E = E ° + (0,059 / n) lg ([ oxid] ү oxid / ([ revoltă] ү odihnă))
Metode de potențiometrie directă se bazează pe aplicarea ecuației Nernst pentru a găsi activitatea sau concentrația unui participant la reacția electrodului din EMF măsurat experimental al circuitului sau potențialul electrodului. Cea mai răspândită dintre metodele potențiometrice directe este metoda de determinare a pH-ului, dar crearea recentă a electrozilor selectivi ai ionilor care funcționează în mod fiabil a extins semnificativ posibilitățile practice ale metodelor directe. PH-ul este, de asemenea, măsurat prin titrare potențiometrică.
Un electrod de sticlă este cel mai frecvent utilizat pentru a determina pH-ul. Principalele avantaje ale unui electrod de sticlă sunt ușurința funcționării, stabilirea rapidă a echilibrului și capacitatea de a determina pH-ul în sistemele redox. Dezavantajele includ fragilitatea materialului electrodului și complexitatea muncii la trecerea la soluții puternic alcaline și puternic acide.
În plus față de concentrația ionilor de hidrogen, conținutul mai multor zeci de ioni diferiți poate fi determinat printr-o metodă potențiometrică directă cu electrozi ion-selectivi.
Titrare potențiometrică pe baza determinării punctului de echivalență din rezultatele măsurătorilor potențiometrice. O schimbare accentuată (salt) a potențialului electrodului indicator are loc aproape de punctul de echivalență. La fel ca în altele titrimetric metode, reacțiile potențiale de titrare trebuie să se desfășoare strict stoichiometric, au o viteză mare și merg până la capăt.
Pentru titrarea potențiometrică, un circuit este asamblat din electrodul indicator în soluția analizată și electrodul de referință. Electrozii cu calomel sau clorură de argint sunt folosiți cel mai adesea ca electrozi de referință.
Tipul de electrod indicator utilizat pentru titrarea potențiometrică depinde de proprietăți titrimetric amestecul și interacțiunea acestuia cu electrodul. În titrarea acid-bazică, se folosește un electrod de sticlă, în titrarea redox, un electrod inert (platină) sau un electrod reversibil față de unul dintre ionii conținuți în titrimetric amestecuri; în precipitații - un electrod de argint; în complexometrică- electrod metalic, reversibil la ionul metalic titrat.
Pentru a găsi punctul de echivalență, o curbă diferențială este deseori trasată în coordonate D E/ D V - V ... Punctul de echivalență este indicat de maximul curbei obținute, iar citirea pe axa abscisei corespunzătoare acestui maxim dă volumul titrant, a petrecut pentru titrare până la echivalență. Determinarea unui punct de echivalență înainte de o curbă diferențială este mult mai precisă decât utilizarea unei dependențe simple E - V.
Principalele avantaje ale metodei de titrare potențiometrică sunt precizia ridicată și capacitatea de a efectua determinări în soluții diluate, în medii tulburi și colorate, precum și de a determina mai multe substanțe într-o singură soluție fără separare preliminară. Zona de aplicare practică a titrării potențiometrice atunci când se utilizează solvenți neapoși se extinde semnificativ. Acestea fac posibilă analiza sistemelor multicomponente care nu pot fi determinate într-o soluție apoasă, analiza substanțelor care sunt insolubile sau se descompun în apă etc. Titrarea potențiometrică poate fi ușor automatizată. Industria produce mai multe tipuri de titratoare automate folosind senzori potențiometrici.
Dezavantajele titrării potențiometrice includ stabilirea nu întotdeauna rapidă a potențialului după adăugarea titrantului și necesitatea, în multe cazuri, de a efectua un număr mare de citiri în timpul titrării.
În analiza potențiometrică, principalele instrumente de măsurare sunt potențiometre de diferite tipuri. Acestea sunt proiectate pentru a măsura EMF ale sistemului de electrozi. Deoarece emf depinde de activitatea ionilor corespunzători în soluție, mulți potențiometri permit, de asemenea, măsurarea directă a valorii pX - logaritmul negativ al activității ionilor X. ionomeri... Dacă potențiometrul și sistemul de electrozi sunt proiectate pentru a măsura activitatea numai a ionilor de hidrogen, dispozitivul se numește pH-metru.A.A. Vikharev, S.A. Zuikova, N.A. Chemeris, N.G. Domina
LUCRAREA CURSULUI
După disciplină: ______ ___________
NOTĂ EXPLICATIVĂ
_______ Potențiometrie și titrare potențiometrică ________
(Numele complet) (semnătură)
GRAD: _____________
Data: ___________________
VERIFICAT
Manager de proiect: A. V. Tsybizov /________________/
(Numele complet) (semnătură)
St.Petersburg
Departamentul de Metalurgie a metalelor neferoase
LUCRAREA CURSULUI
Prin disciplină _________ Metode fizico-chimice de analiză a substanțelor __________
(denumirea disciplinei academice conform curriculumului)
SARCINA
Pentru un student de grup: ONG-10-1 Fandofan A.A. . (cod grup) (nume complet)
1. Tema proiectului: Potențiometrie și titrare potențiometrică.
3. Lista materialelor grafice: Prezentarea rezultatelor sub formă de grafice, tabele, figuri.
4. Data finalizării proiectului finalizat 10.12.12
Manager de proiect: A. V. Tsybizov /________________/
(Numele complet) (semnătură)
Data emiterii misiunii: 24.10.12
adnotare
Această notă explicativă este un raport privind implementarea proiectului de curs. Scopul lucrării este să învețe cum să navigheze în fluxul principal de informații despre chimia analitică, să lucreze cu literatura clasică și periodică în domeniul chimiei analitice a metalelor neferoase, să înțeleagă și să evalueze din punct de vedere tehnic metodele și metodele propuse. de analiză.
Pagini 17, cifre 0.
Rezumatul
Această notă explicativă este un raport privind implementarea unui proiect de curs. Scopul este de a învăța să navigați pe mass-media în chimia analitică, să lucrați cu literatura clasică și periodice în domeniul chimiei analitice a metalelor neferoase, competente din punct de vedere tehnic pentru a înțelege și evalua metodele și tehnicile de analiză propuse.
Pagini 17, cifre 0.
Rezumat .. 3
Introducere. cinci
Scurtă descriere a metodelor electrochimice de analiză .. 6
Potențiometrie .. 7.
Potențiometrie directă .. 10
Titrare potențiometrică. 13
Concluzie. şaisprezece
Referințe .. 17
Introducere
Scopul lucrării este de a învăța cum să navigați în fluxul principal de informații despre chimia analitică, să lucrați cu literatura clasică și periodică în domeniul chimiei analitice a metalelor neferoase și să înțelegeți și să evaluați din punct de vedere tehnic metodele și metodele propuse de analiză.
Luând în considerare particularitățile controlului analitic în metalurgia neferoasă (o mulțime de elemente determinate, inclusiv elemente de rocă reziduală, elemente de satelit; combinații complexe de elemente în minerale; o gamă foarte largă de concentrații de elemente etc.), printre metodele de analiză fizică și chimică, care sunt cele mai răspândite în fabrici și laboratoare de cercetare, ar trebui să includă metode clasice precum titrimetria (inclusiv complexometria), gravimetria (pentru concentrații mari de elemente și analiza arbitrajului) și mai ales dezvoltarea intensivă a metodelor optice de analiză recent (spectrofotometrie , metoda de extracție-fotometrică, analiză de absorbție atomică, analiză spectrală de raze X) și electrochimică (potențiometrie, voltametrie).
Varietatea materiilor prime ne prezintă o gamă largă de metale și elemente care trebuie cuantificate: metale de bază ale metalurgiei neferoase și feroase (cupru, nichel, plumb, zinc, staniu, aluminiu, magneziu, titan, antimoniu, arsenic, fier , cadmiu, argint, crom etc.), elemente care formează roci (siliciu, calciu, sodiu, clor, fluor, sulf, fosfor etc.) și metale rare (litiu, rubidiu, cesiu, zirconiu, hafniu, vanadiu, niobiu, tantal, molibden, tungsten, reniu, galiu, indiu, taliu, germaniu, seleniu, telur etc.).
Scurtă descriere a metodelor electrochimice de analiză
Metodele electrochimice de analiză și cercetare se bazează pe studiul și utilizarea proceselor care apar pe suprafața electrodului sau în spațiul aproape electrod. Orice parametru electric (potențial, puterea curentului, rezistența etc.), legat funcțional de concentrația soluției analizate și care poate fi măsurat corect, poate servi ca semnal analitic.
O mare comoditate este că metodele electrochimice folosesc influențe electrice și faptul că rezultatul acestei influențe (răspuns) este obținut și sub forma unui semnal electric. Aceasta oferă viteză mare și precizie de citire, deschide posibilități largi pentru automatizare. Metodele de analiză electrochimică se disting printr-o bună sensibilitate și selectivitate, în unele cazuri pot fi atribuite microanalizei, deoarece uneori mai puțin de 1 ml de soluție este suficient pentru analiză.
Pentru orice fel de măsurători electrochimice, este necesar un circuit electrochimic sau o celulă electrochimică, din care soluția analizată este parte integrantă. Substanța care urmează să fie determinată poate fi inclusă atât în compoziția electrolitului care umple celula, cât și în compoziția unuia dintre electrozi. Dacă reacția redox analitică are loc spontan pe electrozii celulei, adică fără a aplica o tensiune de la o sursă externă, ci doar datorită diferenței de potențial (CEM) a electrozilor săi, atunci o astfel de celulă se numește celulă galvanică.
Distingeți între drept și metode electrochimice indirecte . În metodele directe, se folosește dependența puterii curente (potențiale etc.) de concentrația componentei determinate. În metodele indirecte, puterea curentă (potențial etc.) este măsurată pentru a găsi punctul final al titrării analitului cu un titrant adecvat, adică se folosește dependența parametrului măsurat de volumul titrantului.
Conform tipurilor de semnal analitic, EMA se subdivizează în: 1) conductometrie - măsurarea conductivității electrice a soluției de testare; 2) potențiometrie- măsurarea potențialului de echilibru fără curent al electrodului indicator, pentru care substanța testată determină potențial; 3) coulometrie - măsurarea cantității de energie electrică necesară pentru transformarea completă (oxidare sau reducere) a substanței studiate; 4) voltametrie - măsurarea caracteristicilor de polarizare staționare sau ne staționare ale electrozilor în reacțiile care implică substanța testată;
5) electrogravimetrie - măsurarea masei unei substanțe eliberate dintr-o soluție în timpul electrolizei.
Potențiometrie
Potențiometria (din latină potentia - forță, putere și metreo greacă - măsoară I) este o metodă electrochimică pentru determinarea diferitelor mărimi fizico-chimice, bazată pe măsurarea potențialului electrodului de echilibru al unui electrod indicator scufundat în soluția de testare. Potențialul electrodului indicator, care este determinat de activitatea componentelor reacției electrochimice, se măsoară în raport cu electrodul de referință. Potențiometria este utilizată pe scară largă în chimia analitică pentru a determina concentrația substanțelor din soluții (titrare potențiometrică), pentru a măsura concentrația ionilor de hidrogen (pH-metru), precum și a altor ioni (ionometrie).
Potențiometria se bazează pe dependența potențialului electrodului de echilibru E din activitatea termodinamică dar componentele reacției electrochimice:
aA + bB + ... + n e m M + R P + ...
Această relație este descrisă de ecuația Nernst:
E = E° + R T/(n F) ln ( dar bou / dar rev)
E = E° + R T /(n F) ln ([oxid] ү oxid / ([recuperare] ү recuperare)), unde
R- constanta gazului universal egală cu 8,31 J / (mol. K); T- temperatura absolută; F- Constanta Faraday (96500 C / mol); n- numărul de electroni care iau parte la reacția electrodului; dar bou, dar repaus - activități ale formelor oxidate și, respectiv, reduse ale sistemului redox; [oxidul] și [restul] sunt concentrațiile lor molare; ү oxid, ү odihnă - coeficienți de activitate; E° - potențialul standard al sistemului redox.
Înlocuind T= 298,15 K și valorile numerice ale constantelor din ecuație, obținem:
E = E° + (0,059 / n) lg ( dar bou / dar rev)
E = E° + (0,059 / n) lg ([oxid] ү oxid / ([recuperare] ү recuperare))
Pentru măsurători potențiometrice, constituiți o celulă galvanică cu un electrod indicator , al cărui potențial depinde de activitatea a cel puțin uneia dintre componentele reacției electrochimice, iar forța electromotivă (emf) a acestui element este măsurată cu un electrod de referință.
În potențiometrie, celulele galvanice sunt utilizate fără transfer, atunci când ambii electrozi sunt așezați în aceeași soluție de testare și cu transfer, când electrozii sunt în soluții diferite care au contact electrolitic între ei. Acesta din urmă este realizat în așa fel încât soluțiile să poată fi amestecate între ele numai prin difuzie. De obicei, acestea sunt separate de o partiție ceramică sau plastică poroasă sau de un manșon de sticlă bine măcinat. Elementele fără transfer sunt utilizate în principal pentru măsurarea constantelor de echilibru ale substanțelor chimice. reacții, constante de disociere a electroliților. constante de stabilitate ale compușilor complecși, produse de solubilitate, potențiale standard ale electrodului, precum și activități și coeficienți de activitate ai ionilor. Elementele transferate sunt folosite pentru a determina constantele de echilibru „aparente” (deoarece nu iau în considerare potențialul lichid), activitățile și coeficienții de activitate ai ionilor, precum și în metodele de analiză potențiometrice.
Potențiometrie directă
Metodele de potențiometrie directă se bazează pe aplicarea ecuației Nernst pentru a găsi activitatea sau concentrația unui participant la reacția electrodului din EMF măsurat experimental al circuitului sau al potențialului electrodului. Potențiometria directă este utilizată pentru a determina direct dar ioni (de exemplu, Ag + într-o soluție de AgNO 3) în funcție de valoarea EMF a electrodului indicator corespunzător (de exemplu, argint); în acest caz, procesul electrodului trebuie să fie reversibil. Din punct de vedere istoric, primele metode de potențiometrie directă au fost metode de determinare a pH-ului . Un electrod de sticlă este cel mai frecvent utilizat pentru a determina pH-ul. Principalele avantaje ale unui electrod de sticlă sunt ușurința funcționării, stabilirea rapidă a echilibrului și capacitatea de a determina pH-ul în sistemele redox. Dezavantajele includ fragilitatea materialului electrodului și complexitatea muncii la trecerea la soluții puternic alcaline și puternic acide.
Apariția electrozilor selectivi ai ionilor de membrană a dus la apariția ionometriei (рХ-metrie), unde рХ = - lg ahah - activitatea componentei X a reacției electrochimice. Uneori, măsurarea pH-ului este considerată ca un caz special de ionometrie. Calibrarea instrumentului potențiometrului se ajustează în funcție de valorile pX este dificilă din cauza lipsei unor standarde adecvate. Prin urmare, atunci când se utilizează electrozi ion-selectivi, activitatea (concentrația) ionilor este determinată, de regulă, utilizând un grafic de calibrare sau prin metoda adăugărilor. Utilizarea unor astfel de electrozi în soluții neapoase este limitată datorită instabilității corpului și a membranei lor la acțiunea solvenților organici.
Potențiometria directă include, de asemenea, redoxmetrie - măsurarea potențialelor redox standard și reale și a constantelor de echilibru ale reacțiilor redox. Potențialul redox depinde de activitățile oxidate (O și reduse ( A re) forme ale materiei. Redoxmetria este, de asemenea, utilizată pentru a determina concentrația ionilor în soluții. Mecanismul și cinetica reacțiilor de precipitație și complexare sunt studiate prin potențiometrie directă folosind electrozi metalici.
De asemenea, utilizați metoda graficului de calibrare. . Pentru a face acest lucru, un grafic de calibrare este construit în avans în coordonatele EMF - lg CU un folosind soluții standard ale ionului analizat având aceeași putere ionică a soluției.
În acest caz f un(coeficient de activitate) și E dif(potențial de difuzie) rămân constante și graficul devine liniar. Apoi, folosind aceeași forță ionică, se măsoară EMF-ul circuitului cu soluția analizată și se determină concentrația soluției din grafic. Un exemplu de definiție este prezentat în Fig. unu.
Fig. 1. Curba de calibrare pentru determinarea concentrației prin potențiometrie directă
Potențiometria directă are avantaje importante. În cursul măsurătorilor, compoziția soluției analizate nu se modifică. În acest caz, de regulă, nu este necesară nici o separare preliminară a analitului. Metoda poate fi ușor automatizată, ceea ce permite utilizarea acesteia pentru monitorizarea continuă a proceselor tehnologice.
