5.5.2. Электрометрическое титрование

Электрометрическое, или потенциометрическое, титрование основано на резком изменении потенциала индикаторного электрода вблизи точки эквивалентности – точки конца титрования (ТКТ) при прибавлении к раствору небольшого количества титрующего реагента. При реакции нейтрализации индикаторными могут быть различные электроды (сурьмяный, стеклянный и др.), потенциалы которых зависят от рН. В качестве электродов сравнения наиболее часто используют каломельный и хлоросеребряный электроды. Потенциометрическое титрование выполняют, используя специальные приборы (рН-метры, титраторы, потенциометры и др.). Точку конца титрования можно определять, титруя раствор до заданного значения рН или до момента, когда стрелка гальванометра перестанет отклоняться либо изменит направление отклонения. Обычно применяют первый способ, используя рН-метры.

Значения рН 0, принимаемого за ТКТ, выбирают в зависимости от рН перехода окраски индикатора, используемого при обычном титровании. Если при обычном титровании применяется фенолфталеин, то титрование заканчивается при рН 8,5; бромтимоловый синий – при рН 7,3; лакмус – при рН 7,0; метиловый красный – при рН 6,3 и т. д.

При электрометрическом титровании с одинаковой точностью мож- но определять кислотность как бесцветных, так и темноокрашенных растворов.

5.6. Определение окислительно-восстановительного потенциала

Окислительно-восстановительные реакции занимают ведущее место в ряде ферментативных реакций, в частности брожения. Так, от степени окисленности среды зависит характер метаболизма дрожжей: при высокой окисленности происходит аэробное дыхание и сахар потребляется дрожжами на рост и размножение, при низкой – анаэробное дыхание с образованием спирта. Эти реакции протекают и на стадии выдержки пива, обуславливая его вкус и аромат.

Окислительно-восстановительные реакции являются электрохимическими реакциями и связаны с переносом электронов, поэтому их интенсивность можно измерить, определив при помощи гальванического элемента возникающую ЭДС, пропорциональную интенсивности химической реакции.

Потенциал, возникающий на индикаторном электроде гальванического элемента, называется окислительно-восстановительным потенциалом (ОВ-потенциалом). Он обозначается символом Еh и выражается в вольтах. Величина Еh прежде всего зависит от содержания в растворе газообразного водорода и кислорода, а также от содержания веществ с окислительными и восстановительными свойствами. Чистая вода диссоциирует не только на ионы Н⁺ и ОН^–, но и на молекулы, согласно уравнению

2Н₂О  2Н₂ + О_2. (5.5)

Эти величины, так же как и ионы, связаны константой диссоциации

К = [H₂] · [O₂], (5.6)

и при увеличении, например, [H₂], соответственно уменьшается [O₂]. При наличии в растворе восстановителя концентрация водорода по сравнению с содержанием его в чистой воде повышается, а кислорода, соответственно, уменьшается и наоборот. Следовательно, восстановительную и окислительную способность раствора можно характеризовать одной величиной [H₂] аналогично тому, как кислотность и щелочность растворов характеризуют концентрацией водородных ионов [H⁺]. При этом также пользуются не абсолютным значением концентрации, а ее десятичным логарифмом с обратным знаком и обозначают его символом rН₂ = – lg[H₂].

В водном растворе, насыщенном водородом, rН₂ = 0, а при насыщении кислородом rН₂ = 41. Внутри этого интервала окислительно-восстанови-тельная способность раствора характеризуется следующими величинами rН₂: от 0 до 8,5 – сильновосстанавливающая; от 8,5 до 17 – слабовосстанавливающая; от 18 до 25,5 – индифферентная; от 25,5 до 34 – слабоокисляющая; от 34 до 41 – сильноокисляющая.

Если в окислительно-восстановительной реакции принимает участие ион водорода, то потенциал электрода зависит также от величины рН. Взаимосвязь rН₂, рН и Еh выражается уравнением

rН₂ = . (5.7)

Для определения окислительно-восстановительной способности применяют два метода – электрометрический и колориметрический.