Лабораторная работа №203

Анализ очищенного рассола для производства хлора и каустической соды

Литература:

Методическое пособие «Введение в физико-химические методы анализа».

АХ стр. 223-262.

Краткое теоретическое введение:

Общая характеристика метода.

В основе потенциометрии лежит зависимость равновесного электродного потенциала от активности (концентрации) ионов в растворе, в котором находится электрод. При потенциометрическом анализе измеряют электродвижущую силу (ЭДС) обратимых гальванических элементов, составленных из электродов, помещае­мых в исследуемый раствор.

Как и в других электрохимических методах анализа, в потенциометрическом методе электрод, потенциал которого зависит от активности (концентрации) определяемых ионов в растворе, на­зывается индикаторным. Для измерения потенциала индикаторного электрода в раствор погружают второй электрод, потенциал которого не зависит от концентрации определяемых ионов, он называется электродом сравнения.

В потенциометрическом методе анализа в основном использу­ют два класса индикаторных электродов:

1) электроды, на межфазных границах которых протекают ре­акции с участием электронов; такие электроды называют электронообменными;

2) электроды, на межфазных границах которых протекают ре­акции ионного обмена и комплексообразования; такие электро­ды называют мембранными, или ионоселективными.

Если на электроде устанавливается обратимое равновесие с уча­стием потенциалопределяющих ионов, то независимо от природы электрода на нем возникает потенциал, подчиняющийся уравне­нию Нернста:

,

где Е₀ — стандартное значение потенциала; R — универсальная газовая постоянная; Т — абсолютная температура; F — постоян­ная Фарадея; n — заряд потенциалопределяющего иона с учетом знака или число электронов, участвующих в реакции; а — актив­ность потенциалопределяющих ионов (для электронообменных электродов отношение активностей окисленной и восстановлен­ной форм вещества).

Потенциометрический анализ широко применяют для непо­средственного определения активности ионов, находящихся в растворе, — прямая потенциометрия, ионометрия (с использова­нием ионоселективных электродов), а также для индикации точ­ки эквивалентности при титровании по изменению потенциала индикаторного электрода — потенциометрическое титрование. При потенциометрическом титровании могут быть использованы химические реакции различных типов, в ходе которых изменяется концентрация потенциалопределяющих ионов: кислотно-основ­ное взаимодействие, окисление-восстановление, реакции осаж­дения и комплексообразования.

Погрешность определения прямым потенциометрическим методом составляет 2-10%, а потенциометрическим титрованием 0,1-0,5%. Интервал определения ионов потенцио­метрическим методом в различных природных и промышленных объектах находится в пределах от -1 до 14 рН для стеклянных электродов и от 10° до 10^-5 (10^-7) моль/л определяемого иона для других типов ионоселективных электродов.

При измерении ЭДС ячейки, состоящей из индикаторного элек­трода и электрода сравнения, наиболее важным является необхо­димость поддерживания химического равновесия в ячейке, т.е. во время измерений через ячейку не должен протекать электри­ческий ток или он должен быть настолько мал, чтобы не влиять на химическое равновесие в ходе проведения измерений.

В необратимых электрохимических системах потенциал инди­каторного электрода устанавливается медленно и он неустойчив. В этом случае эффективно потенциометрическое титрование с использованием поляризованных электродов — потенциометри­ческое титрование под током. При этом для обеспечения надеж­ной индикации конечной точки титрования используют электрод, поляризованный малым током (10^-6 А).

Обычно величина тока, протекающего через ячейку, зависит от ряда факторов: это природа электродов и их чувствительность к поляризации, концентрация реагентов, объем раствора и общее электрическое сопротивление ячейки. В ячейках с высокоомными мембранными электродами последний фактор наиболее важен, так как падение потенциала на ячейке при протекании через нее даже очень небольшого тока ведет к значительным погрешно­стям.