Maikling paglalarawan ng mga pamamaraan ng electrochemical para sa pag-aaral ng komposisyon ng bagay. Mga pamamaraan ng pananaliksik sa electrochemical
Mga pamamaraan ng pagsusuri ng electrochemical ay isang hanay ng mga pamamaraan ng qualitative at quantitative analysis batay sa electrochemical phenomena na nagaganap sa medium na pinag-aaralan o sa interface at nauugnay sa mga pagbabago sa istruktura, kemikal na komposisyon o konsentrasyon ng nasuri na substance.
Ang mga uri ng pamamaraan ay electrogravimetric analysis (electroanalysis), internal electrolysis, contact exchange ng mga metal (cementation), polarographic analysis, coulometry, atbp. Sa partikular, ang electrogravimetric analysis ay batay sa pagtimbang ng substance na inilabas sa isa sa mga electrodes. Ang pamamaraan ay nagbibigay-daan hindi lamang upang isakatuparan ang dami ng mga pagpapasiya ng tanso, nikel, tingga, atbp, ngunit din upang paghiwalayin ang mga mixtures ng mga sangkap.
Bilang karagdagan, ang mga electrochemical na pamamaraan ng pagsusuri ay kinabibilangan ng mga pamamaraan batay sa pagsukat ng electrical conductivity (conductometry) o electrode potential (potentiometry). Ang ilang electrochemical method ay ginagamit upang mahanap ang end point ng isang titration (amperometric titration, conductometric titration, potentiometric titration, coulometric titration).
Mayroong direkta at hindi direktang electrochemical na pamamaraan. Ang mga direktang pamamaraan ay gumagamit ng pag-asa ng kasalukuyang lakas (potensyal, atbp.) Sa konsentrasyon ng sangkap na tinutukoy. Sa mga hindi direktang pamamaraan, ang kasalukuyang lakas (potensyal, atbp.) ay sinusukat upang mahanap ang dulo ng titration ng analyte na may angkop na titrant, i.e. Ang pag-asa ng sinusukat na parameter sa dami ng titrant ay ginagamit.
Para sa anumang uri ng electrochemical measurements, isang electrochemical circuit o electrochemical cell ay kinakailangan, mahalagang bahagi na siyang nasuri na solusyon.
Ang mga pamamaraan ng electrochemical ay inuri depende sa uri ng phenomena na sinusukat sa panahon ng proseso ng pagsusuri. Mayroong dalawang pangkat ng mga pamamaraan ng electrochemical:
1. Mga pamamaraan nang hindi nagpapataw ng labis na potensyal, batay sa pagsukat ng potensyal na pagkakaiba na nangyayari sa isang electrochemical cell na binubuo ng isang elektrod at isang sisidlan na may solusyon sa pagsubok. Ang pangkat ng mga pamamaraan na ito ay tinatawag potentiometric. Ang mga potentiometric na pamamaraan ay gumagamit ng pag-asa ng potensyal ng balanse ng mga electrodes sa konsentrasyon ng mga ion na nakikilahok sa electrochemical reaction sa mga electrodes.
2. Mga pamamaraan na may pagpapataw ng isang extraneous na potensyal, batay sa pagsukat ng: a) electrical conductivity ng mga solusyon - conductometry; b) ang dami ng kuryenteng dumadaan sa solusyon - coulometry; c) pag-asa ng kasalukuyang halaga sa inilapat na potensyal - volt-amperometry; d) ang oras na kinakailangan para mangyari ang electrochemical reaction - mga pamamaraan ng chronoelectrochemical(chronovoltammetry, chronoconductometry). Sa mga pamamaraan ng pangkat na ito, ang isang extraneous na potensyal ay inilalapat sa mga electrodes ng electrochemical cell.
Ang pangunahing elemento ng mga instrumento para sa electrochemical analysis ay ang electrochemical cell. Sa mga pamamaraan nang hindi nagpapataw ng labis na potensyal, ito ay galvanic cell, kung saan, dahil sa paglitaw ng mga reaksiyong redox ng kemikal, a agos ng kuryente. Sa isang cell tulad ng isang galvanic cell, dalawang electrodes ang nakikipag-ugnayan sa nasuri na solusyon - isang indicator electrode, ang potensyal nito ay nakasalalay sa konsentrasyon ng substance, at isang electrode na may pare-parehong potensyal - isang reference electrode, laban sa kung saan ang sinusukat ang potensyal ng indicator electrode. Ang potensyal na pagkakaiba ay sinusukat gamit ang mga espesyal na aparato - potentiometers.
Sa mga pamamaraan na may pagpapataw ng labis na potensyal, electrochemical cell, kaya pinangalanan dahil sa mga electrodes ng cell, sa ilalim ng impluwensya ng isang inilapat na potensyal, ang electrolysis ay nangyayari - ang oksihenasyon o pagbawas ng isang sangkap. Sa conductometric analysis, ginagamit ang conductometric cell kung saan sinusukat ang electrical conductivity ng isang solusyon. Ayon sa paraan ng aplikasyon, ang mga pamamaraan ng electrochemical ay maaaring mauri sa mga direktang, kung saan ang konsentrasyon ng mga sangkap ay sinusukat ayon sa mga pagbabasa ng aparato, at electrochemical titration, kung saan ang indikasyon ng equivalence point ay naitala gamit ang electrochemical measurements. Alinsunod sa pag-uuri na ito, ang potentiometry at potentiometric titration, conductometry at conductometric titration, atbp. ay nakikilala.
Ang mga instrumento para sa electrochemical determinations, bilang karagdagan sa electrochemical cell, stirrer, at load resistance, ay kinabibilangan ng mga device para sa pagsukat ng potensyal na pagkakaiba, kasalukuyang, paglaban sa solusyon, at dami ng kuryente. Ang mga sukat na ito ay maaaring isagawa gamit ang mga instrumentong panturo (voltmeter o microammeter), mga oscilloscope, at mga potentiometer ng awtomatikong pagre-record. Kung ang mga de-koryenteng signal mula sa cell ay napakahina, pagkatapos ito ay pinalakas gamit ang mga amplifier ng radyo. Sa mga aparato ng mga pamamaraan na may pagpapataw ng extraneous na potensyal, isang mahalagang bahagi ay ang aparato para sa pagbibigay ng cell na may naaangkop na potensyal ng nagpapatatag na direkta o alternating kasalukuyang (depende sa uri ng pamamaraan). Ang power supply unit para sa electrochemical analysis device ay karaniwang may kasamang rectifier at boltahe stabilizer, na nagsisiguro ng patuloy na operasyon ng device.
Pinagsasama ng Potentiometry ang mga pamamaraan batay sa pagsukat ng emf ng nababaligtad na mga electrochemical circuit kapag ang potensyal ng gumaganang electrode ay malapit sa equilibrium value.
Ang Voltammetry ay batay sa pag-aaral ng pag-asa ng kasalukuyang polariseysyon sa boltahe na inilapat sa electrochemical cell kapag ang potensyal ng gumaganang elektrod ay makabuluhang naiiba mula sa halaga ng equilibrium. Malawakang ginagamit para sa pagtukoy ng mga sangkap sa mga solusyon at natutunaw (halimbawa, polarography, amperometry).
Pinagsasama ng Coulometry ang mga analytical na pamamaraan batay sa pagsukat ng dami ng substance na inilabas sa isang electrode sa panahon ng electrochemical reaction alinsunod sa mga batas ng Faraday. Sa panahon ng coulometry, ang potensyal ng gumaganang elektrod ay naiiba sa halaga ng equilibrium.
Conductometric analysis ay batay sa mga pagbabago sa konsentrasyon ng isang sangkap o ang kemikal na komposisyon ng medium sa interelectrode space; hindi ito nauugnay sa potensyal ng elektrod, na kadalasang malapit sa halaga ng ekwilibriyo.
Pinagsasama ng dielectrometry ang mga pamamaraan ng pagsusuri batay sa pagsukat ng dielectric constant ng isang substance dahil sa oryentasyon nito sa electric field mga particle (molekula, ion) na may dipole moment. Ang dielectrometric titration ay ginagamit upang pag-aralan ang mga solusyon.
Panimula
Ang paggamit ng mga pamamaraan ng electrochemical sa pagsusuri ng dami ay batay sa paggamit ng mga dependence ng mga halaga ng sinusukat na mga parameter ng mga proseso ng electrochemical (pagkakaiba sa mga potensyal na elektrikal, kasalukuyang, dami ng kuryente) sa nilalaman ng analyte sa nasuri na solusyon na kalahok sa prosesong ito ng electrochemical. Ang mga proseso ng electrochemical ay mga proseso na sinamahan ng sabay-sabay na paglitaw ng mga reaksiyong kemikal at mga pagbabago sa mga de-koryenteng katangian ng system, na sa mga ganitong kaso ay maaaring tawaging sistemang electrochemical. Sa analytical practice, kadalasang naglalaman ang electrochemical system electrochemical cell, kabilang ang isang sisidlan na may isang electrically conductive test solution kung saan ang mga electrodes ay inilulubog.
Pag-uuri ng mga electrochemical na pamamaraan ng pagsusuri
Ang mga pamamaraan ng electrochemical ng pagsusuri ay inuri sa iba't ibang paraan. . Pag-uuri batay sa likas na katangian ng pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya sa system. Mayroong dalawang grupo ng mga pamamaraan. - Mga pamamaraan nang hindi nagpapataw ng panlabas (extraneous) na potensyal. Ang pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya ay ang electrochemical system mismo, na isang galvanic element (galvanic circuit). Kabilang sa mga ganitong pamamaraan ang potentiometric na pamamaraan; electromotive force (EMF) at electrode potentials sa naturang sistema ay nakadepende sa nilalaman ng analyte sa solusyon. - Mga pamamaraan na may pagpapataw ng panlabas (extraneous) na potensyal. Kasama sa mga pamamaraang ito ang:
O pagsusuri ng conductometric- batay sa pagsukat ng electrical conductivity ng mga solusyon bilang isang function ng kanilang konsentrasyon;
O pagsusuri ng voltammetric- batay sa pagsukat ng kasalukuyang bilang isang function ng inilapat na kilalang potensyal na pagkakaiba at ang konsentrasyon ng solusyon;
O pagsusuri ng coulometric- ay batay sa pagsukat ng dami ng kuryente na dumadaan sa isang solusyon bilang isang function ng konsentrasyon nito;
O pagsusuri ng electrogravimetric- batay sa pagsukat ng masa ng produkto ng isang electrochemical reaction.
Pag-uuri ayon sa paraan ng aplikasyon ng mga pamamaraan ng electrochemical. Mayroong direkta at hindi direktang pamamaraan.
- Mga direktang pamamaraan. Ang electrochemical parameter ay sinusukat bilang isang kilalang function ng konsentrasyon ng solusyon at, ayon sa mga pagbabasa ng kaukulang aparato sa pagsukat, ang nilalaman ng sangkap na tinutukoy sa solusyon ay matatagpuan.
- Mga hindi direktang pamamaraan. Mga pamamaraan ng titration kung saan tinutukoy ang pagtatapos ng titration batay sa isang pagsukat mga de-koryenteng parameter mga sistema.
Alinsunod sa pag-uuri na ito, nakikilala nila, halimbawa, direktang conductometry At conductometric titration, direktang potentiometry At potentiometric titration atbp.
Ang manwal na ito ay naglalaman ng gawaing pang-laboratoryo lamang sa mga sumusunod na pamamaraang electrochemical:
Direktang potentiometry;
Potentiometric titration;
Coulometric titration.
Ang lahat ng mga pamamaraang ito ay pharmacopoeial at ginagamit upang kontrolin ang kalidad ng mga gamot.
Pangkalahatang katangian pagsusuri ng potentiometric
Prinsipyo ng pamamaraan
Ang pagsusuri ng potentiometric (potentiometry) ay batay sa pagsukat ng mga potensyal ng emf at electrode bilang isang function ng konsentrasyon ng nasuri na solusyon.
Kung sa isang electrochemical system - sa isang galvanic cell - isang reaksyon ang nangyayari sa mga electrodes:
may paglilipat n mga electron, pagkatapos ay ang Nernst equation para sa emf E ang reaksyong ito ay may anyo:
kung saan ang karaniwang EMF ng reaksyon (ang pagkakaiba sa mga karaniwang potensyal ng elektrod); R- pangkalahatang gas pare-pareho; T- ganap na temperatura kung saan nangyayari ang reaksyon; F- Numero ng Faraday;-
aktibidad ng mga reagents na nakikilahok sa reaksyon.
Ang equation (1) ay may bisa para sa EMF ng isang reversibly operating galvanic cell.
Para sa temperatura ng silid, ang equation (1) ay maaaring katawanin sa anyo:
(2)
Sa ilalim ng mga kondisyon kung saan ang aktibidad ng mga reagents ay humigit-kumulang katumbas ng kanilang konsentrasyon, ang equation (1) ay nagiging equation (3):
(3)
nasaan ang mga konsentrasyon ng mga reagents.
Para sa temperatura ng silid, ang equation na ito ay maaaring katawanin bilang:
(4)
Kapag gumagawa ng mga potentiometric na sukat sa isang electrochemical cell, dalawang electrodes ang ginagamit:
. tagapagpahiwatig ng elektrod, ang potensyal nito ay nakasalalay sa konsentrasyon ng analyte (potensyal na pagtukoy) na sangkap sa nasuri na solusyon;
. reference electrode, ang potensyal nito ay nananatiling pare-pareho sa ilalim ng mga kondisyon ng pagsusuri.
Iyon ang dahilan kung bakit ang magnitude ng EMF, na tinutukoy ng mga equation (14), ay maaaring kalkulahin bilang pagkakaiba sa mga tunay na potensyal ng dalawang electrodes na ito.
Sa potentiometry, ang mga sumusunod na uri ng mga electrodes ay ginagamit: mga electrodes ng una, pangalawang uri, redox, lamad.
Mga electrodes ng unang uri. Ang mga ito ay mga electrodes na nababaligtad ng isang kasyon na karaniwan sa materyal ng elektrod. Mayroong tatlong uri ng mga electrodes ng unang uri:
A) Metal M na inilubog sa isang solusyon ng asin ng parehong metal. Ang isang mababalik na reaksyon ay nangyayari sa ibabaw ng naturang mga electrodes:
Ang tunay na potensyal ng naturang elektrod ng unang uri ay nakasalalay sa aktibidad 
metal cations at inilalarawan ng mga equation (5-8). Sa pangkalahatan, para sa anumang temperatura:
(5)
Para sa temperatura ng kuwarto:
(6)
Sa mababang konsentrasyon 
kapag aktibidad 
mga kasyon
ang metal ay humigit-kumulang katumbas ng kanilang konsentrasyon,
(7)
Para sa temperatura ng kuwarto:
(8)
b) Mga electrodes ng gas, tulad ng hydrogen electrode, kabilang ang karaniwang hydrogen electrode. Ang potensyal ng isang reversibly operating gas hydrogen electrode ay tinutukoy ng aktibidad ng mga hydrogen ions, i.e. ang halaga ng pH ng solusyon, at sa temperatura ng silid ay katumbas ng:
dahil para sa isang hydrogen electrode ang karaniwang potensyal ay ipinapalagay na zero 
, at alinsunod sa reaksyon ng elektrod
ang bilang ng mga electron na nakikilahok sa reaksyong ito ay katumbas ng isa: n= 1;
V) Amalgam electrodes, na isang amalgam ng isang metal na nahuhulog sa isang solusyon na naglalaman ng mga cation ng parehong metal. Poten-
ang potensyal ng naturang mga electrodes ng unang uri ay nakasalalay sa aktibidad 
ka-
metal thions sa solusyon at aktibidad a(M) metal sa amalgam:
Ang mga electrodes ng Amalgam ay lubos na nababaligtad. Mga electrodes ng pangalawang uri nababaligtad ang anion. Ang mga sumusunod na uri ng mga electrodes ng pangalawang uri ay nakikilala:
A. Isang metal na ang ibabaw ay nababalutan ng bahagyang natutunaw na asin ng parehong metal, na inilubog sa isang solusyon na naglalaman ng mga anion na bumubuo sa bahagyang natutunaw na asin na ito. Ang isang halimbawa ay isang silver chloride electrode 
, o calomel electrode 
,
Ang isang silver chloride electrode ay binubuo ng isang silver wire na pinahiran ng bahagyang nalulusaw sa tubig na asin na nilubog sa isang may tubig na solusyon ng potassium chloride. Ang isang nababaligtad na reaksyon ay nangyayari sa silver chloride electrode:
Ang calomel electrode ay binubuo ng metal na mercury na pinahiran ng paste ng bahagyang natutunaw na mercury(I) chloride. 
- calomel, kontak-
titrating gamit ang isang may tubig na solusyon ng potassium chloride. Ang isang nababalik na reaksyon ay nangyayari sa calomel electrode:
Ang tunay na potensyal ng mga electrodes ng pangalawang uri ay nakasalalay sa aktibidad ng mga anion at para sa isang nababaligtad na elektrod kung saan nangyayari ang reaksyon.
inilarawan ng mga equation ng Nernst (9-12).
Sa pangkalahatan, sa anumang katanggap-tanggap na temperatura T:
. (9)
Para sa temperatura ng kuwarto:
Para sa mga kondisyon kung saan ang aktibidad ng mga anion ay humigit-kumulang katumbas ng kanilang konsentrasyon 
:
. (11)
Para sa temperatura ng kuwarto:
(12)
Halimbawa, ang mga tunay na potensyal ng silver chloride at calomel electrodes sa temperatura ng kuwarto, ayon sa pagkakabanggit, ay maaaring katawanin bilang:
Sa huling kaso, 2 electron ang lumahok sa reaksyon ng elektrod (n= 2) at 2 chloride ions ay nabuo din, kaya ang multiplier para sa logarithm ay 0.059 din.
Ang mga electrodes ng pangalawang uri ng itinuturing na uri ay lubos na nababaligtad at matatag sa operasyon, samakatuwid ang mga ito ay madalas na ginagamit bilang reference electrodes na may kakayahang stably na mapanatili ang isang pare-pareho ang potensyal na halaga;
b) gas electrodes ng pangalawang uri, halimbawa, chlorine electrode,
Gas electrodes ng pangalawang uri sa dami potensyal
Ang pagsusuri ng cyometric ay bihirang ginagamit.
Mga electrodes ng redox. Binubuo ang mga ito ng isang hindi gumagalaw na materyal (platinum, ginto, tungsten, titan, grapayt, atbp.) Ibinaon sa isang solusyon na naglalaman ng oxidized Ox at pinababang mga pulang anyo ng sangkap na ito. Mayroong dalawang uri ng redox electrodes:
1) mga electrodes na ang potensyal ay hindi nakasalalay sa aktibidad ng mga hydrogen ions, halimbawa, atbp.;
2) mga electrodes na ang potensyal ay nakasalalay sa aktibidad ng mga hydrogen ions, halimbawa, quinhydrone electrode.
Sa redox electrode, ang potensyal na kung saan ay hindi nakasalalay sa aktibidad ng mga hydrogen ions, ang isang nababaligtad na reaksyon ay nangyayari:
Ang tunay na potensyal ng naturang redox electrode ay nakasalalay sa aktibidad ng oxidized at nabawasang anyo ng isang naibigay na sangkap at para sa isang reversibly operating electrode ay inilarawan, depende sa mga kondisyon (sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga potensyal na tinalakay sa itaas), ng mga equation ng Nernst ( 13-16):
(13) (14) (15) 
(16)
kung saan ang lahat ng mga pagtatalaga ay tradisyonal.
Kung ang mga hydrogen ions ay lumahok sa reaksyon ng elektrod, kung gayon ang kanilang aktibidad (konsentrasyon) ay isinasaalang-alang sa kaukulang mga equation ng Nernst para sa bawat partikular na kaso.
lamad, o mga electrodes na pumipili ng ion- mga electrodes na nababaligtad para sa ilang partikular na ions (cations o anion) na na-sorbed ng solid o liquid membrane. Ang tunay na potensyal ng naturang mga electrodes ay nakasalalay sa aktibidad ng mga ions na iyon sa solusyon na na-sorbed ng lamad.
Ang mga solidong electrodes ng lamad ay naglalaman ng isang napakanipis na lamad, sa magkabilang panig kung saan mayroong iba't ibang mga solusyon na naglalaman ng parehong mga ion na matutukoy, ngunit may iba't ibang mga konsentrasyon: isang solusyon (standard) na may tiyak na kilalang konsentrasyon ng mga ion na matutukoy, at isang solusyon na susuriin na may hindi kilalang konsentrasyon ng mga ion na matutukoy. Dahil sa iba't ibang mga konsentrasyon ng mga ion sa parehong mga solusyon, ang mga ion sa iba't ibang panig ng lamad ay na-sorbed sa hindi pantay na dami, at ang electric charge na nagmumula sa pagsipsip ng mga ion sa iba't ibang panig ng lamad ay iba rin. Bilang resulta, lumitaw ang isang potensyal na pagkakaiba ng lamad.
Ang pagpapasiya ng mga ions gamit ang membrane ion-selective electrodes ay tinatawag ionometry.
Tulad ng nabanggit sa itaas, sa panahon ng mga sukat ng potentiometric, ang electrochemical cell ay may kasamang dalawang electrodes - isang tagapagpahiwatig
at isang reference electrode. Ang magnitude ng EMF na nabuo sa cell ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang electrodes na ito. Dahil ang potensyal ng reference electrode ay nananatiling pare-pareho sa ilalim ng mga kondisyon ng potentiometric determination, ang emf ay nakasalalay lamang sa potensyal ng indicator electrode, i.e. sa aktibidad (konsentrasyon) ng ilang mga ion sa solusyon. Ito ang batayan para sa potentiometric na pagpapasiya ng konsentrasyon ng isang naibigay na sangkap sa nasuri na solusyon.
Upang potentiometrically matukoy ang konsentrasyon ng isang sangkap sa isang solusyon, parehong direktang potentiometry at potentiometric titration ay ginagamit, kahit na ang pangalawang paraan ay ginagamit nang mas madalas kaysa sa una.
Direktang potentiometry
Pagpapasiya ng konsentrasyon ng isang sangkap sa direktang potentiometry. Ito ay kadalasang isinasagawa gamit ang calibration curve method o ang standard addition method.
. Paraan ng calibration graph. Maghanda ng serye ng 5-7 karaniwang solusyon na may kilalang nilalaman ng analyte. Ang konsentrasyon ng analyte at ang lakas ng ionic sa mga karaniwang solusyon ay hindi dapat magkaiba nang malaki mula sa konsentrasyon at lakas ng ionic ng nasuri na solusyon: sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang mga error sa pagpapasiya ay nabawasan. Ang lakas ng ionic ng lahat ng mga solusyon ay pinananatiling pare-pareho sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang walang malasakit na electrolyte. Ang mga karaniwang solusyon ay sunud-sunod na ipinapasok sa isang electrochemical (potentiometric) cell. Kadalasan ang cell na ito ay isang glass beaker kung saan inilalagay ang indicator electrode at reference electrode.
Ang EMF ng mga karaniwang solusyon ay sinusukat sa pamamagitan ng masusing paghuhugas ng mga electrodes at salamin na may distilled water bago punan ang cell ng bawat karaniwang solusyon. Batay sa data na nakuha, ang isang calibration graph ay itinayo sa mga coordinate 
saan Sa- natutukoy ang konsentrasyon -
ng sangkap sa karaniwang solusyon. Karaniwan ang graph na ito ay isang tuwid na linya.
Pagkatapos ang nasuri na solusyon ay idinagdag sa electrochemical cell (pagkatapos hugasan ang cell na may distilled water) at ang emf ng cell ay sinusukat. Gamit ang iskedyul ng pagkakalibrate nakita namin 
, kung saan ang konsentrasyon ng analyte sa nasuri na solusyon.
. Karaniwang paraan ng pagdaragdag. Ang isang kilalang volume na V(X) ng nasuri na solusyon na may konsentrasyon ay idinagdag sa electrochemical cell at ang emf ng cell ay sinusukat. Pagkatapos ay ang tumpak na sinusukat maliit dami ng isang karaniwang solusyon na may kilala, up-
isang sapat na mataas na konsentrasyon ng analyte at ang EMF ng cell ay muling tinutukoy.
Kalkulahin ang konsentrasyon ng analyte sa nasuri na solusyon gamit ang formula (17):
(17)
saan - ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang sinusukat na halaga ng EMF; - bilang ng mga electron na kasangkot sa reaksyon ng elektrod.
Application ng direktang potentiometry. Ang pamamaraan ay ginagamit upang matukoy ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions (pH ng mga solusyon), anion, at metal ions (ionometry).
Kapag gumagamit ng direktang potentiometry, ang pagpili ng angkop na indicator electrode at tumpak na pagsukat ng potensyal ng balanse ay may mahalagang papel.
Kapag tinutukoy ang pH ng mga solusyon, ang mga electrodes ay ginagamit bilang mga electrodes ng tagapagpahiwatig, ang potensyal nito ay nakasalalay sa konsentrasyon ng mga hydrogen ions: salamin, hydrogen, quinhydrone at ilang iba pa. Ang isang membrane glass electrode na nababaligtad sa mga hydrogen ions ay mas madalas na ginagamit. Ang potensyal ng naturang glass electrode ay tinutukoy ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions, samakatuwid ang EMF ng isang circuit kasama ang isang glass electrode bilang isang indicator ay inilarawan sa temperatura ng kuwarto sa pamamagitan ng equation:
nasaan ang pare-pareho K depende sa materyal ng lamad at sa likas na katangian ng reference electrode.
Ang glass electrode ay nagpapahintulot sa iyo na matukoy ang pH sa hanay ng pH na 0-10 (karaniwan ay nasa hanay ng pH na 2-10) at lubos na nababaligtad at matatag sa operasyon.
Quinhydrone electrode, madalas na ginagamit dati, ay isang redox electrode, ang potensyal nito ay depende sa konsentrasyon ng mga hydrogen ions. Binubuo ito ng isang platinum wire na nahuhulog sa isang acid solution (karaniwan ay HC1) na puspos ng quinhydrone, isang equimolecular compound ng quinone at hydroquinone (dark green powder, bahagyang natutunaw sa tubig). pagtatalaga ng eskematiko quinhydrone electrode:
Ang isang redox na reaksyon ay nangyayari sa quinhydrone electrode:
Ang potensyal ng quinhydrone electrode sa temperatura ng silid ay inilarawan ng formula:
Pinapayagan ka ng quinhydrone electrode na sukatin ang pH ng mga solusyon sa hanay ng pH na 0-8.5. Sa pH< 0 хингидрон гидролитически расщепляется; при рН >Ang 8,5 hydroquinone, na isang mahinang acid, ay sumasailalim sa reaksyon ng neutralisasyon.
Ang quinhydrone electrode ay hindi dapat gamitin sa pagkakaroon ng malakas na oxidizing at reducing agent.
Ang membrane ion-selective electrodes ay ginagamit sa ionometry bilang mga indicator para sa pagtukoy ng iba't ibang mga cation
Atbp.) at mga anion 
,
atbp.).
Ang mga bentahe ng direktang potentiometry ay kinabibilangan ng pagiging simple at bilis ng mga sukat. Ang mga maliliit na volume ng mga solusyon ay kinakailangan para sa mga sukat.
Potentiometric titration
Ang potentiometric titration ay isang paraan ng pagtukoy sa dami ng titrant na ginugol sa titrating ng analyte sa nasuri na solusyon sa pamamagitan ng pagsukat ng EMF (sa panahon ng proseso ng titration) gamit ang isang galvanic circuit na binubuo ng indicator electrode at reference electrode. Sa panahon ng potentiometric titration, ang nasuri na solusyon, na matatagpuan sa isang electrochemical cell, ay na-titrated na may angkop na titrant, inaayos ang dulo ng titration sa pamamagitan ng isang matalim na pagbabago sa EMF ng sinusukat na circuit - ang potensyal ng indicator electrode, na nakasalalay sa konsentrasyon ng kaukulang mga ion at nagbabago nang husto sa equivalence point.
Ang pagbabago sa potensyal ng indicator electrode sa panahon ng proseso ng titration ay sinusukat depende sa dami ng idinagdag na titrant. Batay sa data na nakuha, ang isang potentiometric titration curve ay binuo at ang dami ng natupok na titrant sa fuel cell ay tinutukoy mula sa curve na ito.
Ang potentiometric titration ay hindi nangangailangan ng paggamit ng mga indicator na nagbabago ng kulay malapit sa fuel cell.
Ang pares ng electrode (reference electrode at indicator electrode) ay naka-configure upang ang potensyal ng indicator electrode ay depende sa konsentrasyon ng mga ion na kalahok o nabuo sa reaksyon na nagaganap sa panahon ng titration. Ang reference electrode potential ay dapat manatiling pare-pareho sa panahon ng titration. Ang parehong mga electrodes ay direktang naka-install sa electrochemical cell o inilagay sa magkahiwalay na mga sisidlan na may mga conductive solution (ang indicator electrode ay nasa nasuri na solusyon), na konektado ng isang electrolytic bridge na puno ng isang walang malasakit na electrolyte.
Ang titrant ay idinagdag sa pantay na mga bahagi, na sinusukat ang potensyal na pagkakaiba sa bawat oras. Sa dulo ng titration (malapit sa TE), ang titrant ay idinagdag nang patak, sinusukat din ang potensyal na pagkakaiba pagkatapos idagdag ang susunod na bahagi ng titrant.
Ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga electrodes ay sinusukat gamit ang mga high-resistance potentiometers.
Potentiometric titration curves
Ang potentiometric titration curve ay isang graphical na representasyon ng pagbabago sa EMF ng isang electrochemical cell depende sa dami ng idinagdag na titrant.
Ang mga potentiometric titration curves ay naka-plot sa iba't ibang coordinate:
Mga kurba ng titration sa mga coordinate 
, kung minsan ang mga naturang kurba ay tinatawag na integral titration curves;
Differential titration curves - sa mga coordinate
Gran titration curves - sa mga coordinate
nasaan ang EMF ng potentiometric cell, 
- dami idinagdag-
go titrant, ay ang pagbabago sa potensyal na tumutugma sa pagdaragdag ng titrant.
Sa Fig. 3-8 schematically nagpapakita ng iba't ibang uri ng potentiometric titration curves.
Ang dami ng titrant ay tinutukoy mula sa mga itinayong titration curves
sa TE, tulad ng ipinapakita sa Fig. 3-8. Dami ng titrant 
idinagdag sa elemento ng gasolina, maaaring matukoy ng isa
hindi lamang graphically, kundi pati na rin sa pamamagitan ng pagkalkula gamit ang formula (18):
kung saan ang dami ng idinagdag na titrant na tumutugma sa huling pagsukat bago ang TE ay ang dami ng idinagdag na titrant na tumutugma sa unang pagsukat pagkatapos ng TE;
kanin. 3-8. Mga uri ng potentiometric titration curves (E - sinusukat na emf, - dami ng idinagdag na titrant, 
- dami ng titrant, sa-
idinagdag sa equivalence point): a - titration curve sa mga coordinate 
; b, c - differential titration curves; d - titration curve ayon sa pamamaraan ni Gran
Ipinapakita ng talahanayan 3-9 ang mga resulta ng mga pagpapasiya at kalkulasyon para sa potentiometric titration bilang isang halimbawa (pharmacopoeial).
Kalkulahin natin gamit ang formula (18) ang halaga V(TE) gamit ang data mula sa talahanayan. 3-9. Malinaw, ang maximum na halaga 
= 1000. Samakatuwid, = 5.20 at = 5.30; Mula dito:
Talahanayan 3-9. Isang halimbawa ng pagproseso ng mga resulta ng potentiometric titration
Application ng potentiometric titration. Ang pamamaraan ay unibersal; maaari itong gamitin upang ipahiwatig ang pagtatapos ng titration sa lahat ng uri ng titration: acid-base, redox, compleximetric, precipitation, at kapag nagti-titrate sa non-aqueous media. Ang salamin, mercury, ion-selective, platinum, at silver electrodes ay ginagamit bilang indicator electrodes, at calomel, silver chloride, at glass electrodes ay ginagamit bilang reference electrodes.
Ang pamamaraan ay may mataas na katumpakan at mataas na sensitivity; nagbibigay-daan sa titration sa malabo, may kulay, di-may tubig na media, upang hiwalay na matukoy ang mga bahagi ng isang timpla sa isang nasuri na solusyon, halimbawa, upang magkahiwalay na matukoy ang mga chloride at iodide ions sa panahon ng argentometric titration.
Ang mga pamamaraan ng potentiometric titration ay ginagamit upang pag-aralan ang maraming mga panggamot na sangkap, halimbawa, ascorbic acid, sulfa na gamot, barbiturates, alkaloids, atbp.
Pagtatalaga para sa paghahanda sa sarili para sa mga klase sa laboratoryo sa paksang "Potentometric analysis"
Layunin ng pag-aaral ng paksa
Batay sa kaalaman sa teorya ng potentiometric analysis at pag-unlad ng mga praktikal na kasanayan, matutong makatwirang pumili at praktikal na ilapat ang mga pamamaraan ng direktang potentiometry at potentiometric titration para sa quantitative determination ng isang substance; makapagsagawa ng statistical assessment ng mga resulta ng potentiometric analysis.
Mga target
1. Matutong matukoy ang dami ng fluoride ion sa isang solusyon sa pamamagitan ng direktang potentiometry gamit ang fluoride-selective electrode.
2. Alamin na matukoy ang dami ng mass fraction ng novocaine sa isang gamot gamit ang potentiometric titration method.
Dalawang klase sa laboratoryo ang inilalaan upang pag-aralan ang paksa. Sa isang aralin, kumpletuhin ng mga mag-aaral ang una gawain sa laboratoryo at lutasin ang mga karaniwang problema sa pagkalkula sa mga pangunahing seksyon ng pagsusuri ng potentiometric; Sa isa pang aralin, nakumpleto ng mga mag-aaral ang pangalawang lab. Ang pagkakasunud-sunod ng mga klase ay hindi partikular na mahalaga.
Mga sanggunian
1. Teksbuk. - Aklat 2, kabanata 10. - P. 447-457; 493-507; 510-511.
2.Kharitonov Yu.Ya. Grigorieva V.Yu. Mga halimbawa at problema sa analytical chemistry - M.: GEOTAR-Media, 2007. - P. 214-225; 245-259; 264-271.
3. Mga lektura sa paksa: "Potentiometric analysis."
4.Efremenko O.A. Potentiometric analysis - M.: MMA im. SILA. Sechenova, 1998.
Kailangang malaman bago ang klase
1. Ang prinsipyo ng mga pamamaraan ng pagsusuri ng potentiometric. Nernst equation.
2. Mga uri ng mga pamamaraan ng pagsusuri ng potentiometric.
3. Diagram ng pag-install para sa direktang potentiometry.
4. Indicator at reference electrodes na ginagamit sa direktang potentiometry.
5. Ang kakanyahan ng pagtukoy ng konsentrasyon ng isang sangkap sa pamamagitan ng direktang potentiometry gamit ang isang graph ng pagkakalibrate.
6. Ang kakanyahan ng pagtukoy ng nilalaman ng fluoride ion sa isang solusyon sa pamamagitan ng direktang potentiometry gamit ang fluoride-selective electrode.
Para sa aralin dapat kaya mo
1. Kalkulahin ang masa ng sample upang maghanda ng isang karaniwang solusyon ng sangkap.
2. Maghanda ng mga karaniwang solusyon sa pamamagitan ng pagbabanto.
3. Bumuo ng mga calibration graph at gamitin ang mga ito upang mabilang ang isang sangkap.
Mga tanong sa pagsusulit sa sarili
1. Anong prinsipyo ang pinagbabatayan ng paraan ng direktang potentiometry?
3. Anong electrochemical parameter ang sinusukat kapag tinutukoy ang isang substance sa pamamagitan ng direktang potentiometry?
4. Magbigay ng diagram ng setup para sa pagtukoy ng substance sa pamamagitan ng direktang potentiometry.
5. Anong mga electrodes ang tinatawag na indicator electrodes? Pangalanan ang pinakakaraniwang ginagamit na indicator ion-selective electrodes.
6. Anong mga electrodes ang tinatawag na reference electrodes? Aling reference electrode ang tinatanggap bilang internasyonal na pamantayan? Paano ito binuo? Pangalanan ang pinakakaraniwang ginagamit na reference electrodes. Paano sila nakaayos:
a) saturated calomel electrode;
b) saturated silver chloride electrode?
7. Ano ang kakanyahan ng potentiometric determination ng isang substance gamit ang calibration graph method?
8. Pangalanan ang hanay ng mga natukoy na konsentrasyon at ang porsyento (kamag-anak) na error sa pagtukoy ng sangkap sa pamamagitan ng direktang potentiometry.
9. Anong prinsipyo ang sumasailalim sa pagpapasiya ng fluoride ion sa pamamagitan ng direktang potentiometry? Ilista ang mga pangunahing yugto ng pagsusuri.
Trabaho sa laboratoryo "Pagtukoy ng nilalaman ng fluoride ion sa solusyon gamit ang fluoride-selective electrode"
Layunin ng gawain
Matutong gumamit ng paraan ng direktang potentiometry gamit ang isang ion-selective electrode para sa quantitative determination ng isang substance gamit ang calibration graph method.
Mga target
1. Paghahanda ng isang karaniwang solusyon ng sodium fluoride, ang konsentrasyon nito ay eksaktong katumbas ng tinukoy.
2. Paghahanda sa pamamagitan ng pagbabanto ng isang serye ng mga karaniwang solusyon ng sodium fluoride, katulad ng komposisyon at lakas ng ionic sa solusyon na sinusuri.
3. Pagsukat ng electromotive force (EMF) ng isang galvanic cell na binubuo ng fluoride-selective indicator electrode at isang silver-silver chloride reference electrode bilang isang function ng fluoride ion concentration.
4. Pagbubuo ng isang graph ng pagkakalibrate sa mga coordinate: "Ang EMF ay isang tagapagpahiwatig ng konsentrasyon ng fluoride ion."
5. Pagtukoy ng nilalaman ng fluoride ion sa nasuri na solusyon gamit ang isang graph ng pagkakalibrate.
Materyal na suporta
Mga reagents
1. Sodium fluoride, kemikal na grado.
2. Acetate buffer solution, pH ~6.
3. Distilled water. Mga babasagin sa laboratoryo
1. 100 ml na pagsukat ng flask - 1 pc.
2. 50 ml na pagsukat ng flask - 6 na mga PC.
3. Pagsukat ng pipette para sa 5 ml - 1 pc.
4. Kemikal na baso para sa 200-250 ml - 1 pc.
5. Kemikal na baso 50 ML - 2 mga PC.
6. Mga Aklat - 1 pc.
7. Funnel - 1 pc.
8. Glass stick - 1 pc.
9. Paghuhugas ng bote para sa 250 o 500 ml - 1 pc.
Mga device
2. Indicator electrode, fluoride-selective. Bago gamitin, ang fluoride electrode ay pinananatili sa isang 0.01 mol/l sodium fluoride solution sa loob ng 1-2 oras.
3. Reference electrode, auxiliary laboratory silver chloride EVL-IMZ o katulad nito. Bago gamitin, ang silver-silver chloride electrode ay pinupuno sa gilid na butas na may puro ngunit hindi puspos, humigit-kumulang 3 mol/l, solusyon ng potassium chloride. Kapag gumagamit ng isang puspos na solusyon ng potassium chloride, ang pagkikristal ng asin ay posible nang direkta malapit sa contact zone ng elektrod na may solusyon na sinusukat, na pumipigil sa pagpasa ng kasalukuyang at humahantong sa hindi maibabalik na mga pagbabasa ng aparatong pagsukat. Matapos punan ang elektrod ng isang 3 mol/l potassium chloride solution, ang butas sa gilid ay sarado na may rubber stopper, ang elektrod ay inilubog sa isang potassium chloride solution na may parehong konsentrasyon at pinananatili sa solusyon na ito sa loob ng ~48 oras. ang plug mula sa gilid na butas ng elektrod ay dapat alisin. Ang rate ng daloy ng potassium chloride solution sa pamamagitan ng electrolytic key ng electrode sa temperatura na 20±5 °C ay 0.3-3.5 ml/araw.
4. Isang tripod para sa pag-secure ng dalawang electrodes.
5. Magnetic stirrer.
Iba pang mga materyales
1. Mga piraso ng filter na papel 3 5 cm.
2. Graph paper 912 cm.
3. Tagapamahala.
Ang kakanyahan ng gawain
Ang pagpapasiya ng fluoride ion sa pamamagitan ng direktang potentiometry ay batay sa pagsukat ng electromotive force ng isang galvanic cell, kung saan ang indicator electrode ay isang fluoride-selective electrode, at ang reference electrode ay silver chloride o calomel, bilang isang function ng konsentrasyon ng fluoride ions. sa solusyon.
Ang sensitibong bahagi ng fluoride electrode (Larawan 3-9) ay isang lamad na gawa sa isang kristal ng lanthanum(III) fluoride na isinaaktibo ng europium(II).
kanin. 3-9. Diagram ng fluoride-selective electrode: 1 - solong kristal na lamad 
2 - panloob na kalahating selula (karaniwan ay pilak klorido-
ny); 3 - panloob na solusyon na may patuloy na aktibidad ng ion (0.01 mol / l imol / l); 4 - katawan ng elektrod; 5 - wire para sa pagkonekta ng elektrod sa aparatong pagsukat
Ang potensyal ng equilibrium ng fluoride electrode alinsunod sa Nernst equation para sa anion-selective electrodes ay depende sa aktibidad (konsentrasyon) ng fluoride ion sa solusyon:
(19) o sa 25 °C:
(20)
nasaan ang karaniwang potensyal ng fluoride electrode, V; 
-
ayon sa pagkakabanggit, aktibidad, koepisyent ng aktibidad, molar na konsentrasyon ng fluoride ion sa solusyon.
Ang unang termino sa kanang bahagi ng equation (20) ay isang pare-parehong halaga. Para sa mga solusyon na may humigit-kumulang kaparehong lakas ng ionic, ang koepisyent ng aktibidad ng fluoride ion, at samakatuwid ang pangalawang termino sa kanang bahagi ng equation (20), ay pare-pareho din ang halaga. Pagkatapos ang Nernst equation ay maaaring katawanin bilang:
E= const - 0.0591gc (F -) = const + 0.059pF, (21)
kung saan ang pF = -1gc(F -) ay isang indicator ng konsentrasyon ng fluoride ion sa solusyon.
Kaya, kapag pare-pareho ang lakas ng ionic mga solusyon, ang potensyal ng balanse ng fluoride electrode ay linearly na nakasalalay sa konsentrasyon ng fluoride ion. Ang pagkakaroon ng naturang pag-asa ay ginagawang posible upang matukoy ang konsentrasyon ng fluoride ion gamit ang isang calibration graph, na naka-plot sa mga coordinate 
para sa isang serye ng mga karaniwang solusyon ng sodium fluoride, katulad ng komposisyon at lakas ng ionic sa solusyon na sinusuri.
Ang fluoride electrode ay ginagamit sa hanay ng pH na 5-9, dahil sa pH< 5 наблюдается неполная ионизация или образование 
at sa pH > 9 - pakikipag-ugnayan ng materyal na elektrod sa hydroxydione:
Upang mapanatili ang isang pare-parehong halaga ng pH at lumikha ng isang pare-parehong lakas ng ionic sa mga standard at pagsubok na solusyon, isang buffer solution (halimbawa, acetate o citrate) ay karaniwang ginagamit. Kapag pinag-aaralan ang mga solusyon na may kumplikadong komposisyon ng asin, nagsisilbi rin ang buffer solution upang maalis ang nakakasagabal na impluwensya ng mga extraneous na cation sa pamamagitan ng pagbubuklod sa mga ito sa matatag na acetate, citrate o iba pang kumplikadong compound. Para sa parehong layunin, ang mga karagdagang complexing reagents (halimbawa, EDTA) ay ipinapasok sa buffer solution.
Ang selectivity ng pagpapasiya gamit ang isang fluoride electrode ay napakataas; Tanging ang mga hydroxide ions at ang ilang mga kasyon na nakakasagabal sa fluoride ion ay bumubuo ng mas matatag na kumplikadong mga compound kaysa sa mga bahagi ng buffer solution. 
Ang hanay ng mga nakikitang konsentrasyon ng fluoride ion ay napakalawak: mula 10 -6 hanggang 1 mol/l; ang porsyento ng error ng pagpapasiya ay ±2%.
Ang fluoride selective electrode ay malawakang ginagamit sa pagsusuri ng iba't ibang bagay: inuming tubig, mga parmasyutiko, biological na materyales, kontrol sa kontaminasyon kapaligiran atbp.
Dahil sa gawaing ito sinusuri namin ang mga solusyon sa sodium fluoride na hindi naglalaman ng mga dayuhang ions, maaaring tanggalin ang isang buffer solution. Sa kasong ito, dapat asahan ng isang tao ang isang bahagyang paglihis ng graph ng pagkakalibrate mula sa linear dependence, dahil sa mga karaniwang solusyon, na may pagtaas ng konsentrasyon ng fluoride ion, ang lakas ng ionic ay tumataas, at ang koepisyent ng aktibidad ng fluoride ion ay hindi nananatiling pare-pareho.
Order sa trabaho
1. (tingnan ang Appendix 1).
2. Pamilyar sa layunin, prinsipyo ng pagpapatakbo at "Mga tagubilin sa pagpapatakbo para sa universal ion meter EV-74" (o isang katulad na aparato) (tingnan ang mga apendise 2, 3).
3.
PANSIN! Kasama sa gawaing ito ang paggamit ng EV-74 type ion meter. Kapag gumagamit ng mga device ng ibang uri, kinakailangang magbigay ng karagdagang paglalarawan ng mga ito.
3.1. Ang isang galvanic cell ay binuo mula sa isang fluoride-selective indicator electrode at isang silver-silver chloride reference electrode.
PANSIN! Kapag nagtatrabaho sa mga electrodes na pumipili ng ion, dapat gawin ang pangangalaga na hindi makapinsala sa gumaganang ibabaw ng elektrod - ang lamad, na dapat na makinis, walang mga gasgas o deposito.
Bago ang pag-install, ang fluoride electrode ay inalog nang malakas bilang medikal na thermometer, hawak ito sa isang patayong posisyon na may lamad pababa. Ginagawa ito upang alisin ang mga bula ng hangin na hindi nakikita mula sa labas, na maaaring mabuo sa pagitan ng ibabaw ng lamad at ng panloob na solusyon ng elektrod (tingnan ang Fig. 3-9) at humantong sa kawalang-tatag ng mga pagbabasa ng aparatong pagsukat.
Ang fluoride electrode ay naayos sa isang stand sa tabi ng reference electrode.
PANSIN! Ang mga may hawak na idinisenyo upang hawakan ang mga electrodes sa rack ay karaniwang na-pre-install nang maayos; Hindi inirerekomenda na baguhin ang kanilang posisyon. Upang ayusin ang fluoride electrode o baguhin ang solusyon sa cell, kailangan mo munang maingat na alisin ang magnetic stirrer mula sa ilalim ng cell.
Kapag naka-fasten, ang fluoride electrode ay dinadala sa tripod leg mula sa ibaba upang ang ibabang dulo nito ay mapula sa ibabang dulo ng reference electrode. Ang elektrod ay konektado sa ion meter sa pamamagitan ng "Pagsusukat" na socket na matatagpuan sa likurang panel ng aparato (Appendix 3, sugnay 1.1). Ang reference na electrode ay dapat na konektado sa ion meter sa pamamagitan ng "Aux."
Ang mga electrodes ay paulit-ulit na hugasan ng distilled water mula sa isang washing machine sa isang baso na may kapasidad na 200-250 ml, pagkatapos nito ang isang baso na may kapasidad na 50 ml na may distilled water ay inilalagay sa ilalim ng mga electrodes, na inilalagay sa gitna ng ang magnetic stirrer table. Ang wastong naayos na mga electrodes ay hindi dapat hawakan ang mga dingding at ibaba
salamin, pati na rin ang isang magnetic rod, na pagkatapos ay ginagamit upang paghaluin ang solusyon.
3.2. Ang ion meter ay konektado sa network sa ilalim ng pangangasiwa ng isang guro, na ginagabayan ng mga tagubilin sa pagpapatakbo para sa device (Appendix 3, mga talata 1.2-1.7). Hayaang magpainit ang device sa loob ng 30 minuto.
4. Paghahanda ng isang karaniwang 0.1000 mol/l sodium fluoride solution. Kalkulahin sa pinakamalapit na 0.0001 g ang masa ng isang sample ng sodium fluoride na kinakailangan upang maghanda ng 100 ml ng isang 0.1000 mol/l na solusyon ayon sa formula:
saan s, - ayon sa pagkakabanggit, ang molar na konsentrasyon (mol / l) at dami (l) ng isang karaniwang solusyon ng sodium fluoride - molar mass ng sodium fluoride, g / mol.
Sa isang analytical na balanse na may katumpakan na ±0.0002 g, timbangin muna ang isang malinis at tuyo na prasko, at pagkatapos ay timbangin ang isang bahagi ng grado ng reagent sa prasko na ito. sodium fluoride, ang masa nito ay dapat na tumpak na kalkulahin.
Ang sample na kinuha ay inililipat sa dami sa isang 100 ml volumetric flask sa pamamagitan ng isang tuyong funnel, hinuhugasan ang mga particle ng asin mula sa mga dingding ng bote at funnel gamit ang isang acetate buffer solution (pH ~ 6). Ang solusyon mula sa bote ay ibinubuhos sa prasko gamit ang isang basong baras, na nakahilig sa gilid ng bote. Makamit ang kumpletong paglusaw ng asin, pagkatapos kung saan ang dami ng solusyon ay nababagay sa marka ng prasko na may buffer solution. Ang mga nilalaman ng prasko ay hinalo.
5. Paghahanda ng isang serye ng mga karaniwang solusyon ng sodium fluoride na may pare-parehong lakas ng ionic. Ang isang serye ng mga karaniwang solusyon na may mga konsentrasyon ng fluoride ion na katumbas ng 10 -2, 10 -3, 10 -4, 10 -5 at 10 -6 mol/l ay inihanda sa 50 ml volumetric flasks mula sa karaniwang 0.1000 mol/l sodium solution fluoride sa pamamagitan ng serial dilution na may buffer solution.
Kaya, upang maghanda ng 10 -2 mol/l solution, ilagay ang 5 ml ng 0.1000 mol/l sodium fluoride solution sa isang 50 ml volumetric flask, pagkatapos banlawan ang pipette na may maliit na halaga ng solusyon na ito 2-3 beses, ayusin ang volume. ng solusyon sa marka na may buffer solution , ang mga nilalaman ng prasko ay halo-halong. Sa parehong paraan, ang isang 10 -3 mol/l na solusyon ay inihanda mula sa isang 10 -2 mol/l na solusyon, atbp. hanggang 10 -6 mol/l sodium fluoride solution.
6. Pagsukat ng electromotive force ng isang galvanic cell bilang isang function ng fluoride ion concentration. Ang mga inihandang karaniwang solusyon ay sunud-sunod na inilalagay sa isang beaker na may kapasidad na 50 ML.
sodium fluoride, simula sa pinakanatunaw, pagkatapos banlawan ang baso gamit ang solusyon na sinusukat ng 2-3 beses. Maingat na tuyo ang ibabaw ng fluoride at silver chloride electrodes na may filter na papel, pagkatapos nito ang mga electrodes ay nahuhulog sa solusyon na sinusukat, ang magnetic rod ay binabaan at ang cell ay naka-install sa gitna ng magnetic stirrer table. Kung inutusan ng guro, buksan ang gilid na butas ng silver chloride electrode sa pamamagitan ng pagtanggal ng rubber plug mula dito. I-on ang magnetic stirrer at sukatin ang EMF ng elemento (positibong potensyal ng fluoride electrode) gamit ang EV-74 ion meter sa isang makitid na saklaw ng pagsukat - 14 gaya ng ipinahiwatig sa Appendix 3, pp. 2.1-2.5. Ang mga resulta ng pagsukat ay ipinasok sa talahanayan. 3-10.
Talahanayan 3-10. Mga resulta ng pagsukat ng electromotive force ng isang galvanic cell bilang isang function ng fluoride ion concentration
7. Pagbuo ng isang calibration graph. Ayon sa talahanayan. 3-10, bumuo ng isang calibration graph sa graph paper, na inilalagay ang konsentrasyon ng fluoride ion sa x-axis at ang EMF ng elemento sa millivolts sa y-axis. (E, mV). Kung ang pagtitiwala (21) ay nasiyahan, pagkatapos ay isang tuwid na linya ay nakuha, ang padaplis ng anggulo ng pagkahilig kung saan sa abscissa axis ay 59±2 mV (sa 25 °C). Ang graph ay idinidikit sa notebook ng laboratoryo.
8. Pagpapasiya ng nilalaman ng fluoride ion sa nasuri na solusyon gamit ang isang graph ng pagkakalibrate. Ang solusyon sa pagsubok na naglalaman ng fluoride ion ay nakuha mula sa guro sa isang 50 ml volumetric flask. Ang dami ng solusyon ay nababagay sa marka gamit ang acetate buffer solution. Ang mga nilalaman ng prasko ay halo-halong at sa nagresultang solusyon ay sinusukat ang EMF ng isang elemento na binubuo ng fluoride at silver chloride electrodes.
Sa dulo ng mga sukat, isara ang butas ng silver chloride electrode na may rubber stopper at patayin ang device, gaya ng ipinahiwatig sa Appendix 3, clause 2.6.
Gamit ang graph ng pagkakalibrate, ang tagapagpahiwatig ng konsentrasyon ng fluoride ion na tumutugma sa emf ng elemento sa nasuri na solusyon ay matatagpuan, pagkatapos ay tinutukoy ang konsentrasyon ng molar at ang nilalaman ng fluoride ion sa solusyon ay kinakalkula gamit ang formula:
saan 
- titer ng fluoride ion sa nasuri na solusyon, g/ml; - molar-
aktwal na konsentrasyon ng fluoride ion na natagpuan gamit ang isang calibration graph, mol/l; 
- molar mass ng fluoride ion, g/mol.
Ang titer ay kinakalkula na may katumpakan ng tatlong makabuluhang figure.
9. Pagtukoy sa nilalaman ng fluoride ion sa nasuri na solusyon gamit ang equation ng calibration graph. Ang halaga ng pF para sa solusyon na sinusuri ay matatagpuan gamit ang equation ng calibration graph, na tila mas tumpak kaysa sa paggamit ng calibration graph. Ang equation na ito ay mukhang:
saan 
mga kadena na may solusyon sa pagsubok 
;
mga circuit sa = 0 -
segment na pinutol ng isang tuwid na linya kasama ang ordinate axis 
;
- padaplis ng anggulo
slope ng tuwid na linya sa abscissa axis:
saan n- bilang ng mga karaniwang solusyon. kaya:
Ang pagkakaroon ng natukoy ayon sa iskedyul at kinakalkula 
umasa
ayon sa formula:
Pagkatapos ang konsentrasyon ng molar ay tinutukoy at ang nilalaman ng fluoride ion sa solusyon ay kinakalkula gamit ang formula na ibinigay sa itaas.
Mga tanong sa seguridad
1. Pangalanan ang mga bahagi ng isang galvanic cell na ginamit upang matukoy ang konsentrasyon (aktibidad) ng fluoride ion sa solusyon sa pamamagitan ng direktang potentiometry.
2. Anong relasyong pangmatematika ang sumasailalim sa pagtukoy ng konsentrasyon (aktibidad) ng fluoride ion sa solusyon sa pamamagitan ng direktang potentiometry?
3. Ilarawan ang disenyo ng fluoride selective electrode. Sa anong mga kadahilanan nakasalalay ang potensyal nito?
4. Bakit kailangang lumikha ng parehong lakas ng ionic sa nasuri at karaniwang mga solusyon kapag tinutukoy ang konsentrasyon ng fluoride ion sa pamamagitan ng direktang potentiometry?
5. Anong pH range ang pinakamainam para sa pagtukoy ng fluoride ion gamit ang fluoride selective electrode?
6. Kapag tinutukoy ang fluoride ion sa mga solusyon na may kumplikadong komposisyon ng asin, paano mo pinapanatili ang pinakamainam na halaga ng pH at pare-pareho ang lakas ng ionic?
7. Anong mga ion ang nakakasagabal sa pagtukoy ng fluoride ion sa solusyon gamit ang fluoride-selective electrode? Paano inaalis ang kanilang mga nakakasagabal na impluwensya?
8. Ilista ang mga pangunahing yugto ng pagtukoy ng konsentrasyon ng fluoride ion sa isang solusyon sa pamamagitan ng potentiometric na pamamaraan gamit ang isang calibration graph.
9. Sa anong mga coordinate nabuo ang graph ng pagkakalibrate kapag tinutukoy ang konsentrasyon ng fluoride ion sa pamamagitan ng direktang potentiometry?
10. Ano ang dapat na angular coefficient (tangent ng anggulo ng inclination) ng calibration graph na naka-plot sa mga coordinate? 
, para sa mga karaniwang solusyon ng sodium fluoride na may parehong lakas ng ionic sa 25 °C?
11. Paano kalkulahin ang konsentrasyon ng fluoride ion sa isang solusyon gamit ang data mula sa isang calibration graph na naka-plot sa mga coordinate 
, kung ang emf ng elemento sa nasuri na solusyon ay kilala?
12. Paano maghanda ng isang karaniwang solusyon mula sa isang mala-kristal na substansiya ng sodium fluoride na may isang konsentrasyon na eksaktong katumbas ng isang ibinigay, halimbawa 0.1000 mol/l?
13. Paano maghanda ng karaniwang solusyon ng sodium fluoride mula sa mas puro solusyon?
14. Pangalanan ang hanay ng mga natukoy na konsentrasyon at ang porsyento ng error sa pagtukoy ng fluoride ion gamit ang fluoride-selective electrode gamit ang calibration graph method.
15. Pangalanan ang mga lugar ng paglalagay ng fluoride-selective electrode.
Aralin 2. Potentiometric titration
Kailangang malaman bago ang klase
1. Ang prinsipyo ng mga pamamaraan ng pagsusuri ng potentiometric. Nernst equation. Mga uri ng mga pamamaraan ng pagsusuri ng potentiometric.
2. Schematic diagram ng isang setup para sa potentiometric titration.
3. Indicator electrodes na ginagamit sa potentiometric titration depende sa uri ng titration reaction; sangguniang mga electrodes.
4. Mga pamamaraan para sa pagtukoy ng equivalence point sa potentiometric titration.
5. Mga kalamangan ng potentiometric titration kaysa titrimetric analysis na may visual na indikasyon ng equivalence point.
6. Ang kakanyahan ng pagpapasiya ng novocaine sa pamamagitan ng potentiometric titration.
Para sa aralin dapat kaya mo
1. Ihanda ang test solution sa pamamagitan ng pagtunaw ng sample ng test sample na may tumpak na kilalang masa.
2. Kalkulahin ang mass fraction ng substance sa nasuri na sample batay sa mga resulta ng titration.
3. Isulat ang equation ng reaksyon na nagaganap sa panahon ng titration.
Mga tanong sa pagsusulit sa sarili
1. Anong prinsipyo ang pinagbabatayan ng potentiometric titration method?
2. Anong equation ang nagpapahayag ng pag-asa ng potensyal ng elektrod sa konsentrasyon (aktibidad) ng mga potensyal na pagtukoy ng mga bahagi sa solusyon?
3. Anong electrochemical parameter ang sinusukat kapag tinutukoy ang isang substance sa pamamagitan ng potentiometric titration?
4. Tukuyin ang mga konseptong "indicator electrode" at "reference electrode".
5. Ano ang dahilan ng matinding pagbabago sa electromotive force ng galvanic cell (potensyal ng indicator electrode) sa titrated solution malapit sa equivalence point?
6. Pangalanan ang mga kilalang pamamaraan para sa pagtukoy ng equivalence point batay sa data ng potentiometric titration.
7. Para sa anong uri ng mga kemikal na reaksyon ang maaaring gamitin ang potentiometric titration method? Anong mga electrodes ang ginagamit para dito?
8. Ano ang bentahe ng potentiometric titration kaysa titrimetric analysis na may visual na indikasyon ng equivalence point?
9. Pangalanan ang hanay ng mga natukoy na konsentrasyon at ang porsyento (kamag-anak) na error sa pagtukoy ng sangkap sa pamamagitan ng paraan ng potentiometric titration.
10. Anong kemikal na reaksyon ang sumasailalim sa pagpapasiya ng isang sangkap na naglalaman ng pangunahing aromatic amino group sa pamamagitan ng nitritometric titration? Ano ang mga kondisyon para dito? Mga indicator na ginamit?
11. Anong prinsipyo ang pinagbabatayan ng pagpapasiya ng novocaine sa pamamagitan ng potentiometric titration? Ilista ang mga pangunahing yugto ng pagsusuri.
Laboratory work "Pagpapasiya ng mass fraction ng novocaine sa gamot"
Layunin ng gawain
Alamin kung paano gamitin ang potentiometric titration method para sa quantitative determination ng isang substance.
Mga target
1. Tinatayang potentiometric titration ng novocaine na may sodium nitrite solution.
2. Tumpak na potentiometric titration ng novocaine na may sodium nitrite solution.
3. Paghahanap ng dulong punto ng potentiometric titration.
4. Pagkalkula ng mass fraction ng novocaine sa gamot.
Materyal na suporta
Mga reagents
1. Sodium nitrite, karaniwang ~0.1 mol/l na solusyon.
2. Novocaine, pulbos.
3. Potassium bromide, pulbos.
4. Puro hydrochloric acid (= 1.17 g/ml).
5. Distilled water. Mga babasagin sa laboratoryo
1. 100 ml volumetric flask.
2. 20 ml volumetric flask.
3. 25 ml burette.
4. 20 ml na panukat na silindro.
5. 100 ML ng pagsukat ng silindro.
6. Titration glass 150 ml.
7. Mga Aklat.
8. Funnel.
9. Banlawan para sa 250 o 500 ml.
Mga device
1. Universal ion meter EV-74 o katulad nito.
2. Platinum indicator electrode ETPL-01 M o katulad.
3. Reference electrode, auxiliary laboratory silver chloride EVL-1MZ o katulad nito.
Paghahanda ng isang silver chloride electrode para sa operasyon - tingnan sa itaas, nakaraang gawain sa laboratoryo.
4. Isang stand para sa pag-secure ng dalawang electrodes at isang buret.
5. Magnetic stirrer.
6. Analytical balanse na may timbang.
7. Technochemical scale na may timbang.
Iba pang mga materyales: tingnan ang "Suporta sa materyal" sa nakaraang gawain.
Ang kakanyahan ng gawain
Ang potentiometric titration ay batay sa indikasyon ng equivalence point sa pamamagitan ng isang matalim na pagbabago (jump) sa potensyal ng indicator electrode sa panahon ng proseso ng titration.
Upang matukoy ang novocaine, isang sangkap na naglalaman ng isang pangunahing aromatic amino group, ang nitritometric titration method ay ginagamit, ayon sa kung saan ang novocaine ay titrated na may standard na 0.1 mol/l solution ng sodium nitrite sa isang hydrochloric acid solution sa pagkakaroon ng potassium bromide (accelerates ang reaksyon) sa temperatura na hindi hihigit sa 18-20 °C. Sa ilalim ng ganitong mga kondisyon, ang reaksyon ng titration ay nagpapatuloy nang dami at medyo mabilis:
Ang pag-unlad ng reaksyon ng diazotization ay sinusubaybayan gamit ang isang platinum indicator electrode, na kung saan, ipinares sa isang angkop na reference electrode (silver chloride o calomel), ay inilubog sa isang titrated solution, at ang electromotive force ay sinusukat. 
elemento depende
depende sa dami ng idinagdag na titrant
Ang potensyal ng indicator electrode ayon sa Nernst equation ay depende sa konsentrasyon (activity) ng mga substance na kasangkot sa titration reaction. Malapit sa equivalence point (PE), ang konsentrasyon ng mga potensyal na pagtukoy ng mga sangkap ay nagbabago nang husto, na sinamahan ng isang matalim na pagbabago (jump) sa potensyal ng indicator electrode. Ang EMF ng elemento ay tinutukoy ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng indicator electrode at ng reference electrode. Dahil ang potensyal ng reference electrode ay nananatiling pare-pareho, ang pagtalon sa potensyal ng indicator electrode ay nagdudulot ng matalim na pagbabago sa EMF ng cell, na nagpapahiwatig ng tagumpay ng TE. Para sa higit na katumpakan sa pagtukoy ng TE, ang titrant ay idinagdag nang patak-patak sa dulo ng titration.
Ang mga graphical na pamamaraan, kadalasang ginagamit upang mahanap ang TE, ay halos hindi ipinapayong gamitin sa kasong ito, dahil ang titration curve ay naka-plot sa mga coordinate 
, walang simetrya na nauugnay sa TE; Medyo mahirap mag-install ng mga FC na may sapat na mataas na katumpakan.
Ang porsyento ng error sa pagtukoy ng novocaine sa gamot sa pamamagitan ng potentiometric titration ay hindi lalampas sa 0.5%.
Katulad ng pagpapasiya ng novocaine sa pamamagitan ng potentiometric titration, maraming iba pang mga organic compound at gamot na naglalaman ng pangunahing aromatic amino group ay maaaring matukoy, halimbawa, sulfacyl, norsulfazole, derivatives ng n-aminobenzoic acid, atbp.
Tandaan. Ang reaksyon ng diazotization ay nagpapatuloy nang dahan-dahan. Ang bilis ng paglitaw nito ay naiimpluwensyahan ng iba't ibang mga kadahilanan. Ang pagtaas ng acidity ay humahantong sa pagbaba sa rate ng reaksyon, kaya kapag nagti-titrate, subukang maiwasan ang isang malaking labis. hydrochloric acid. Upang mapabilis ang reaksyon, ang potassium bromide ay idinagdag sa pinaghalong reaksyon. May karaniwang epekto ang temperatura
sa rate ng reaksyon: ang pagtaas ng temperatura ng 10 °C ay humahantong sa pagtaas ng rate ng humigit-kumulang 2 beses. Gayunpaman, ang titration, bilang panuntunan, ay isinasagawa sa isang temperatura na hindi mas mataas kaysa sa 18-20 °C, at sa maraming mga kaso kahit na mas mababa, kapag ang pinaghalong reaksyon ay pinalamig sa 0-10 °C, dahil ang mga diazo compound ay nabuo bilang isang ang resulta ng reaksyon ay hindi matatag at nabubulok sa mas mataas na temperatura.
Ang titration gamit ang reaksyon ng diazotization ay isinasagawa nang dahan-dahan: una sa isang rate ng 1-2 ml / min, at sa dulo ng titration - 0.05 ml / min.
Order sa trabaho
PANSIN! Ang gawaing ito ay nagbibigay para sa paggamit ng EV-74 universal ion meter. Kapag gumagamit ng mga device ng ibang uri, kinakailangang ilarawan din ang mga ito sa mga alituntunin sa laboratoryo.
1. Panimula sa "Mga Tagubilin sa Kaligtasan para sa Paggawa gamit ang mga Electrical Appliances"(tingnan ang Appendix 1).
2. Panimula sa layunin, prinsipyo ng pagpapatakbo at "Mga tagubilin sa pagpapatakbo para sa EV-74 universal ion meter"(tingnan ang Appendice 2, 3) o katulad na aparato.
3. Inihahanda ang ion meter para sa mga sukat.
3.1. Ang isang galvanic cell ay binuo mula sa isang platinum indicator electrode at isang silver-silver chloride reference electrode.
Ang platinum electrode ay naayos sa isang stand sa tabi ng reference electrode.
PANSIN! Ang mga may hawak na idinisenyo upang hawakan ang mga electrodes at buret sa stand ay karaniwang naka-install sa angkop na paraan. Hindi inirerekomenda na baguhin ang kanilang posisyon. Upang ayusin ang platinum electrode o baguhin ang solusyon sa cell, kailangan mo munang maingat na alisin ang magnetic stirrer mula sa ilalim ng cell.
Upang ma-secure ito, ang platinum electrode ay ipinasok sa tripod leg mula sa ibaba upang ang ibabang dulo nito ay bahagyang mas mataas (mga 0.5 cm) kaysa sa ibabang dulo ng reference electrode. Ang indicator electrode ay konektado sa ion meter sa pamamagitan ng "Measure" socket na matatagpuan sa rear panel ng device (tingnan ang Appendix 3, clause 1.1). Ang reference na electrode ay dapat na konektado sa ion meter sa pamamagitan ng "Aux."
Ang mga electrodes ay paulit-ulit na hinuhugasan ng distilled water mula sa isang washing machine sa ibabaw ng 200-250 ml beaker, pagkatapos kung saan ang isang 150 ml beaker na may distilled water ay inilalagay sa ilalim ng mga electrodes, na inilalagay sa gitna ng magnetic stirrer table. Ang wastong naayos na mga electrodes ay hindi dapat hawakan ang mga dingding at ilalim ng salamin, pati na rin ang magnetic rod, na pagkatapos ay ginagamit upang paghaluin ang solusyon.
3.2. Ang ion meter ay konektado sa network sa ilalim ng pangangasiwa ng isang guro, ginagabayan ng mga tagubilin sa pagpapatakbo para sa device (Appendix 3, mga talata 1.2-1.7). Hayaang magpainit ang device sa loob ng 30 minuto.
4. Paghahanda ng nasuri na solusyon sa novocaine. Maghanda ng humigit-kumulang 0.05 mol/l solution ng novocaine sa 2 mol/l hydrochloric acid solution. Upang gawin ito, humigit-kumulang 0.9 g ng gamot (ang sample ay tinimbang sa isang bote na tumitimbang sa isang analytical na balanse na may katumpakan na ± 0.0002 g) ay inilalagay sa isang 100 ml volumetric flask, 20-30 ml ng distilled water at 16.6 ml ng puro hydrochloric acid solution ay idinagdag ( = 1.17 g/ml). Ang halo ay hinalo hanggang ang gamot ay ganap na matunaw, ang dami ng solusyon ay nababagay sa marka na may distilled water, at ang mga nilalaman ng flask ay halo-halong.
5. Tinatayang titration. Ang 20 ml ng nasuri na solusyon ng novocaine ay inilalagay sa isang 150 ml na baso na may pipette, 60 ml ng distilled water ay idinagdag gamit ang isang silindro at mga 2 g ng potassium bromide. Ang mga electrodes - indicator platinum at auxiliary silver chloride - ay inilubog sa titrated solution, ang magnetic rod ay ibinababa at ang cell ay naka-install sa gitna ng magnetic stirrer table. Kung inutusan ng guro, buksan ang gilid na butas ng silver chloride electrode sa pamamagitan ng pagtanggal ng rubber plug mula dito. Ang isang 25 ML burette ay puno ng isang karaniwang 0.1 mol/l sodium nitrite na solusyon at sinigurado sa isang stand upang ang ibabang dulo ng buret ay maibaba sa baso 1-2 cm sa ibaba ng gilid nito. I-on ang magnetic stirrer. Ang paghalo ay hindi itinitigil sa buong proseso ng titration.
Naka-on ang device sa millivoltmeter mode para sukatin ang mga positibong potensyal (+mV). Sa panahon ng tinatayang titration, ang EMF ng system ay sinusukat sa isang malawak na hanay (-119) gaya ng ipinahiwatig sa Appendix 3, pp. 2.1-2.5, ang titrant solution ay idinagdag sa 1 ml na mga bahagi, sa bawat oras na sinusukat ang EMF ng system pagkatapos maabot ng pagbabasa ng device ang isang matatag na halaga.
Obserbahan ang isang matalim na pagbabago sa EMF (titration jump), at pagkatapos ay magdagdag ng isa pang 5-7 ml ng titrant sa 1 ml na mga bahagi at siguraduhin na mayroong bahagyang pagbabago sa sinusukat na halaga. Sa pagtatapos ng titration, patayin ang magnetic stirrer. Ang mga resulta ng pagsukat ay ipinasok sa talahanayan. 3-11.
Batay sa mga resulta ng tinatayang titration, ang dami ng titrant ay tinutukoy, pagkatapos ng pagdaragdag kung saan ang isang tumalon sa titration ay sinusunod. Ang volume na ito ay itinuturing na malapit sa titration endpoint volume (ETP).
Sa ibinigay na talahanayan 3-11 halimbawa, ang dami ng titrant na ginugol sa tinatayang titration ay 11 ml.
Talahanayan 3-11. Tinatayang titration (halimbawa)
Batay sa mga resulta ng tinatayang titration, ang isang titration curve ay binuo sa mga coordinate Pansinin ang asymmetrical na katangian ng curve, na nagpapahirap sa pagtukoy ng CTT sa graphic na may sapat na katumpakan.
6. Tumpak na titration. Ang isang bagong bahagi ng nasuri na solusyon ng novocaine, distilled water, at potassium bromide sa parehong dami tulad ng sa tinatayang titration ay inilalagay sa isang malinis na 150 ml na baso. Ang mga electrodes, na dati nang hinugasan ng distilled water, ay inilubog sa solusyon, ang magnetic rod ay binabaan at ang magnetic stirrer ay nakabukas. Sa tumpak na titration, ang pagsukat ng EMF ay isinasagawa sa isang makitid na hanay (49) gaya ng ipinahiwatig sa Appendix 3, talata 2.5.
Una, ang isang volume ng titrant ay idinagdag sa titrated solution sa bilis na 1 ml/min, na dapat ay 1 ml na mas mababa kaysa sa volume na ginugol sa tinatayang titration, pagkatapos kung saan ang EMF ng elemento ay sinusukat. Sa halimbawang ibinigay, ang dami ng idinagdag na titrant ay: 11 - 1 = 10 ml.
Pagkatapos ang titrant ay idinagdag sa mga bahagi ng 2 patak, sa bawat oras na pagsukat ng EMF pagkatapos maabot ng pagbabasa ng instrumento ang isang matatag na halaga. Pagmasdan ang isang matalim na pagbabago sa EMF (titration jump), at pagkatapos ay ipagpatuloy ang titration sa mga bahagi ng 2 patak at siguraduhin na mayroong pagbaba at bahagyang pagbabago Sa pagtatapos ng titration, ang kabuuang dami ng idinagdag na titrant ay nabanggit na may katumpakan ng hundredths ng isang milliliter.
Patayin ang magnetic stirrer. Ang mga resulta ng titration ay naitala sa talahanayan. 3-12.
Ang tumpak na titration ay isinasagawa nang hindi bababa sa tatlong beses. Sa dulo ng mga sukat, isara ang butas ng silver chloride electrode na may rubber stopper at patayin ang device, gaya ng ipinahiwatig sa Appendix 3, clause 2.6.
7.
Pagkalkula ng resulta ng pagsusuri. Batay sa tumpak na data ng titration, kalkulahin muna ang volume ng isang drop at pagkatapos ay ang volume ng katumbas na titrant 
ayon sa mga formula:
kung saan ang dami ng titrant, pagkatapos ng pagdaragdag kung saan ang titration ay patuloy na patak ng drop, ml ay ang dami ng titrant sa dulo ng titration, ml; n- ang kabuuang bilang ng mga patak ng titrant na idinagdag;
Talahanayan 3-12. Tumpak na titration (halimbawa)
Halimbawa. Pagkalkula ayon sa data ng talahanayan. 3-12.
Ang dami ng titrant na ginugol sa titration ay tinutukoy para sa bawat i-th titration.
Mass fraction (sa porsyento) ng novocaine sa gamot 
kalkulahin
ay kinakalkula sa loob ng daang-daang porsyento gamit ang formula:
saan Sa- molar na konsentrasyon ng titrant: karaniwang sodium nitrite solution, mol/l; - dami ng titrant na ginugol sa i-th tumpak na titration, ml;
Dami ng isang aliquot ng novocaine solution, ml; - kabuuang dami ng nasuri na solusyon sa novocaine, ml; M- molar mass ng novocaine na katumbas ng 272.78 g/mol; m- bigat ng sample ng gamot na naglalaman ng novocaine, g.
Ang nakuha na mga halaga ng mass fraction ng novocaine sa gamot ay pinoproseso ng pamamaraan ng mga istatistika ng matematika, na nagpapakita ng resulta ng pagsusuri sa anyo ng isang agwat ng kumpiyansa para sa posibilidad ng kumpiyansa na 0.95.
Mga tanong sa seguridad
1. Ano ang prinsipyo ng pagtukoy ng novocaine sa pamamagitan ng potentiometric titration?
2. Anong kemikal na reaksyon ang sumasailalim sa pagtukoy ng novocaine sa pamamagitan ng potentiometric titration?
3. Anong mga electrodes ang maaaring gamitin upang subaybayan ang pag-unlad ng reaksyon ng diazotization sa panahon ng titration ng novocaine na may sodium nitrite solution?
4. Ano ang sanhi ng pagtalon sa EMF (tumalon sa potensyal ng indicator electrode) sa lugar ng equivalence point kapag ang novocaine ay titrated na may sodium nitrite solution?
5. Sa ilalim ng anong mga kondisyon nangyayari ang reaksyon ng diazotization (na may partisipasyon ng novocaine) sa dami at sapat na mabilis?
6. Sa anong bilis isinasagawa ang potentiometric titration ng novocaine na may sodium nitrite solution?
7. Ano ang hugis ng titration curve ng novocaine na may sodium nitrite solution, na naka-plot sa mga coordinate na "EMF - titrant volume"?
8. Maipapayo bang gumamit ng mga graphical na pamamaraan para sa pagtukoy ng equivalence point sa panahon ng potentiometric titration ng novocaine?
10. Ano ang porsyento (kamag-anak) na error sa pagtukoy ng novocaine sa gamot sa pamamagitan ng potentiometric titration?
11. Ano ang mga pakinabang ng potentiometric na paraan ng pagpapakita ng equivalence point kumpara sa visual na pamamaraan kapag tinutukoy ang novocaine sa pamamagitan ng nitritometric titration?
12. Anong mga sangkap ang maaaring matukoy sa pamamagitan ng potentiometric titration sa pamamagitan ng pagkakatulad sa pagpapasiya ng novocaine?
Appendix 1
Mga tagubilin sa kaligtasan para sa pagtatrabaho sa mga electrical appliances
Makipagtulungan sa mga device na hindi naka-ground;
Iwanan ang device na naka-on nang walang nag-aalaga;
Ilipat ang nakabukas na device;
Magtrabaho malapit sa bukas na kasalukuyang nagdadala ng mga bahagi ng device;
I-on at i-off ang device gamit ang basang mga kamay.
2. Kung sakaling mawalan ng kuryente, agad na patayin ang device.
3. Kung nasusunog ang mga wire o electrical appliances, dapat mong patayin kaagad ang kuryente at patayin ang apoy gamit ang dry fire extinguisher, isang asbestos blanket, buhangin, ngunit hindi sa tubig.
Appendix 2
Layunin at prinsipyo ng pagpapatakbo ng EV-74 universal ion meter
1. Layunin ng device
Ang EV-74 universal ion meter ay idinisenyo upang matukoy, kasama ng mga ion-selective electrodes, ang aktibidad (activity indicator - рХ) ng single- at double charged ions (halimbawa, 
, 
atbp.), pati na rin para sa pagsukat ng mga potensyal na redox (electromotive force) ng kaukulang mga sistema ng elektrod sa may tubig na solusyon mga electrolyte.
Ang ion meter ay maaari ding gamitin bilang isang high-resistance millivoltmeter.
2. Prinsipyo ng pagpapatakbo ng aparato
Ang operasyon ng ion meter ay batay sa conversion ng electromotive force ng electrode system sa isang direktang kasalukuyang proporsyonal sa sinusukat na halaga. Isinasagawa ang conversion gamit ang high-resistance na auto-compensation type converter.
Ang electromotive force ng electrode system ay inihambing sa kabaligtaran na pagbaba ng boltahe sa katumpakan ng resistensya R, kung saan dumadaloy ang kasalukuyang amplifier Ang boltahe na ibinibigay sa input ng amplifier ay:
Sa isang sapat na malaking pakinabang, ang boltahe ay naiiba nang kaunti sa puwersa ng electromotive, at dahil dito, ang kasalukuyang dumadaloy sa mga electrodes sa panahon ng proseso ng pagsukat ay napakaliit, at ang kasalukuyang dumadaloy sa paglaban R, proporsyonal puwersang electromotive sistema ng elektrod:
Sa pamamagitan ng pagsukat ng kasalukuyang gamit ang isang microammeter A, posible na matukoy at gayundin sa solusyon sa pagsubok.
Appendix 3
Mga tagubilin sa pagpapatakbo para sa EV-74 universal ion meter para sa pagsukat ng redox potentials (EMF) ng mga electrode system
Ang mga sukat ay maaaring isagawa kapwa sa millivolts at sa mga pX unit sa sukat ng instrumento. Kapag sinusukat ang EMF, walang ginawang pagwawasto para sa temperatura ng solusyon sa pagsubok.
1. Inihahanda ang EV-74 ion meter para sa mga sukat.
1.1. Piliin ang mga kinakailangang electrodes at i-secure ang mga ito sa isang tripod. Ang indicator electrode ay konektado sa "Measuring" socket. direkta o gamit ang adaptor plug, at ang reference na electrode sa "Aux." sa likod ng device. Ang mga electrodes ay hugasan at inilubog sa isang baso ng distilled water.
1.2. Tingnan kung naka-ground ang katawan ng device.
1.3. Itakda ang mechanical zero ng indicating device, kung saan, sa pamamagitan ng pagpihit ng zero corrector gamit ang screwdriver, itakda ang arrow sa zero (initial) mark ng scale.
1.4. Pindutin ang lower button na “t°” para piliin ang uri ng trabaho at ang upper button na “-119” para piliin ang measurement range.
1.5. Ikonekta ang device sa isang 220 V network gamit ang isang cord.
1.6. I-on ang device gamit ang toggle switch na "Network". Kapag ang boltahe ay inilapat, ang power-on na indication na mata ay umiilaw.
1.7. Ang aparato ay nagpainit sa loob ng 30 minuto.
2. Pagsukat ng mga potensyal na redox (EMF) ng mga sistema ng elektrod.
2.1. Ang mga electrodes ay nahuhulog sa isang baso na may solusyon sa pagsubok, na dati nang tinanggal ang labis na distilled water mula sa ibabaw ng mga electrodes na may filter na papel.
2.2. I-on ang magnetic stirrer.
2.3. Pindutin ang pindutan 
at isang pindutan para sa napiling hanay ng pagsukat.
2.4. Iwanan ang “anion | kasyon; +|-” kung ang mga positibong potensyal ay sinusukat, at pinindot kapag sinusukat ang mga negatibong potensyal.
2.5. Pahintulutan ang mga pagbabasa ng instrumento na tumira at basahin ang potensyal na halaga sa millivolts sa naaangkop na sukat ng instrumentong nagpapahiwatig, na i-multiply ang pagbabasa ng instrumento sa 100:
Kapag sumusukat sa isang malawak na hanay ng "-119", ang pagbabasa ay isinasagawa sa mas mababang sukat na may digitization mula -1 hanggang 19;
Kapag sumusukat sa isang makitid na hanay ng "-14", ang pagbabasa ay isinasagawa sa itaas na sukat na may digitization mula -1 hanggang 4;
Kapag sumusukat sa isa sa mga makitid na saklaw na "49", "914", "1419", ang pagbabasa ay isinasagawa sa itaas na sukat na may pag-digitize mula 0 hanggang 5, at ang pagbabasa ng aparato ay pinagsama sa halaga ng mas mababang limitasyon ng napiling hanay.
Halimbawa. Ang switch ng range ay nakatakda sa posisyong "49", at ang instrument needle ay nakatakda sa 3.25. Sa kasong ito, ang sinusukat na halaga ay: (4 + 3.25) . 100=725 mV.
2.6. Sa dulo ng mga sukat, pindutin ang "t°" at "-119" na mga button, i-off ang device gamit ang toggle switch na "Network" at idiskonekta ang device at ang magnetic stirrer mula sa network. Ang mga electrodes at ang magnetic stirrer rod ay hinuhugasan ng distilled water at ibibigay sa laboratory assistant.
Aralin 3. Coulometric analysisPrinsipyo ng pamamaraan
Coulometric analysis (coulometry) batay sa paggamit ng ugnayan sa pagitan ng masa m substance na nag-react sa panahon ng electrolysis sa isang electrochemical cell, at ang dami ng kuryenteng Q na dumaan sa electrochemical cell sa panahon ng electrolysis ng substance na ito lamang. Alinsunod sa pinag-isang batas ng electrolysis ni M. Faraday, ang masa m(sa gramo) na may kaugnayan sa dami ng kuryente Q(sa coulomb) ayon sa ratio:
(1)
saan M- molar mass ng sangkap na tumugon sa panahon ng electrolysis, g/mol; n- bilang ng mga electron na nakikilahok sa reaksyon ng elektrod; F= 96,487 C/mol - Numero ng Faraday.
Ang dami ng kuryente (sa coulomb) na dumaan sa isang electrochemical cell sa panahon ng electrolysis ay katumbas ng produkto ng electric current (sa amperes) at ang electrolysis time (sa mga segundo):
(2)
Kung ang halaga ng kuryente ay sinusukat, pagkatapos ay ayon sa (1) ang masa ay maaaring kalkulahin m. Ito ay totoo sa kaso kapag ang buong dami ng kuryente na dumaan sa electrochemical cell sa panahon ng electrolysis ay ginugol lamang sa electrolysis ng isang partikular na substance; gilid-
Ang mga prosesong ito ay dapat na hindi kasama. Sa madaling salita, ang kasalukuyang output (kahusayan) ay dapat na 100%.
Dahil, alinsunod sa pinagsamang batas ng electrolysis (1) ni M. Faraday, upang matukoy ang mass m (g) ng isang substance na nag-react sa panahon ng electrolysis, kinakailangang sukatin ang dami ng kuryente. Q, ginugol sa electrochemical transformation ng substance na tinutukoy, sa mga pendants, Ito ang dahilan kung bakit ang pamamaraan ay tinatawag na coulometry. Ang pangunahing gawain ng mga sukat ng coulometric ay upang matukoy ang dami ng kuryente nang tumpak hangga't maaari Q.
Ang pagsusuri ng Coulometric ay isinasagawa alinman sa mode na amperostatic (galvanostatic), i.e. na may pare-parehong electric current i= const, o sa isang kinokontrol na patuloy na potensyal ng gumaganang elektrod (potentiostatic coulometry), kapag ang electric current ay nagbabago (bumababa) sa panahon ng proseso ng electrolysis.
Sa unang kaso, upang matukoy ang dami ng kuryente Q ito ay sapat na upang sukatin ang oras ng electrolysis, direktang kasalukuyang bilang tumpak hangga't maaari at kalkulahin ang halaga Q ayon sa formula (2). Sa pangalawang kaso, ang halaga Q natutukoy sa pamamagitan ng pagkalkula o paggamit ng kemikal mga coulometer.
Mayroong direkta at hindi direktang coulometry (coulometric titration).
Direktang coulometry
Kakanyahan ng pamamaraan
Ang direktang coulometry sa pare-parehong kasalukuyang ay bihirang ginagamit. Mas madalas, ang coulometry ay ginagamit na may kontroladong patuloy na potensyal ng gumaganang elektrod o direktang potentiostatic coulometry.
Sa direktang potentiostatic coulometry, ang substance na tinutukoy ay direktang electrolyzed. Ang halaga ng kuryente na ginugol sa electrolysis ng sangkap na ito ay sinusukat, at ang masa ay kinakalkula gamit ang equation (1) m analyte.
Sa panahon ng proseso ng electrolysis, ang potensyal ng gumaganang elektrod ay pinananatiling pare-pareho, 
Anong mga device ang kadalasang ginagamit - mga potentiostat.
Patuloy na potensyal na halaga E ay paunang pinili batay sa pagsasaalang-alang sa curve ng kasalukuyang boltahe (polarization) na naka-plot sa "kasalukuyang" mga coordinate i- potensyal na E", nakuha sa ilalim ng parehong mga kondisyon kung saan isasagawa ang electrolysis. Karaniwang pumili
potensyal na halaga E, naaayon sa paglilimita sa kasalukuyang rehiyon para sa sangkap na tinutukoy at bahagyang lumampas sa potensyal na kalahating alon nito (sa pamamagitan ng ~0.05-0.2 V). Sa potensyal na halaga na ito, ang background electrolyte ay hindi dapat sumailalim sa electrolysis.
Ang isang platinum electrode ay kadalasang ginagamit bilang isang gumaganang elektrod, kung saan nangyayari ang electrochemical reduction o oxidation ng substance na tinutukoy. Bilang karagdagan sa gumaganang elektrod, ang electrochemical cell ay may kasamang 1 o 2 iba pang mga electrodes - isang reference electrode, halimbawa, silver chloride, at isang auxiliary electrode, halimbawa, na gawa sa bakal.
Habang nagpapatuloy ang proseso ng electrolysis sa patuloy na potensyal, bumababa ang electric current sa cell, habang bumababa ang konsentrasyon ng electroactive substance na nakikilahok sa electrode reaction. Sa kasong ito, bumababa ang electric current sa paglipas ng panahon ayon sa isang exponential law mula sa paunang halaga sa sandali ng oras hanggang sa halaga sa sandali ng oras.
(3)
kung saan ang koepisyent ay nakasalalay sa likas na katangian ng reaksyon, ang geometry ng electrochemical cell, ang lugar ng gumaganang elektrod, ang diffusion coefficient ng substance na tinutukoy, ang bilis ng pagpapakilos ng solusyon at ang dami nito.
Ang graph ng function (3) ay ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 3-10.
kanin. 3-10. Kasalukuyang pagbabago sa paglipas ng panahon sa direktang potentiostatic coulometry
Ang kasalukuyang output ay magiging quantitative kapag ang kasalukuyang ay bumaba sa zero, i.e. para sa walang katapusang mahabang panahon. Sa pagsasanay electrolysis
Ang substance na tinutukoy ay itinuturing na quantitative kapag ang kasalukuyang ay umabot sa isang napakaliit na halaga, hindi hihigit sa ~0.1% ng halaga Sa kasong ito, ang error sa pagpapasiya ay tungkol sa ~0.1%.
Dahil ang halaga ng kuryente ay tinukoy bilang produkto ng kasalukuyang at ang oras ng electrolysis, malinaw na ang kabuuang halaga ng kuryente Q, na ginugol sa electrolysis ng analyte ay katumbas ng:
(4)
mga. ay tinutukoy ng lugar na limitado ng mga coordinate axes at ang exponential sa Fig. 3-10.
Upang mahanap ang masa m ang reacted substance ay kinakailangan ayon sa (1) para sukatin o kalkulahin ang dami ng kuryente Q.
Mga pamamaraan para sa pagtukoy ng dami ng kuryenteng dumaan sa isang solusyon sa direktang potentiostatic coulometry
Sukat Q maaaring matukoy sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng pagkalkula o paggamit ng isang kemikal na coulometer.
. Pagkalkula ng halaga ng Q mula sa lugar sa ilalim ng curve ng dependence ng i sa Ang lugar na nililimitahan ng mga coordinate axes at ang exponent (3) ay sinusukat (tingnan ang Fig. 3-10). Kung ang kasalukuyang i ipinahayag sa mga amperes at oras sa mga segundo, kung gayon ang sinusukat na lugar ay katumbas ng dami ng kuryente Q sa mga pendants.
Upang matukoy Q nang walang kapansin-pansing error, ang pamamaraan ay nangangailangan ng halos kumpletong pagkumpleto ng proseso ng electrolysis, i.e. sa mahabang panahon. Sa pagsasagawa, ang lugar ay sinusukat sa katumbas na halaga t i= 0.001(0.1% ng.
. Pagkalkula ng halaga ng Q batay sa pagtitiwala mula sa Alinsunod sa (3) at (4) mayroon kaming:
dahil:
kaya, 
at upang matukoy ang halaga Q kailangan
maghanap ng mga halaga 
Ayon sa (3) 
. Matapos kunin ang logarithm ng equation na ito
nakakakuha tayo ng linear na pagdepende sa
(5)
Kung susukatin mo ang ilang mga halaga sa iba't ibang oras (halimbawa, gamit ang isang kurba tulad ng ipinapakita sa Fig. 3-10 o direktang eksperimento), maaari kang bumuo ng isang graph ng function (5), na ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 3-11 at kumakatawan sa isang tuwid na linya.
Ang segment na pinutol ng isang tuwid na linya sa ordinate axis ay katumbas ng tangent ng anggulo ng pagkahilig ng tuwid na linya sa abscissa axis ay katumbas ng: 
Alam ang mga kahulugan 
at samakatuwid, posibleng kalkulahin ang halaga
Well 
, at pagkatapos ay ang misa m ayon sa formula (1).
kanin. 3-11. Time dependence ng electrolysis sa direct potentiostatic coulometry
. Pagpapasiya ng halaga ng Q gamit ang isang kemikal na coulometer. Sa pamamaraang ito, ang isang kemikal na coulometer ay konektado sa de-koryenteng circuit ng pag-install ng coulometric sa serye na may isang electrochemical cell kung saan ang electrolysis ng substance na tinutukoy ay isinasagawa. Dami ng kuryente Q, ang pagpasa sa isang series-connected coulometer at electrochemical cell ay pareho. Ginagawang posible ng disenyo ng coulometer na eksperimento na matukoy ang halaga Q.
Ang pinakakaraniwang ginagamit ay pilak, tanso at gas coulometer, at ang iba ay hindi gaanong karaniwan. Ang paggamit ng mga pilak at tansong coulometer ay batay sa electrogravimetric na pagpapasiya ng masa ng pilak o tanso na idineposito sa platinum cathode sa panahon ng electrolysis.
Alam ang masa ng metal na idineposito sa katod sa coulometer, maaari nating gamitin ang equation (1) upang kalkulahin ang dami ng kuryente Q.
Ang mga coulometer, lalo na ang pilak at tanso, ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang dami ng kuryente Q na may mataas na katumpakan, ngunit ang pagtatrabaho sa kanila ay medyo matrabaho at matagal.
Ginagamit din ang mga electronic integrator sa coulometry upang maitala ang dami ng kuryente. Q, ginugol sa electrolysis, ayon sa mga pagbabasa ng kaukulang aparato.
Mga aplikasyon ng direktang coulometry
Ang pamamaraan ay may mataas na selectivity, sensitivity (hanggang sa 10 -8 -10 -9 g o hanggang ~10 -5 mol/l), reproducibility (hanggang ~1-2%), ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang nilalaman ng mga microimpurities. Kabilang sa mga disadvantage ng pamamaraan ang mataas na lakas ng paggawa at tagal ng pagsusuri, at ang pangangailangan para sa mamahaling kagamitan.
Maaaring gamitin ang direktang coulometry upang matukoy ang mga metal ions, organic nitro- at halogen derivatives, chloride, bromide, iodide, thiocyanate anions, metal ions sa mas mababang oxidation state kapag kino-convert ang mga ito sa mas mataas na oxidation state, halimbawa:
atbp.
Sa pagsusuri sa parmasyutiko, ang direktang coulometry ay ginagamit upang matukoy ang mga ascorbic at picric acid, novocaine, hydroxyquinoline at sa ilang iba pang mga kaso.
Ang direktang coulometry ay medyo labor-intensive at matagal. Bilang karagdagan, sa ilang mga kaso, ang mga side process ay nagsisimulang mangyari nang kapansin-pansin kahit na bago ang pagkumpleto ng pangunahing electrochemical reaction, na binabawasan ang kasalukuyang kahusayan at maaaring humantong sa mga makabuluhang error sa pagsusuri. Iyon ang dahilan kung bakit ang hindi direktang coulometry - coulometric titration - ay mas madalas na ginagamit.
Coulometric titration
Kakanyahan ng pamamaraan
Sa coulometric titration, ang analyte X, na nasa solusyon sa isang electrochemical cell, ay tumutugon sa titrant T, isang substance na patuloy na nabuo (binuo) sa generator electrode sa panahon ng electrolysis ng isang auxiliary substance na naroroon din sa solusyon. Ang pagtatapos ng titration - ang sandali kung kailan ang lahat ng analyte X ay ganap na tumugon sa nabuong titrant T, ay naitala alinman sa biswal gamit ang isang paraan ng tagapagpahiwatig.
bahay, na nagpapakilala sa solusyon ng kaukulang tagapagpahiwatig na nagbabago ng kulay malapit sa fuel cell, o gumagamit ng mga instrumental na pamamaraan - potentiometrically, amperometrically, photometrically.
Kaya, sa isang coulometric titration, ang titrant ay hindi idinagdag mula sa burette sa solusyon na titrated. Ang papel ng titrant ay nilalaro ng substance T, na patuloy na nabuo sa panahon ng reaksyon ng elektrod sa generator electrode. Malinaw, mayroong isang pagkakatulad sa pagitan ng maginoo na titration, kapag ang titrant ay ipinakilala mula sa labas sa titrated na solusyon at, habang ito ay idinagdag, ay tumutugon sa analyte, at ang henerasyon ng sangkap T, na, habang ito ay nabuo, ay tumutugon din. na may analyte, kaya naman ang pamamaraang isinasaalang-alang ay tinatawag na "coulometric titration" "
Ang Coulometric titration ay isinasagawa sa amperostatic (galvanostatic) o potentiostatic mode. Mas madalas, ang coulometric titration ay isinasagawa sa amperostatic mode, na pinapanatili ang patuloy na electric current sa buong oras ng electrolysis.
Sa halip na dami ng idinagdag na titrant sa coulometric titration, sinusukat ang oras t at kasalukuyang i electrolysis. Ang proseso ng pagbuo ng substance T sa isang coulometric cell sa panahon ng electrolysis ay tinatawag henerasyon ng titrant.
Coulometric titration sa pare-parehong kasalukuyang
Sa panahon ng coulometric titration sa amperostatic mode (sa pare-parehong kasalukuyang), ang oras kung kailan isinagawa ang electrolysis at ang dami ng kuryente ay sinusukat Q, natupok sa panahon ng electrolysis ay kinakalkula gamit ang formula (2), pagkatapos kung saan ang mass ng analyte X ay matatagpuan gamit ang kaugnayan (1).
Halimbawa, ang standardisasyon ng isang solusyon ng hydrochloric acid sa pamamagitan ng coulometric titration ay isinasagawa sa pamamagitan ng titrating hydrogen ions. 
isang standardized na solusyon na naglalaman ng HCl, elektrikal na nabuo sa platinum cathode ng OH hydroxide ions - sa panahon ng electrolysis ng tubig:
Ang nagreresultang titrant - hydroxide ions - ay tumutugon sa mga ion 
sa solusyon:
Isinasagawa ang titration sa pagkakaroon ng indicator na phenolphthalein at itinitigil kapag lumilitaw ang isang light pink na kulay ng solusyon.
Alam ang magnitude ng direktang kasalukuyang sa mga amperes) at ang oras (sa mga segundo) na ginugol sa titration, kalkulahin ang dami ng kuryente gamit ang formula (2) Q(sa coulombs) at ayon sa formula (1) - ang masa (sa gramo) ng reacted HCl na nakapaloob sa isang aliquot ng standardized HCl solution na idinagdag sa coulometric cell (sa generator vessel).
Sa Fig. 3-12 schematically ay nagpapakita ng isa sa mga opsyon para sa isang electrochemical cell para sa coulometric titration na may visual (sa pamamagitan ng pagbabago sa kulay ng indicator) na indikasyon ng pagtatapos ng titration, na may generator cathode at isang auxiliary anode.
Ang generator platinum electrode 1 (sa kaso na isinasaalang-alang - ang anode) at ang auxiliary platinum electrode 2 (sa kaso na isinasaalang-alang - ang katod) ay inilalagay ayon sa pagkakabanggit sa generation (generator) vessel 3 at ang auxiliary vessel 4. Ang henerasyon Ang sisidlan 3 ay puno ng solusyon sa pagsubok na naglalaman ng analyte X, background electrolyte na may isang auxiliary electroactive substance at isang indicator. Ang excipient mismo ay maaaring gumanap ng papel ng isang background electrolyte; sa mga ganitong kaso hindi na kailangang magpasok ng isa pang sumusuportang electrolyte sa solusyon.
Ang generation at auxiliary vessels ay konektado sa pamamagitan ng electrolytic (salt) bridge 5 na puno ng isang malakas na walang malasakit na electrolyte upang matiyak ang electrical contact sa pagitan ng mga electrodes. Ang mga dulo ng electrolytic bridge tube ay sarado na may filter na mga plug ng papel. Ang generation vessel ay may magnetic rod 6 para sa paghalo ng solusyon gamit ang magnetic stirrer.
Ang electrochemical cell ay kasama sa electrical circuit ng pag-install para sa coulometric titration, na may kakayahang mapanatili ang kasalukuyang pare-pareho at ang kinakailangang halaga (halimbawa, gumagamit sila ng isang unibersal na pinagmumulan ng kapangyarihan tulad ng isang aparatong laboratoryo ng UIP-1 at mga katulad na kagamitan).
Bago ang coulometric titration, ang mga electrodes ay lubusan na hinugasan ng distilled water, isang solusyon na may auxiliary electroactive (sa ilalim ng ibinigay na mga kondisyon) na sangkap ay idinagdag sa generation vessel, at, kung kinakailangan, isang background electrolyte at isang indicator.
Dahil ang solusyon sa background na inihanda sa ganitong paraan ay maaaring maglaman ng mga electro-reducing o electro-oxidizing impurities, una pre-electrolysis solusyon sa background para sa layunin ng electroreduction o electrooxidation ng mga impurities. Upang gawin ito, isara ang electrical circuit ng pag-install at isagawa ang electrolysis para sa
ilang (karaniwan ay maikli) na oras hanggang sa magbago ang kulay ng indicator, pagkatapos ay buksan ang circuit.
kanin. 3-12. Diagram ng isang electrochemical cell para sa coulometric titration na may visual indicator ng pagtatapos ng titration: 1 - gumaganang generator platinum electrode; 2 - auxiliary platinum electrode; 3 - henerasyong sisidlan na may solusyon sa pagsubok; 4 - pantulong na sisidlan na may solusyon ng isang malakas na walang malasakit na electrolyte; 5 - electrolytic tulay; 6 - magnetic stirrer rod
Matapos makumpleto ang pre-electrolysis, ang isang tiyak na sinusukat na dami ng nasuri na solusyon ay idinagdag sa daluyan ng henerasyon, ang isang magnetic stirrer ay naka-on, ang electrical circuit ng pag-install ay sarado, habang ang stopwatch ay naka-on, at ang electrolysis ay isinasagawa. sa pare-pareho ang kasalukuyang hanggang sa ang kulay ng indicator (solusyon) ay biglang nagbabago, kapag ang stopwatch ay agad na tumigil at ang electrical circuit ay binuksan.
Kung ang nasuri na solusyon na ipinakilala sa coulometric titration cell ay naglalaman ng mga impurities ng electro-reducible o electro-oxidizing substance, ang pagbabago nito ay nangangailangan ng isang tiyak na halaga ng kuryente sa panahon ng electrolysis, pagkatapos ay pagkatapos ng pre-electrolysis (bago idagdag ang nasuri na solusyon sa cell) , walang laman na titration, sa pamamagitan ng pagpapasok sa coulometric cell, sa halip na ang nasuri na solusyon, eksaktong parehong dami ng solusyon, na naglalaman ng lahat ng parehong mga sangkap at sa parehong dami ng idinagdag na nasuri na solusyon, maliban sa analyte X. Sa pinakasimpleng kaso, distilled water ay idinagdag sa solusyon sa background sa isang dami na katumbas ng dami ng isang aliquot ng nasuri na solusyon na may analyte.
Ang oras na ginugol sa isang blangkong titration ay kasunod na ibabawas mula sa oras na ginugol sa titrating ng solusyon sa pagsubok na may analyte.
Mga kondisyon para sa coulometric titration. Dapat magbigay ng 100% kasalukuyang output. Upang gawin ito, dapat mong matupad ang hindi bababa sa mga sumusunod na kinakailangan.
1. Ang auxiliary reagent kung saan nabuo ang titrant sa working electrode ay dapat na naroroon sa solusyon sa isang malaking labis na nauugnay sa sangkap na tinutukoy (~1000-tiklop na labis). Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang mga side electrochemical reactions ay karaniwang inaalis, ang pangunahing nito ay ang oksihenasyon o pagbawas ng background electrolyte, halimbawa, mga hydrogen ions:
2. Direktang kasalukuyang halaga i= const sa panahon ng electrolysis ay dapat na mas mababa kaysa sa diffusion current ng auxiliary reagent upang maiwasan ang isang reaksyon na kinasasangkutan ng mga ion ng background electrolyte.
3. Kinakailangang matukoy nang tumpak hangga't maaari ang dami ng kuryenteng natupok sa panahon ng electrolysis, na nangangailangan ng tumpak na pagtatala ng simula at pagtatapos ng bilang ng oras at ang magnitude ng electrolysis current.
Pagtatapos ng indikasyon ng titration. Sa coulometric titration, ang TE ay tinutukoy alinman sa pamamagitan ng visual indicator o instrumental (spectrophotometric, electrochemical) na pamamaraan.
Halimbawa, kapag ang titrating ng isang solusyon ng sodium thiosulfate na may electrogenerated yodo, isang tagapagpahiwatig, isang solusyon ng almirol, ay idinagdag sa coulometric cell. Matapos maabot ang TE, kapag ang lahat ng thiosulfate ions sa solusyon ay na-titrated, ang unang bahagi ng electrogenerated na yodo ay nagpapakulay sa solusyon. asul. Nagambala ang electrolysis.
Para sa electrochemical indication ng mga fuel cell, isa pang pares ng mga electrodes na kasama sa karagdagang indicator electrical circuit ang inilalagay sa test solution (sa generation vessel). Ang dulo ng titration ay maaaring matukoy gamit ang karagdagang indicator electrical circuit, potentiometrically (pH-metrically) o biamperometrically.
Sa pamamagitan ng biamperometric na indikasyon ng mga fuel cell, ang mga titration curve ay naka-plot sa mga coordinate sa pamamagitan ng pagsukat ng kasalukuyang i sa karagdagang indie
cator electric circuit bilang isang function ng electrolysis time sa isang coulometric cell.
Coulometric titration sa patuloy na potensyal
Ang potentiostatic mode ay hindi gaanong ginagamit sa coulometric titrations.
Ang Coulometric titration sa potentiostatic mode ay isinasagawa sa isang pare-parehong potensyal na halaga na naaayon sa potensyal ng paglabas ng isang sangkap sa gumaganang elektrod, halimbawa, sa panahon ng cathodic na pagbawas ng mga metal cation M n + sa isang platinum working electrode. Habang nagpapatuloy ang reaksyon, ang potensyal ay nananatiling pare-pareho hanggang sa ang lahat ng mga metal na kasyon ay gumanti, pagkatapos nito ay bumababa nang husto, dahil wala nang mga potensyal na pagtukoy ng mga kasyon ng metal sa solusyon.
Application ng coulometric titration. Sa coulometric titration, lahat ng uri ng titrimetric analysis reactions ay maaaring gamitin: acid-base, redox, precipitation, complexation reactions.
Ang maliit na halaga ng mga acid (hanggang ~10 -4 -10 -5 mol/l) ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng coulometric acid-base titration na may mga electrogenerated -ion na nabuo sa panahon ng electrolysis ng tubig sa cathode:
Ang mga base ay maaari ding titrated sa mga hydrogen ions na nabuo sa anode sa panahon ng electrolysis ng tubig:
Sa redox bromometric coulometric titration, ang arsenic(III), antimony(III) compounds, iodide, hydrazine, phenols at iba pang organic substance ay maaaring matukoy. Ang bromine, na nabuo sa kuryente sa anode, ay gumaganap bilang isang titrant:
Maaaring matukoy ng precipitative coulometric titration ang halide ions at organic sulfur-containing compounds sa pamamagitan ng electrogenerated silver cations, zinc cations sa pamamagitan ng electrogenerated ferrocyanide ions, atbp.
Ang complexometric coulometric titration ng mga metal cations ay maaaring isagawa gamit ang EDTA anion na electrogenerated sa isang mercury(II) complexonate cathode.
Ang Coulometric titration ay may mataas na katumpakan, isang malawak na hanay ng mga aplikasyon sa quantitative analysis, ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang maliit na halaga ng mga sangkap, mababang-lumalaban na mga compound (dahil sila ay tumutugon kaagad pagkatapos ng kanilang pagbuo), halimbawa, tanso (I), pilak (II) , lata(II) , titanium(III), manganese(III), chlorine, bromine, atbp.
Ang mga bentahe ng pamamaraan ay kinabibilangan din ng katotohanan na hindi na kailangan para sa paghahanda, standardisasyon at pag-iimbak ng titrant, dahil ito ay patuloy na nabuo sa panahon ng electrolysis at agad na natupok sa reaksyon sa sangkap na tinutukoy.
Mga layunin ng pag-aaral ng paksa
Batay sa kaalaman sa mga teoretikal na pundasyon ng pamamaraan ng coulometric titration at pag-unlad ng mga praktikal na kasanayan, matutong makatwirang piliin at praktikal na ilapat ang pamamaraang ito ng pagsusuri para sa quantitative determination ng isang substance; makapagsagawa ng istatistikal na pagtatasa ng mga resulta ng coulometric titration.
Mga target
1. Matutong matukoy ang dami ng sodium thiosulfate sa solusyon gamit ang coulometric titration method.
2. Matutong mag-standardize ng solusyon ng hydrochloric acid gamit ang coulometric titration method.
3. Paglutas ng mga karaniwang problema sa pagkalkula.
Isang laboratory lesson sa dalawang inilarawan sa manwal na ito ang inilalaan upang pag-aralan ang paksa. Inirerekomenda na magsagawa ng gawaing laboratoryo "Pagpapasiya ng masa ng sodium thiosulfate sa solusyon sa pamamagitan ng coulometric titration."
Takdang aralin sa sarili
Kailangang malaman bago ang klase
1. Ang prinsipyo ng mga pamamaraan ng coulometry.
2. Ang kakanyahan ng pamamaraan ng coulometric titration sa pagtukoy:
a) sodium thiosulfate;
b) hydrochloric acid.
Dapat kayanin
1. Isulat ang mga equation ng mga electrochemical reaction na nagaganap sa mga electrodes sa panahon ng coulometric titration:
a) sodium thiosulfate;
b) hydrochloric acid.
2. Isulat ang mga equation ng mga electrochemical reaction na nagaganap sa isang solusyon sa panahon ng coulometric titration:
a) sodium thiosulfate;
b) hydrochloric acid.
3. Kalkulahin ang dami ng kuryente at masa (konsentrasyon) ng isang sangkap batay sa mga resulta ng coulometric titration.
4. Iproseso ang mga resulta ng parallel determinations ng mga substance gamit ang paraan ng mathematical statistics.
Mga sanggunian
1. Teksbuk. - Aklat 2, kabanata 10. - P. 481-492; 507-509; 512-513.
2.Kharitonov Yu.Ya., Grigorieva V.Yu. Mga halimbawa at problema sa analytical chemistry.- M.: GEOTAR-Media, 2009.- P. 240-244; 261-264; 277-281.
Paglalarawan ng trabaho
Ang mga modernong sangay ng produksyon at buhay panlipunan ng mga tao ay naglalagay ng kanilang sariling mga tiyak na gawain sa mga pisikal at kemikal na pamamaraan ng pagsusuri para sa kontrol ng kalidad ng produkto. Ang isa sa mga pangunahing pamamaraan ng physicochemical ng pagsusuri ay mga electrochemical na pamamaraan ng pagsusuri.
Ang mga pamamaraang ito ay maaaring mabilis at medyo tumpak na matukoy ang maraming mga tagapagpahiwatig ng kalidad ng produkto.
Ang mga pamamaraan ng electrochemical para sa pagsusuri ng komposisyon ng bagay ay malawakang ginagamit sa iba't ibang mga industriya. Pinapayagan ka nitong i-automate ang pagtanggap ng mga resulta sa kalidad ng produkto at iwasto ang mga paglabag nang hindi humihinto sa produksyon. SA industriya ng pagkain Tinutukoy ng mga pamamaraang ito ang balanse ng acid-base ng produkto, ang pagkakaroon ng mga nakakapinsala at nakakalason na sangkap at iba pang mga tagapagpahiwatig na nakakaapekto hindi lamang sa kalidad, kundi pati na rin sa kaligtasan ng pagkain.
Ang kagamitang dinisenyo para sa electrochemical analysis ay medyo mura, naa-access at madaling gamitin. Samakatuwid, ang mga pamamaraang ito ay malawakang ginagamit hindi lamang sa mga dalubhasang laboratoryo, kundi pati na rin sa maraming industriya.
Kaugnay nito, ang layunin nitong ku
PANIMULA 2
TEORETIKAL NA BAHAGI 3
1.1 Pangkalahatang katangian ng physicochemical na pamamaraan ng pagsusuri 3
1.2 Mga katangian ng electrochemical method 4
1.3 Pag-uuri ng mga electrochemical na pamamaraan ng pagsusuri 5
2 EKSPERIMENTAL-PRAKTIKAL NA BAHAGI 15
KONKLUSYON 21
MGA SANGGUNIAN 22
Mga pamamaraan ng electrochemical– ang pinaka-dynamic na umuunlad sa mga tuntunin ng kanilang aplikasyon sa pagsubaybay sa kapaligiran. Ang pinakakaraniwang pamamaraan na ginagamit sa mga sistema ng MOS ay ang voltammetry (kabilang ang polarography), potentiometry (kabilang ang ionometry), coulometry at conductometry.
Ang mga pamamaraan ng electrochemical ng pagsusuri ay gumagamit ng pag-asa ng iba't ibang mga de-koryenteng katangian ng daluyan sa dami ng nilalaman at husay na komposisyon ng mga sangkap na nasuri dito:
· pagbabago potensyal electrode depende sa pisikal at kemikal na proseso na nagaganap sa substance ( potentiometric pamamaraan), kasama. mga selektibong reaksyon ng mga electrodes na pumipili ng ion, indibidwal na sensitibo sa isang malaking bilang ng mga cation at anion ( ionometric pamamaraan);
· pagbabago electrical conductivity (kasalukuyan) at dielectric constant ng isang substance depende sa likas na katangian ng medium at ang konsentrasyon ng mga bahagi nito ( conductometric At amperometric pamamaraan);
· pagbabago dami ng kuryente kapag ang analyte ay nakapasok sa electrochemical cell ( coulometric pamamaraan);
· pagbawi ng nasuri na tambalan sa isang mercury na tumutulo o umiikot na elektrod, bilang panuntunan, kapag sinusuri ang mga bakas na halaga ng mga sangkap sa iba't ibang estado ng pagsasama-sama ( polarograpiko o voltammetric pamamaraan).
Ang mga polarograph ng lahat ng device sa pangkat na ito ay may pinakamataas na sensitivity, katumbas ng 0.005–1 μg/ml ng sample.
Voltammetry kabilang ang isang pangkat ng mga pamamaraan ng pagsusuri ng electrochemical batay sa pag-aaral ng mga kurba ng polariseysyon. Ang mga pamamaraang ito ay polarograpiya At amperometric titration – may maraming uri at pagbabago. Pinaka-karaniwan pare-pareho ang kasalukuyang polarograpiya.
Ang isang polarographic na pag-install ay binubuo ng isang direktang pinagmumulan ng kasalukuyang, isang divider ng boltahe, isang bumababa (karaniwang mercury) o umiikot na elektrod at isang pantulong (karaniwan ding mercury o iba pa) na elektrod. Upang sukatin ang kasalukuyang, isang microammeter ay konektado sa system. Ang mga electrodes ay inilalagay kasama ng solusyon sa pagsubok sa isang electrolyzer (cell).
Ang boltahe na inilapat sa isang electrolytic cell ay nagdudulot ng polariseysyon ng anode at cathode E=f a– f k +iR, Saan i- kasalukuyang lakas; SA - paglaban sa solusyon; f a at f k– potensyal ng anode at katod.
Kung bawasan mo ang paglaban ng solusyon sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang malakas na electrolyte (background), pagkatapos ay ang halaga iR(potensyal na pagbaba ng solusyon) ay maaaring mapabayaan.
Ang potensyal ng anode ay nananatiling halos pare-pareho sa panahon ng operasyon ng cell, dahil ang kasalukuyang density ay mababa at ang medyo malaking ibabaw ng anode ay hindi polarized. Kung gayon ang potensyal ng isang dripping polarizing cathode na may maliit na ibabaw ay magiging katumbas ng: E= -f k. Kadalasan sa mga sukat ng polarographic, sa halip na isang layer ng mercury sa ilalim ng sisidlan, isang non-polarizing saturated calomel electrode ang ginagamit, ang potensyal na kung saan ay kinuha katumbas ng zero.
Ang data ng polarographic ay nakuha sa pamamagitan ng pagsukat ng kasalukuyang dumadaan sa isang electrolytic cell bilang isang function ng potensyal na inilapat sa mga electrodes. Ang graphical na pagdepende ng kasalukuyang sa potensyal ay tinatawag na polarographic wave ( kanin. 2).
Sa simula ng electrolysis, sa mababang halaga ng ipinataw na EMF, ang kasalukuyang lakas ay magiging halos pare-pareho at tataas lamang nang napakabagal. Ito ang tinatawag na natitirang kasalukuyang, na nananatili sa buong electrolysis.
kanin. 2. Polarogram ng isang 10–3 M na solusyon ng zinc chloride at isang 1 M na solusyon ng potassium chloride (curve 1) at isang 1 M na solusyon ng potassium chloride (curve 2)
Sa sandaling maabot ang potensyal na pagbawas ng ion (halimbawa, para sa tinukoy na mga ion ng zinc ito ay katumbas ng -1.0 V), magsisimula ang kanilang paglabas sa isang patak ng mercury:
Zn 2+ + 2 +Hg ® Zn (Hg).
Ang isang dilute zinc amalgam Zn (Hg) ay nabuo sa cathode, na nabubulok sa mga nasasakupan nito sa sandaling ang bumabagsak na patak ay nadikit sa anode:
Zn (Hg) – 2 ® Zn 2+ +Hg.
Sa potensyal na pagbawas ng mga zinc ions, ang kasalukuyang lakas ay tumataas nang husto ( kanin. 2), ngunit pagkatapos maabot ang isang tiyak na halaga, sa kabila ng pagtaas sa inilapat na EMF, ito ay nananatiling halos pare-pareho. Ang kasalukuyang ito ay tinatawag na limiting o diffusion ang halaga nito ay karaniwang proporsyonal sa konsentrasyon ng substance na tinutukoy.
Kapag kumukuha ng mga polarograms, ang isang walang malasakit na electrolyte na may mga cation na nabawasan nang mas mahirap kaysa sa nasuri na cation ay idinagdag sa electrolyte sa ilalim ng pag-aaral, halimbawa, KCl, KNO 3, NH 4 Cl; sa isang konsentrasyon na 100–1000 beses na mas mataas kaysa sa konsentrasyon ng sangkap na tinutukoy. Ang electrolyte na ito ay tinatawag na "background". Ito ay nilikha sa pagsubok na solusyon upang madagdagan ang electrical conductivity at upang protektahan ang electric field ng indicator electrode (cathode). Samakatuwid, ang mga cation ng analyte ay hindi naaakit ng electric field ng cathode, ngunit lumipat patungo dito dahil sa pagsasabog.
Ang pinakamahalagang katangian polarogram ay ang kalahating alon na potensyal E 1/2 at polarographic wave taas h(limitahan ang kasalukuyang pagsasabog). Ang potensyal na kalahating alon ay ginagamit sa kalidad pagsusuri ng polarograpiko. Mga potensyal na kalahating alon iba't ibang sangkap, na nakaayos sa pagtaas ng pagkakasunud-sunod ng kanilang mga negatibong halaga, ay bumubuo sa tinatawag na "polarographic spectrum". Dahil ang potensyal na kalahating alon ay makabuluhang nakasalalay sa komposisyon ng solusyon (ang medium na sinusuri), ang background ay palaging ipinahiwatig sa mga talahanayan ng polarographic.
SA dami Sa polarographic analysis, ang mga pamamaraan ng calibration graph, additives, paghahambing at paraan ng pagkalkula ay ginagamit upang masukat ang konsentrasyon.
Among iba't ibang mga pagpipilian pamamaraan ng polarograpiya differential pulse polarography (DIP) ) ay pinaka-epektibo para sa paglutas ng mga problema sa pagsubaybay sa kapaligiran, pangunahin dahil sa mataas na sensitivity nito. Pinapayagan ka ng pamamaraan ng DIP na suriin ang nilalaman ng lahat ng mga sangkap na tinutukoy ng klasikal na polarograpiya. Sa iba pang mga pamamaraan ng polarographic, ito ay lalong maginhawa para sa pagsusuri ng bakas parisukat na alon polarograpiya, na nagbibigay ng limitasyon sa pagtuklas na malapit sa DIP, ngunit sa kaso lamang ng mga nababaligtad na proseso ng elektrod, at samakatuwid ang pamamaraang ito ay kadalasang ginagamit para sa pagtukoy ng mga bakas ng mabibigat na metal. Ang pamamaraan ng DIP ay maaari ding gamitin upang matukoy ang mga surfactant na nagbabago sa capacitance ng double electrical layer ng electrode.
Maaaring gamitin ang mga pamamaraan upang matukoy ang mga microcontent ng heavy metal ions inversion electrochemical analysis (IEA) o sa ibang paraan, pagtatanggal ng voltammetric analysis (IVA ), kung saan ang mga metal na tutukuyin ay pre-deposited sa electrode at pagkatapos ay dissolved sa panahon ng polarographic control. Ang pagpipiliang ito, kasama ang DIP, ay isa sa mga pinaka-sensitibong pamamaraan ng pagsusuri ng electrochemical. Ang disenyo ng hardware ng IEA (IVA) ay medyo simple, na ginagawang posible na magsagawa ng mga pagsusuri sa larangan, at ang mga awtomatikong tuluy-tuloy na kontrol (pagsubaybay) na mga istasyon ay maaari ding gumana sa prinsipyong ito.
Ang mga pamamaraan ng IEA (IVA) ay nagbibigay ng pagpapasiya ng Cu, Pb, Bi, Sb, As, Sn In, Ga, Ag, Tl, Cd, Zn, Hg, Au, Ge, Te, Ni, Co ions at maraming anion. Ang isang mahalagang bentahe ng mga pamamaraan ng IEA (IEA) ay (sa kaibahan sa iba pang mga pamamaraan, halimbawa, tulad ng atomic absorption spectrometry) kakayahang makilala ang mga libreng ion mula sa kanilang mga nakagapos na kemikal na anyo, na mahalaga din para sa pagtatasa ng mga katangian ng physicochemical ng nasuri na mga sangkap mula sa punto ng view ng environmental analytical control (halimbawa, kapag tinatasa ang kalidad ng tubig). Maraming mga organikong sangkap ang maaari ding matukoy ng mga pamamaraan ng IEA (IEA) pagkatapos ng kanilang akumulasyon ng adsorption sa ibabaw ng elektrod.
Ang mga pamamaraan ng polarographic ay maaari ring matukoy ang mga aerosol ng iba't ibang mga metal sa atmospera at hangin lugar ng produksyon pagkatapos kolektahin ang mga ito sa naaangkop na mga filter, na sinusundan ng paglilipat ng mga concentrates sa solusyon. Ang mga organikong compound na naroroon sa anyo ng mga gas at singaw sa atmospera ay maaaring matukoy sa polarograpiko pagkatapos na masipsip ng mga espesyal na napiling solusyon. Mga metal at iba't ibang koneksyon sa biological na materyales ay karaniwang tinutukoy ng polarograpikal pagkatapos ng pagkuha. Ang lahat ng mga sukat ng polarographic, kabilang ang IEA (IVA), ay maaaring ganap na awtomatiko, na mahalaga kapag nagsasagawa ng mga serial analysis.
Ang isa sa mga pinakamahalagang lugar ng aplikasyon ng polarography ay ang pagpapasiya ng oxygen sa tubig. Para sa layuning ito, ginagamit ang mga amperometric detector, na bumubuo ng kasalukuyang proporsyonal sa konsentrasyon ng oxygen sa solusyon.
Sa pamamagitan ng paglalapat ng isang enzyme sa ibabaw ng lamad ng detektor, posible na makakuha ng iba't ibang mga sensor ng amperometric ng enzyme na maginhawa para sa biochemical at klinikal na pagsusuri. Ang ganitong mga sensor ay ginagamit din sa mga sistema ng pagsubaybay sa kapaligiran.
Ang mga electrodes na tumatakbo sa prinsipyo ng electrocatalytic ay angkop para sa pagsubaybay sa iba't ibang mga gas (SO 2, H 2 S, CO, NO x) sa hangin ng mga pang-industriyang lugar. Ang mga electrochemical reaction ng mga gas na ito (na gumaganap bilang isang catalyst) na nagaganap sa ibabaw ng electrode ay bumubuo ng isang kasalukuyang sa electrode system na gumagana na nauugnay sa konsentrasyon ng mga gas sa hangin.
Ang paggamit ng polarography ay hindi limitado sa pagsusuri ng mga discrete sample, at ang pamamaraan ay unti-unting lumilipat sa mga prinsipyo ng tuluy-tuloy na pagsusuri ng mga gas at likido.
Matagumpay na nagamit ang mga voltammetric polarographic detector sa high-performance liquid chromatography (HPLC). Sa kasong ito, ang kumbinasyon ng isang mataas na pumipili na paraan ng paghihiwalay na may isang sensitibong paraan ng pagtuklas ay humahantong sa isang kapansin-pansing pagpapalawak ng hanay ng mga sangkap na tinutukoy ng paraan ng chromatographic (mga bakas ng lubos na nakakalason na mga sangkap, herbicide, gamot, mga stimulant ng paglago, atbp.).
Ang mga detalye ng pamamaraan ay maaaring linawin sa dalubhasang panitikan.
Potentiometry– isang paraan para sa pagtukoy ng konsentrasyon ng mga sangkap batay sa pagsukat ng emf ng nababaligtad na mga galvanic cells.
Sa pagsasagawa, dalawang pamamaraan ng analitikal ang ginagamit: direkta potentiometry upang matukoy ang aktibidad ng particle, na maaaring kalkulahin gamit ang Nernst equation mula sa emf ng isang galvanic cell, at potentiometric titration , kung saan ang pagbabago sa mga aktibidad mga kemikal sa panahon ng proseso ng titration ay humahantong sa isang pagbabago sa EMF ng galvanic cell.
Ang kagamitan para sa pagsasagawa ng potentiometric titrations at para sa direktang potentiometry ay pareho. Kasama sa potentiometric measurement circuit ang indicator electrode at reference electrode na may stable na permanenteng potensyal, pati na rin ang pangalawang device. Diagram ng eskematiko pamamaraan na ipinapakita sa kanin. 3.
1 - tagapagpahiwatig ng elektrod; 2 - reference na elektrod
kanin. 3. Potentiometric cell
Ang potensyal ng isang pares ng mga electrodes ay pare-pareho. Ang pagbabago ng konsentrasyon ng analyte sa solusyon ay nagbabago sa EMF ng circuit. Ang mga electrodes ng tagapagpahiwatig ay karaniwang may apat mga uri, depende sa lamad na ginamit, na naghihiwalay sa solusyon ng elektrod mula sa solusyon sa pagsubok: 1) mga electrodes na may homogenous na lamad na gawa sa pulbos o mala-kristal na materyal; 2) mga electrodes na may isang heterogenous na lamad, kung saan ang aktibong sangkap ng elektrod ay ipinamamahagi, halimbawa, sa silicone goma; 3) mga electrodes na may likidong lamad, kung saan ang lamad ay isang solusyon na inilapat sa isang neutral na sangkap, halimbawa, buhaghag na salamin; 4) salamin electrodes na may iba't ibang komposisyon ng kemikal salamin
Ang mga electrodes ng tagapagpahiwatig ay nakakakuha ng potensyal ng solusyon kung saan sila inilalagay. May dalawa mabait mga electrodes ng tagapagpahiwatig:
1) walang malasakit electrodes (non-destructible sa panahon ng electrolysis);
2) mga electrodes na nagbabago (nag-oxidize o nagbawas) habang sinusukat.
Tungkulin walang malasakit na mga electrodes(ito ay kung minsan ay tinatawag na mga electrodes pangatlo uri) ay upang magbigay o makakuha ng mga electron, i.e. maging konduktor ng kuryente. Ang ganitong mga electrodes ay maaaring gawin ng ginto, pinakintab na platinum, grapayt at iba pang mga materyales. Mga halimbawa ng variable electrodes (minsan tinatawag na electrodes) una uri) maaaring mayroong mga plato ng tanso, sink at iba pang mga metal, pati na rin ang quinhydrone at hydrogen indicator electrodes. Bilang karagdagan, ang mga electrodes ng tagapagpahiwatig ay maaaring ion selective membrane electrodes para sa pagpapasiya ng maraming cation: Li +, Pb +, Cs +, Tl +, NH +, Na +, K +, Ag +, atbp. Bilang reference electrodes ( pamantayan mga electrodes), ang potensyal na kung saan ay nananatiling pare-pareho sa buong pagsukat, ang pinaka-karaniwang ginagamit ay, halimbawa, normal at decinormal calomel (calomel) electrodes na may mga potensyal na +0.282 V at +0.334 V, ayon sa pagkakabanggit, pati na rin ang isang saturated silver chloride electrode. na may potensyal na +0.201 V.
Sa isang perpektong kaso, ang direktang potentiometric na pagsukat ng EMF ng isang galvanic cell ay maaaring maiugnay sa pamamagitan ng Nernst equation sa aktibidad ng particle na tinutukoy, o sa konsentrasyon, kung ang kaukulang mga koepisyent ng aktibidad ay kilala:
saan E 0 – karaniwang potensyal ng elektrod, V; R- pare-pareho ang gas; T- ganap na temperatura; F – Numero ng Faraday; n– bilang ng mga electron na nawala o nakuha; , [nabawasan] – equilibrium concentrations ng oxidized at reduced forms, ayon sa pagkakabanggit, mol/dm 3 .
Kung papalitan natin ang mga halaga ng sanggunian ng mga constant at pumunta mula natural na logarithm sa decimal, pagkatapos ay para sa isang temperatura ng 25°C makuha namin;
Ang pinakamahalagang tagapagpahiwatig sa pagkilala sa estado ng kapaligiran ay ang halaga ng pH ng kapaligirang ito, ang pagpapasiya kung saan ( pH-metry ) ay kasalukuyang karaniwang isinasagawa gamit ang glass indicator (pagsukat) na mga electrodes. Para sa mga pangmatagalang sukat, ang mga espesyal na disenyo ng mga electrodes ng salamin na may karagdagang mga aparato ay binuo upang matiyak ang paglilinis ng lamad ng salamin. Ang mga electrodes ng salamin na natatakpan ng isang semi-permeable membrane na may isang electrolyte film ay nagsisilbi ring batayan iba't ibang uri probes ( mga sensor ), ginagamit sa pagsusuri ng tubig at hangin sa ilalim ng mga kondisyon ng produksyon para sa isang bilang ng mga pollutant (NH 3, CO 2, NO x, SO 2, H 2 S, atbp.).
Ang proseso sa larangan ng paglikha ng ion selective electrodes (ISE) ay nagbibigay-daan para sa pagsubaybay sa mga ion F – , I – , Br – , Cl – , CN – , SCN – , NO 3 – , NO 2 – , ClO 4 – , S 2 – , Na + , K + Ca 2+ , Ag + , Cu 2+ , Cd 2+ , Pb 2+ sa mga saklaw ng konsentrasyon mula 10 –2 hanggang 10 –7 mol/l (humigit-kumulang 1–10 –5 mg/ml). Ang pagsubaybay gamit ang ISE ay nailalarawan sa pamamagitan ng bilis, pagiging simple at mas malaking posibilidad para sa pagsasagawa ng tuluy-tuloy na mga sukat. Ang mga ISE ay binuo na pumipili sa isang malawak na klase ng mga organikong sangkap, pati na rin ang mga isomer sa kanilang masa, surfactant at detergent na matatagpuan sa hangin ng isang lugar ng produksyon at ang rehimen ng pamamahala ng tubig ng mga pang-industriyang negosyo.
Ginagamit din ang potentiometry sa pagsukat ng mga potensyal na redox ng iba't ibang sistema ng redox (O/R) sa tubig. Bilang isang patakaran, ang mga resulta ng pagsukat ay tumutugma sa isang halo-halong potensyal, dahil ang ilang mga sistema ng O/W ay karaniwang magkakasabay na nabubuhay sa tubig.
Dapat pansinin na ang paggamit ng mga sensor batay sa semiconductor metal oxide na chemically selective at ion-selective field-effect transistors (HSFT, ISFT) ay nangangako. Ang pagpili sa mga sistemang ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpili ng komposisyon ng lamad at ang layer na idineposito sa transistor gate. Ang sistema ay nahuhulog sa solusyon na sinusuri, at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng reference electrode at ang gate ng transistor ay nagbabago sa kasalukuyang dumadaloy sa pagitan ng pinagmulan at drain nito. Dahil sa selectivity ng lamad o idineposito na layer, ang modulated current ay nagiging function ng aktibidad ng kaukulang bahagi ng solusyon. Ang mga sensor ng semiconductor ay bumubuo ng batayan ng mga monitor at analyzer ng iba't ibang mga gas at singaw. Ang maliit na sukat ng naturang mga sensor ay nagpapahintulot sa kanila na pagsamahin sa anyo ng isang mosaic sa isang solong substrate, upang ang isang analyzer ay nakuha na maaaring masubaybayan ang isang buong hanay. mga nakakapinsalang sangkap
. Ang mga signal mula sa mga indibidwal na sensor na kasama sa mosaic ay maaaring sunud-sunod at pana-panahong maitala ng sentro ng pagsukat ng analytical system.
Ginagawang posible ng pagbuo ng microelectronics na magdisenyo ng mga compact probe-type na analyzer gamit ang mga modernong ISE. Sa kasong ito, maaaring i-mount sa probe handle ang isang circuit na nagpoproseso ng tugon mula sa environmental control object, at kahit isang display.
Sa espesyal na panitikan maaari mong malaman ang mga detalye ng pamamaraan, , , . ang paraan ng pagsusuri ay isang pagsukat ng kasalukuyang reaksyon ng elektrod kung saan ang sangkap ng pagsubok ay pumapasok sa coulometric cell na may nasuri na daloy. Ang schematic diagram ng isang coulometric cell ay ipinapakita sa kanin. 4.
1 - silid ng katod; 2 - silid ng anod; 3 – microammeter
kanin. 4. Schematic ng isang coulometric cell
Ang pagsusuri ng Coulometric ay batay sa pagsukat sa dami ng kuryenteng ginastos sa dami ng pagsasagawa ng isang naibigay na proseso ng electrochemical sa isang ibinigay na sample, i.e. sa kondisyon na ang kasalukuyang kahusayan ay 100%. Ito ang dami ng kuryente sa tulong ng isang kasalukuyang-oras na integrator na konektado sa serye sa pagsukat ng cell, o isang coulometer-electrolyzer, kung saan ang isang proseso ng electrochemical ay isinasagawa na may isang daang porsyento na kasalukuyang kahusayan, na sinamahan ng paglabas ng isang sangkap, ang dami nito ay madali at tumpak na maibabalik.
Ayon sa Batas ni Faraday:
m( x)/M(x) = m(k)/M(k),
saan m(x), m(k) – mass ng substance na tinutukoy X at ang sangkap na inilabas sa coulometer, ayon sa pagkakabanggit; M(x), M(k) – molar mass ng mga katumbas na sangkap X at substance na inilabas sa coulometer, g/mol.
Ang pagkalkula ay maaari ding gawin gamit ang equation na naglalarawan sa batas ni Faraday:
kung ang kasalukuyang lakas ay sinusukat sa panahon ng pagsusuri i, A at oras t, s, ginugol sa pagsasagawa ng proseso ng electrochemical.
Sa isa pang pagbabago ang pamamaraang ito, tinawag
coulometric titration
, ang titrant ay nabuo sa electrolytically sa nasuri na solusyon sa isang naibigay na kasalukuyang. Ang pagkonsumo ng titrant sa analytical reaction ay pinapalitan ng singil na dumadaloy sa solusyon kapag ang titrant ay nabuo hanggang sa maabot ang equivalence point.
Isa sa mga pakinabang ng mga pamamaraan ng coulometric ay ang proseso ng titrant standardization ay madalas na hindi kinakailangan, dahil ang mga kalkulasyon ay batay sa pare-pareho ng Faraday, i.e. ang pamamaraan ay ganap at nagbibigay-daan sa iyo na tantyahin ang dami ng sangkap na tinutukoy, at hindi ang konsentrasyon nito. Ang kawalan ng coulometry na may ibinigay na potensyal ay ang tagal ng pamamaraan ng pagsusuri, na nauugnay sa pangangailangan para sa kumpletong pagkumpleto ng electrolysis. Ginagawang posible ng teknolohiya ng computer na bawasan ang oras na ito sa pamamagitan ng paghula sa pagtatapos ng electrolysis sa pamamagitan ng mathematically processing sa current-time curve para sa mga unang yugto ng electrolysis at sa pamamagitan ng pagkalkula ng dami ng kuryente o ang konsentrasyon ng isang substance sa solusyon. Kapag sinusuri ang mga sample ng multicomponent, maaari itong gamitin pag-scan ng coulometry , kung saan ang potensyal ng electrolysis ay patuloy na nagbabago o sunud-sunod. Para sa mga naturang sistema, ang coulometric titration ay mas mainam kaysa sa direktang coulometry, dahil ang 100% kasalukuyang kahusayan sa titrant generation ay medyo madaling makamit. ang tamang pagpili titrant reagent at komposisyon ng working medium. Naaangkop ang Coulometric titration sa pagtukoy ng mga sangkap mula 0.01 hanggang 100 mg (minsan mas mababa sa 1 μg). Ang gumaganang dami ng sample ay karaniwang mula 10 hanggang 50 ml. Ang pamamaraan ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na katumpakan, ang kamag-anak na error ay hindi lalampas sa ilang tenths ng isang porsyento kahit na may coulometric titration ng mga nilalaman ng microgram. SA pinakamainam na kondisyon maaaring isagawa ang titration na may napakaliit na kabuuang error na 0.01% (rel.). Iba't ibang acid-base, redox; Ang mga opsyon sa pag-ulan at complexometric titration ay maaaring isagawa sa coulometrically.
Ang mga coulometric gas analyzer at aqua analyzer ("coulometers") ay binuo at ginawa para sa pagtukoy ng sulfur dioxide at hydrogen sulfide (sulfates at sulfides), ozone (at hydrogen peroxide), chlorine sa hangin (at aktibong chlorine sa tubig), carbon monoxide at nitrogen dioxide sa hangin (nitrates at nitrite sa tubig). Ginagamit din ang Coulometry bilang isang electrochemical detection tool sa liquid chromatography.
Ang mga detalye ng pamamaraan ay matatagpuan sa dalubhasang panitikan.
Paraan ng conductometric ang pagsusuri ay batay sa pagsukat ng electrical conductivity ng solusyon. Ang conductometric na paraan ng pagsusuri ay binubuo ng pagsukat ng pagbabago sa paglaban ng isang electrolyte solution kapag ang isang bahagi ng pinaghalong ay nasisipsip. Ang mga pag-install ng conductometric ay ginagamit, halimbawa, upang matukoy ang carbon monoxide at dioxide, mga singaw ng gasolina, ammonia at iba pa.
Ang electrical conductivity ay ang kapalit ng paglaban R, ang dimensyon nito ay cm (Siemens) i.e. æ = 1/ R.
Ang electrical conductivity ng isang solusyon ay depende sa bilang ng mga ions sa bawat unit volume ng solusyon, i.e. sa konsentrasyon SA, sa mobility ng mga ion na ito - V. Batay sa mga kilalang relasyon
saan Z- distansya sa pagitan ng mga electrodes; S – lugar ng elektrod; k– koepisyent ng proporsyonalidad.
Para sa isang tiyak na pares ng mga electrodes na may pare-parehong distansya sa pagitan nila S/Z= const. Pagkatapos
,
saan k 1 = k(S/Z).
Kapag gumagawa ng mga kalkulasyon sa conductometry, ang konsepto ng "electrical conductivity" æ 0 ay ginagamit:
Sa mga kalkulasyon, maginhawang gamitin ang katumbas na conductivity ng kuryente, na katumbas ng:
saan p – bilang ng mga moles na katumbas sa 1 cm 3 ng solusyon. Ang katumbas na electrical conductivity l ¥ sa walang katapusang dilution ay katumbas ng kabuuan ng cation mobility U at anion V.
Ang ratio ng katumbas na electrical conductivity ng isang mahinang electrolyte solution sa katumbas na electrical conductivity ng electrolyte na ito sa walang katapusang pagbabanto ay katumbas ng antas ng dissociation a ng electrolyte na ito:
Sa kabila ng hindi tiyak nito, ang pamamaraang ito ay madalas na ginagamit sa mga sistema ng pagsubaybay sa kapaligiran kumpara sa iba pang mga pamamaraan ng electrochemical. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na kapag tinatasa ang polusyon, halimbawa, tubig at kapaligiran, hindi yugto-yugto, ngunit ang output (panghuling) kontrol ng mga prosesong pang-industriya ay posible. Dahil sa napakababang electrical conductivity ng tubig, kadalasan ay sapat na upang tantiyahin ang kabuuang nilalaman ng mga contaminant, na siyang ibinibigay ng conductometry. Ang mga tipikal na halimbawa ng paggamit ng mga pamamaraang conductometric sa pagsubaybay sa kapaligiran ay ang mga analyzer ng mga detergent sa wastewater, ang konsentrasyon ng mga sintetikong sangkap sa mga sistema ng irigasyon, at ang kalidad (kaasinan) ng inuming tubig. Ginagamit ang mga conductometric analyzer para sa patuloy na pagsubaybay sa mga pollutant sa hangin at ulan gaya ng SO 2 at H 2 SO 4 . Bilang karagdagan sa direktang conductometry maaaring gamitin upang matukoy ang ilang uri ng polusyon hindi direkta mga pamamaraan, na nagbibigay ng napaka-epektibong mga pagtatantya ng nilalaman ng mga sangkap na nakalista sa itaas, na nakikipag-ugnayan bago ang pagsukat sa mga espesyal na napiling reagents at ang naitala na pagbabago sa electrical conductivity ay sanhi lamang ng pagkakaroon ng kaukulang mga produkto sa reaksyon. Sa ganitong paraan matutukoy mo ang mga nitrogen oxide pagkatapos ng kanilang catalytic reduction ng pre-ammonia, pati na rin ang HCl, HBr at CO 2 pagkatapos ng isang paunang reaksyon sa Ba(OH) 2 o NaOH. Ang inilarawan na prinsipyo para sa pagtukoy ng CO 2 ay maaari ding gamitin para sa hindi direktang pagtukoy ng mga organikong sangkap sa tubig.
Bilang karagdagan sa classical conductometry, mayroon ding high-frequency na bersyon ( oscillometry ), kung saan ang indicator electrode system ay hindi nakikipag-ugnayan sa sample. Ang prinsipyong ito ay madalas na ipinapatupad sa patuloy na conductivity analyzers.
Ang mga pamamaraan ng electrochemical ng pagsusuri ay inilarawan din sa isang bilang ng mga pang-edukasyon at espesyal na mga publikasyon.
PANITIKAN
1. Drugov Yu.S., Rodin A.A.Pangkapaligiran analytical chemistry.
St. Petersburg: 2002. – 464 p.
2. Pashkevich M.A., Shuisky V.F. Pagsubaybay sa kapaligiran. Tutorial. St. Petersburg State University. – St. Petersburg, 2002. – 90 p.
3. Cattrall Robert W. Mga sensor ng kemikal. M.: Siyentipikong mundo, 2000. – 144 p.
4. Turyan Ya.I., Ruvinsky O.E., Zaitsev P.M.Polarographic catalymetry. M.: Chemistry, 1998. – 272 p.
5. Budnikov G.K., Maistrenko V.N., Murinov Yu.I. Voltammetry na may binago at ultramicroelectrodes. M.: Nauka, 1994. – 239 p.
6. Brainina Kh.Z., Neiman E.Ya., Slepushkin V.V. Inversion electroanalytic na pamamaraan. M.: 1988. – 240 p.
7. Salikhdzhanova R.F. atbp. Polarographs at ang kanilang paggamit sa praktikal na pagsusuri at pananaliksik. M.: Chemistry, 1988. – 192 p.
8. Kaplan B.Ya., Pats R.G., Salikhdzhanova R.F. AC voltammetry. M.: Chemistry, 1985. – 264.
9. Bond A.M. Mga pamamaraan ng polarographic sa analytical chemistry. M.: Chemistry, 1983.
10. Efremenko O.A. Potentiometric analysis. M.: MMA ako. SILA. Sechenova, 1998.
11. Reference Guide sa Application ng Ion Selective Electrodes. M.: Mir, 1986.
12. Koryta I. Ion, electrodes, lamad. M.: Mir, 1983.
13. Nikolsky B.V., Materova E.A. Ion selective electrodes. L.: Chemistry, 1980.
14. Efremenko O.A.Coulometric titration. M.: MMA ako. SILA. Sechenova, 1990.
15. Khudyakova T.A., Koreshkov A.P. Conductometric na paraan ng pagsusuri. Textbook para sa mga unibersidad. M.: Higher School, 1975. – 207 p.
16. Budnikov G.K., Maistrenko V.N., Vyaselev M.R. Mga pangunahing kaalaman ng modernong pagsusuri sa kuryente. M.: Chemistry, 2000.
17. Prokhorov G.V. Panimula sa mga pamamaraan ng pagsusuri ng electrochemical. M.: Moscow State University Publishing House, 1991. - 97 p.
18. Mga pamamaraan ng electroanalytical sa pagsubaybay sa kapaligiran. /Ed. R. Kalvoda, R. Zyka, K. Shtulik at iba pa.: Chemistry, 1990. - 240 p.
19. Plambeck J.Mga pamamaraan ng pagsusuri ng electrochemical. Mga batayan ng teorya at aplikasyon./Trans. mula sa Ingles M.: Mir, 1986.