Кондуктометрический метод анализа. Принцип метода, применение

Кондуктометрический метод анализа – это электрохимический метод анализа, основанный на использовании зависимости между электрической проводимостью растворов электролитов и их концентрацией в растворе.

Связь между электропроводностью растворов электролитов и их концентрацией в виде уравнения предложил немецкий физик Кольрауш в 1885г.

Виды кондуктометрии: Прямая кондуктометрия –метод, позволяющий определять концентрацию электролита путем измерения электропроводности раствоа. Кондуктометрическое титрование –метод анализа, основанный на определении содержания вещества по излому кривой титрования. Кривую строят по измерениям удельной электропроводности раствора, меняющейся в результате химических реакций в процессе титрования.

Высокочастотное титрование –метод анализа с использованием частоты переменного тока порядка миллиона колебаний в секунду. Анализ проводят в кондуктометрической ячейке с накладными (на внешней стороне) электродами, не соприкасающимися с титруемым раствором.

1. Прямая кондуктометрия.Электропроводность растет с увеличением концентрации электролита (в области разбавленных и умеренно концентрированных растворов).

Концентрацию вещества в анализируемом растворе определяют по результатам измерений удельной электропроводности этого раствора. Приемы прямой кондуктометрии:1) расчетный метод, 2) метод градуировочного графика. Расчетный метод.Молярная концентрация эквивалентаС электролита в растворе может быть рассчитана, если известны значенияудельной и эквивалентной электро-проводности:

Удельную электропроводностьκ определяют экспериментально на основании измерения электрического сопротивления термостатированной кондуктометрической ячейки.

Эквивалентная электропроводность раствораλ равна сумме подвижностей катиона (λ+) и аниона (λ–):λ = λ+ + λ–. ТогдаС:
Метод градуировочного графика.Готовят серию эталонных растворов с известной концентрацией вещества,измеряют их удельную электропроводность при постоянной температуре,строят градуировочный график, по оси абсцисс откладывают концентрацию эталонных растворовС, по оси ординат – удельную электропроводность κ.

Достоинства прямой кондуктометрии: простота эксперимента; высокая чувствительность (до ~10-4 моль/л); сравнительно малая погрешность определения (0,1-2%).

Недостатки прямой кондуктометрии: электропроводность – величина аддитивная и дает информацию об общей концентрации ионов в растворе; малая селективность метода.

Применение прямой кондуктометрии в анализе: для контроля качества дистиллированной воды и жидких пищевых продуктов (молока, напитков и др.); для определения общего содержания солей в минеральной, морской, речной воде; для определения растворимости малорастворимых электролитов; для исследования кинетики химических реакций и расчета констант равновесия.
Достоинства кондуктометрического титрования:

• титрование можно проводить в мутных, окрашенных, непрозрачных средах;
• высокая чувствительность и малая погрешность определения;
• анализ можно автоматизировать.
  Недостатки кондуктометрического титрования:
  относится малая селективность.
  Применение кондуктометрического титрования:
• титрование сильных и слабых кислот, оснований, аминов в широком диапазоне концентраций;
  определение многих катионов (Fе3+, Сu2+, Ni2 и др.) и анионов (Cl-, Br-, I-, оксалат, тартрат, салицилат и др.), общей жесткости
  
• Высокочастотное кондуктометрическое титрование.
• Ячейка с анализируемым раствором помещается внутри индукционной катушки и называется индуктивной L-ячейкой. В ячейках высокочастотного титрования электроды не соприкасаются с исследуемым раствором. Изменение состава растворапри титровании вызывает изменение индуктивности, что легко фиксируется микроамперметром.Кривые высокочастотного титрования имеют такой же вид, как и кривые обычного кондуктометрического титрования.

Применение высокочастотного титрования. В методе может быть использована практически любая химическая реакция: осаждение, кислотно-основное взаимодействие и т. д.

Высокочастотное титрование можно проводить с использованием неводных растворителей: в ледяной уксусной кислоте, диметилформамиде, смесях диоксан-вода, ацетон-вода и других смешанных растворителях, что позволяет проводить анализ алкалоидов, анти-биотиков и других фармацевтических препаратов.

Образование малорастворимых осадков (BaSO4, AgClи др.) составляет основу определения анионов в природных водах и промышленных стоках методом высокочастотного титрования.

Достоинство кондуктометрии. Высокая чувствительность метода, позволяющая работать с разбавленными растворами. Возможность проводить определение в окрашенных и мутных растворах, а также в присутствии окислителей или восстановителей. Возможность анализа любых агрессивных сред, так как электроды с раствором не соприкасаются. Анализ как водных, так и органических растворов. Использование разнообразных типов реакций. Отсутствие необходимости проводитьпробоподготовку. Простота определения конечной точки титрования по пересечению двух прямых. Возможность проведения автоматического и дистанционного анализа.

Использование кондуктометрии. Определение массовой доли поваренной соли в сычужном сыре. Метод оперативный, без использования дорогостоящих реактивов (AgNO3).

• Цитометрия фитопланктонас использованием кондуктометрического цитометра позволяет получить информацию о концентрации и размерах клеток, путём регистрации изменения проводимости при прохождении частицы в канале цитометра.
• Разработана методика кондуктометрического определения малых количеств углерода (10-2-10-3%) в сталях и металлах. Методика включает сожжение образца в токе кислорода, поглощение СО2 раствором Ва(ОН)2 и измерение его электрической проводимости.