 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ
Електрохімічні методи аналізу грунтуються на використанні залежності електричних параметрів (сили струму, напруги, рівноважних електродних потенціалів, електричної провідності, кількості електрики) від концентрації досліджуваної речовини в розчині. Відповідно до рекомендацій ІЮПАК електрохімічні методи аналізу розподіляють на два види: — методи без перебігу електрохімічних реакцій на електродах електрохімічної комірки (кондуктометрія при низьких та високих частотах); — методи з перебігом електрохімічних реакцій на електродах електрохімічної комірки у відсутності струму (потенціометричні методи аналізу) і під дією струму (кулонометрія, вольтамперо-метрія). У відповідності з цим усі електрохімічні методи аналізу класифікують таким чином: — кондуктометричні методи аналізу, ґрунтуються на використанні залежності електричної провідності розчинів електролітів від їх концентрації; — потенціометричні методи, ґрунтуються на використанні залежності електрорушійної сили (EPC) гальванічного елемента від концентрації речовини, що аналізують; — кулонометричні методи аналізу, ґрунтуються на використанні залежності кількості електрики, що витрачено на проведення електрохімічної реакції з досліджуваною речовиною, від її концентрації в розчині; — вольтамперометричні методи аналізу, ґрунтуються на використанні явища поляризації мікроелектрода і одержання поляризаційних кривих, які описують залежність сили струму від напруги. Одержана при цьому величина граничного дифузійного струму пропорційна концентрації досліджуваного іона. Усі вказані електрохімічні методи знаходять застосування при аналізі і дослідженні різних компонентів довкілля. Важливою їх перевагою є можливість використання в широкому інтервалі концентрацій (1 - 1 · 10-9 моль/дм3), простота, автоматизація процесу аналізу.
ПОТЕНЦІОМЕТРІЯ
Метод аналізу побудований на використанні залежності електрорушійної сили (EPC) електрохімічного кола від активності досліджуваного іона в розчині, що описується рівнянням Нернста: E = E0 + S · lgа / п ,
де E0 - стандартна EPC електрохімічного кола; п - заряд досліджуваного іона з відповідним знаком; а - активність досліджуваного іона; S - крутизна електродної функції індикаторного електрода.
Для ідеального електрода :
S =2,303RT/F; де R- газова стала; T -абсолютна температура; F - стала Фарадея. При 25 0C - S = 0,0591 В. У потенціометричних методах аналізу використовуються електрохімічні кола, що складаються з двох електродів: індикаторного та електрода порівняння. Індикаторним називають електрод, потенціал якого залежить від концентрації досліджуваного розчину у відповідності з рівнянням Нернста. Електродом порівняння називають електрод, потенціал якого має стале значення. Якщо обидва електроди занурені в досліджуваний розчин, то таке коло називається колом без переносу; якщо електрод порівняння з'єднаний з досліджуваним розчином через сольовий місток, то це — коло з переносом. Частіше використовують коло з переносом. EPC кола E дорівнює різниці потенціалів електрода порівняння Епор і індикаторного Еінд:
E= Епор - Еінд + Ед,
де Ед - дифузійний потенціал, що виникає на межі розділу двох рідинних фаз електрохімічного ланцюга. Якщо виразити Eінд - через рівняння Нернста і врахувати співвідношення а = f · C (f - коефіцієнт активності, C — концентрація досліджуваного іона), то одержимо вираз, який лежить в основі всіх потенціометричних методів аналізу:
Е = Е0 – 2,303 RT lgС / п F - 2,303 RT lg f / п F + Ед,
де E0 — стандартна EPC електрохімічного кола. Як сольовий місток зазвичай використовують розчини солей з близькими значеннями рухливості катіона та аніона: KCl, KNO3 та ін. Місток знижує ЕД практично до нуля.
Класифікація потенціометричних методів аналізу
Пряма потенціометрія, або іонометрія Метод прямої потенціометрії (іонометрії) грунтується на визначенні концентрації досліджуваного іона за величиною EPC електрохімічного кола з індикаторним електродом, селективним до цього іона. Для визначення концентрацій за виміряною величиною EPC в іонометрії найбільш часто використовують два методи: метод градуювального графіка та метод добавок. Метод градуювального графіка. Готують серію стандартних розчинів. Вимірюють EPC кола із стандартними розчинами і будують графік в координатах: EPC — IgC. Потім вимірюють EPC кола з досліджуваним розчином і за графіком визначають його концентрацію. У стандартні та досліджувані розчини попередньо вводять індиферентний електроліт з високою концентрацією (1 моль/дм3 та вище) для утворення постійної іонної сили розчину. У деяких випадках градуюють безпосередньо шкалу іономіра або рН-метра, наприклад при вимірюванні рН розчинів. Метод добавок. Вимірюють EPC кола з досліджуваним розчином, а потім в нього вводять точно відомий об'єм (добавку) стандартного розчину та знову вимірюють EPC За величиною зміни EPC розраховують концентрацію досліджуваного розчину. Метод прямої потенціометрії (іонометрії) характеризується експресностью, простотою виконання, відсутністю необхідності використання реагентів.
Поиск по сайту: |