Аппаратурное оформление потенциометрии

В практике потенциометрического анализа используются компенсационный и некомпенсационный методы определения э.д.с. электронной пары, которая представляет собой индикаторный электрод и электрод сравнения, погруженные в соответствующие растворы. В результате образуется гальванический элемент, в котором происходят химические и концентрационные изменения, вызывающие поляризацию электродов, что ведет к непрерывному уменьшению э.д.с.

Компенсационный метод измерения ЭДС заключается в следующем. При замыкании ключа 1 от источника постоянного тока 2 на реохорд R₂ подается некоторое напряжение, регулируемое переменным сопротивлением R₁. На реохорде R₂ напряжение равномерно повышается до значения ЭДС источника тока (например, аккумулятора). Нормальные элемент Вестона 3, ЭДС которого постоянна и равна 1.0186 В при 25С, через ключ К₂ и гальванометр Г присоединяется одним концом к движку реохорда R₂, а другим - к началу реохорда. Параллельно нормальному элементу Вестона подключена электролитическая ячейка 4, состоящая из индикаторного электрода и электрода сравнения, ЭДС которой нужно определить.

Замкнув ключи К₁ и К₂ и передвигая подвижный контакт реохорда R2, добиваются компенсации, т.е. состояния, когда ЭДС аккумулятора, скомпенсированная сопротивлением реохорда R₂, становится равной ЭДС нормального элемента Вестона (стрелка гальванометра в этот момент должна стоять на нулевой отметке).

Рис. Схема компенсационного метода измерения ЭДС

В этот момент ЭДС реохорда равна ЭДС нормального элемента Вестона:

E_ne=E_R.

E_ne = E_acl/L,

Учитывая равенство ЭДС, имеем

E_R=Enel/L

где Eac - ЭДС аккумулятора; l - отрезок реохорда от положения движка; L - общая длина реохорда.

Таким образом устанавливается цена деления реохорда. Далее отключается контакт R₂. В этом случае навстречу проградуированной ЭДС источника тока включена ЭДС гальванического элемента 4, которую нужно определить. Передвигая подвижный контакт реохорда R2, добиваются момента компенсации (стрелка гальванометра должна стоять на нулевой отметке). Так как цена деления реохорда известна, определяется ЭДС гальванического элемента:

E_x = E_R =Eacl/L = Enel/L.

Компенсационная схема измерения реализована в высокоомных потенциометрах, выпускаемых промышленностью.

Сущность некомпенсационного метода. Э.д.с. гальванического элемента определяется непосредственно чувствительными измерительными приборами, последовательно с которыми включается большое и точно известное сопротивление. При включении измерительного прибора в сеть гальванического элемента необходимо, чтобы внешнее сопротивление сети было во много раз больше внутреннего. Тогда о напряжении между электродами элемента можно будет судить по силе тока. Шкала чувствительности прибора может быть отградуирована в милливольтметрах (милливольтметры), в амперах, в единицах измерения анализа, например в значениях рН, рХ и т.п. Эти измерительные приборы выступают в роли индикаторов.

Оборудование: В настоящее время промышленностью выпускаются рН-метры (рН-121, рН-340, рН-673), рХ-метры в комплекте с электродами. Эти приборы имеют менее высокую точность, чем приборы, работающие по компенсационной схеме, но они проще в эксплуатации и незаменимы в работе с автоматическими титраторами.

Из электродов сравнения наиболее широко применяется хлорсеребряный электрод, поскольку в отличие от каломельного он не содержит ртути. Выпускаются хлорсеребряные электроды ЭВЛ-1М3, ЭВЛ-1М1 и т.п. В качестве измерительного электрода могут быть использованы стеклянные (ЭСП-11Г-05, ЭСЛ-41Г-04, ЭСЛ-63-07 - для определения рН), платиновые (тонкослойный платиновый ЭТПЛ-1, проволочный платиновый ЭПЛ-1) или ионоселективные электроды Выбор того или иного индикаторного электрода зависит от ряда условий: способа титрования; определяемого элемента; наличия примесей в растворе; концентрации раствора.

Метод потенциометрии незаменим в полевых условиях.

Иономеры. Микропроцессорный иономер И-500.1 - рН-метр, иономер и нитратомер в одном приборе, совместим с большинством ионоселективных электродов российского и зарубежного производства, стабильность работы в полевых и лабораторных условиях, автоматическая обработка результатов измерений и индикация в единицах мВ, рХ, Моль/л, мг/л. Длительное хранение последней калибровки в памяти прибора в отключенном состоянии, возможность подключения к ПЭВМ.

МИКОН - портативный прибор для измерения нитратов в сельскохозяйственной продукции, почвах, продуктах питания, природных и сточных водах.

Большая гамма портативных и миниатюрных карманные рН-метров и иономеров с индикацией на жидко-кристаллических дисплеях, в водонепроницаемо корпусе, с автотермокомпенсацией и др.

Вольтамперометрия

Метод потенциометрического анализа основан на электродных реакциях, происходящих в отсутствие внешнего источника электрического тока. Ток во внешней цепи появляется за счет работы гальванического элемента. В противоположность этому, вольтамперометрия основана на электродных реакциях, протекающих за счет приложенного извне постоянного электрического тока. Вольтамперометрия – это группа методов, основанных на изучении зависимости силы тока в электролитической ячейке от величины потенциала, приложенного к погруженному в анализируемый раствор индикаторному микроэлектроду. Методы основаны на принципах электролиза: присутствующие в растворе определяемые вещества окисляются или восстанавливаются на рабочем электроде.