Потенциометрический анализ, титрование

Потенциометрический анализ -
метод определения концентрации ионов, основанный на измерении электрохимического потенциала индикаторного электрода, погруженного в исследуемый раствор.

Е = Е0 + 0.058lgCМе +n /n
Е = Е0 + 0.058lg([Ok]/[B])/n

Первый вариант
Это измерение потенциала электрода, погруженного в исследуемый раствор, и вычисление концентрации определяемых ионов по уравнению (1). Можно также пользоваться мембранными ионоселективными электродами. Этот метод получил название прямой потенциометрии.

Второй вариант
Это метод потенциометрического титрования. Сущ­ность метода заключается в том,что в исследуемый раствор погружают индикаторный электрод и титруют раствор,определяя в процессе титро­вания потенциал электрода (разность потенциалов между индикаторным электродом и электродом сравнения).В процессе титрования концентра­ция определяемых ионов изменяется в зависимости от объема прибавлен­ного рабочего раствора неравномерно: сначала это изменение невелико,затем становится более заметным и, наконец,в точке эквивалентности достигает наибольшего значения.При этом потенциал электрода,завися­щий от концентрации ионов в растворе,также изменяется,причем максимальное изменение соответствует эквивалентному отношению реаги­рующих веществ.

Рис.1
Рис.2

Потенциометрическое титрование
Можно титровать окрашенные растворы, когда цветные индикаторы не применимы.
Легко можно определить, не прибегая к предварительному разделе­нию, несколько веществ в смеси. На кривой титрования получается несколько скачков потенциала, по которым находят объем рабочего раствора, израсходованного на взаимодействие с каждым компонентом сложного раствора.

Классификация потенциометрических методов анализа
1. Методы осаждения и комплексообразования. Примеры: титрование галогенидов нитратом серебра; титрование катионов меди, цинка, кад­мия, свинца, серебра раствором гексацианоферрата; титрование катионов алюминия, бериллия, магния раствором фторида натрия по реакции комплексообразования и др.
2. Методы окисления-восстановления. Примеры: титрование растворами окислителей или восстановителей. Перманаганатометрия,хроматометрия,йодометрия и др.
3. Методы кислотно-основного титрования. Определение слабых и сильных кислот и их солей, когда нельзя применять цветные индикаторы.

Индикаторными электродами
называют электроды, применяемые для опреде­ления активности ионов в растворе. Индикаторный электрод соединяют с другим электродом в гальванический элемент и измеряют разность потенциалов между обоими электродами. Потенциал второго электрода постоянен, его значение известно; такие электроды называют стандарт­ными электродами (электроды сравнения). Измерив разность потенциалов между индикаторным и стандартным электродами и зная потенциал стан­дартного электрода, можно затем, если необходимо, найти потенциал индикаторного электрода.

Требования
Обратимость, т.е. потенциал электрода должен изменяться с изменением активности (концентрации) ионов в растворе в соответствии с уравнением Нернста;
Индикаторный электрод должен быть устойчив по отношению к веществам, находящимся в растворе;
Потенциал должен устанавливаться быстро, иначе титрование потре­бует много времени.
Имеется не много металлических электродов, удовлетворяющих всем этим условиям. Наиболее универсальным и широко применяемым является индифферентный платиновый электрод.