Потенциометрическое титрование

Введение

Контроль, за содержанием кадмия в различных объектах окружающей среды возложен на физические и физико-химические методы анализа. Электрохимические методы анализа вы-годно отличаются низкой стоимостью оборудования и высокой точностью анализа. Разра-ботка способов анализа химических веществ с использованием новых сенсоров, расширение концентрационного диапазона определяемых концентраций, увеличение чувствительности и точности – актуальная задача потенциометрического анализа.
На основании вышеизложенного данная тема является актуальной.
Целью данной работы является изучение метода потенциометрического титрования.


1. Понятие и применение потенциометрического титрования

Потенциометрическими называют методы анализа, основанные на измерении зависимости равновесного электродного потенциала от активности определяемого иона. При потенцио-метрических измерениях электрохимическая система находится в состоянии равновесия, так как суммарный ток, протекающий между электрохимической системой и внешней измери-тельной цепью, равен нулю или близок к нему. Проведение измерений ЭДС электрохимиче-ских цепей не оказывает влияния на равновесия.
Потенциометрические методы анализа возникли на рубеже XIX и XX веков. Первое потен-циометрическое титрование нитрата ртути (II) хлоридом калия было проведено в 1893 г. немецким химиком Робертом Берендом (Behrend) (1856– 1926). В 1920 г. И.М. Кольтгоф предложил термин «потенциометрическое титрование», а в 1923 г. немецкий учёный Эрнст Мюллер (Müller) (1843–1928) опубликовал монографию, посвящённую этому методу анали-за.
В потенциометрии используют электрохимическую ячейку, работающую в режиме гальва-нического элемента. В состав ячейки входит индикаторный электрод, его потенциал зависит от активности определяемого иона или от активности хотя бы одного из компонентов про-текающей химической реакции, и электрод сравнения (чаще всего хлоридсеребряный), раз-меры потенциала которого постоянны и не зависят от протекания химической реакции в анализируемом растворе. Размеры потенциала индикаторного электрода связаны с активно-стью определяемого иона уравнением Нернста, которое для ситуации, в которой коэффици-енты в уравнении электродной реакции перед восстановленной и окисленной формами рав-няются 1, имеет вид (для удобства в уравнении использован десятичный, а не натуральный логарифм):
(1)
где Eинд – величина реального потенциала индикаторного электрода; E0 инд – величина стандартного потенциала индикаторного электрода; R – универсальная газовая постоянная, n – число электронов, участвующих в полуреакции; F – число Фарадея; aOx и aRed – актив-ности окисленной и восстановленной форм соответственно.
ЭДС гальванического элемента – это сумма разности между потенциалами индикаторного электрода и электрода сравнения и диффузионным потенциалом: