Кондуктометрический анализ
Кондуктометрия - аналитический метод, основанный на измерении электрической проводимости G (величины, обратной электрическому сопротивлению R) электрохимической ячейки, состоящей из анализируемого раствора и помещенных в него двух одинаковых инертных электродов с достаточно большой площадью. Электропроводность ячейки зависит от ее геометрии, определяемой площадью и формой электродов, расстоянием между электродами и их относительным расположением, а также от электропроводности раствора электролита. Для того, чтобы исключить геометрический фактор из кондуктометрических измерений, по экспериментальным данным рассчитывают значения удельной и эквивалентной (или молярной) проводимости электролитов.
Кондуктометрический анализ обычно проводят при использовании переменного тока. В зависимости от того, какой аналитический сигнал используется при проведении анализа, различают собственно кондуктометрию, низкочастотную кондуктометрию и высокочастотную кондуктометрию (различное сопротивление проходящему через раствор току).
Кондуктометрия широко применяется в лабораторной практике, хотя и является неселективным методом анализа, так как все виды ионов, находящихся в растворе, вносят свой вклад в проводимость раствора. Поэтому прямой кондуктометрический анализ обычно используется для определения концентрации растворов бинарных электролитов или для определения общей ионной силы раствора (например, степень минерализации природных вод, загрязненность сточных вод, контроль качества воды после ее очистки).
Более широко распространено кондуктометрическое титрование, при котором точка эквивалентности определяется по излому кривой зависимости электрической проводимости титруемого раствора от количества титрующего раствора. При кондуктометрическом титровании могут быть использованы химические реакции всех типов: осаждения, комплексообразования, окислительно-восстановительные, кислотно-основного взаимодействия. Резкое изменение электрической проводимости происходит тогда, когда в процессе титрования происходит изменение состава раствора и подвижности электроактивных ионов, образуются малодиссоциирующие или труднорастворимые соединения.
Пример. H+ + Cl- + Na+ + OH- H2O + Na+ + Cl-.
До точки эквивалентности электрическая проводимость раствора обеспечивается ионами H+, Cl- и Na+. Ионы H+ обладают наиболее высокой подвижностью, но в процессе титрования их число уменьшается и проводимость раствора уменьшается. После точки эквивалентности электрическая проводимость раствора определяется ионами Na+ + Cl- и наиболее подвижными OH-. С увеличением концентрации щелочи проводимость раствора возрастает. Минимум электрической проводимости соответствует точке эквивалентности.
G
V
Vэкв
Рис. Кривые кондуктометрического титрования
Кондуктометрическое титрование - удобный метод анализа окрашенных и мутных растворов, а также растворов, содержащих вещества, реагирующие с применяющимися в обычном химическом анализе индикаторами. Метод может быть использован в установках автоматического титрования.
Промышленно выпускаемое оборудование: Карманные кондуктометры для оперативного контроля количества растворенных в воде солей DIST (десять модификаций), экспресс-анализа водных растворов ТЕСТЕР-Солемер. Многодиапазонные портативные кондуктометры HI 8633, HI 8733, HI 8733, HI 9033 (для работы в полевых условиях - в защитном исполнении), микропроцессорные измерители проводимости HI 9032 с внесенными в память программами измерений, измеритель окислительно-восстановительного потенциала в промышленных сточных водах ORP, измерители растворенного кислорода и т.п.
Литература
Физическая химия. Под ред. К.С. Краснова. Т.1 и 2. М.: Высшая школа, 1995.
Основы аналитической химии. В 2-х кн. Кн. 1. Общие вопросы. Методы разделения: Учебное пособие для вузов/ Под ред. Ю.А. Золотова. –М.: Высш. шк. 2000. –351 с.
Юинг Д. Инструментальные методы химического анализа. – М.: Мир, 1978.
Электроаналитические методы в контроле окружающей среды./Под ред. Р. Кальвода. М.: Химия, 1990. 240 с.
Кузяков Ю.Я., Семененко К.А., Зоров Н.Б. Методы спектрального анализа. М.: Изд-во МГУ, 1990. - 213 с.
Карякин А.В., Грибовская И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люминесценции в анализе природных и сточных вод. М.: Химия, 1987. - 304 с..
Ермаченко Л.А. Атомно-абсорбционный анализ в санитарно-гигиенических исследованиях.
Березкин В.Г. Газо-жидко-твердофазная хроматография. М.: Химия, 1986. - 112 с.
Хмельницкий Р.А. Бродский Е.С. Масс- спектрометрия загрязнений окружающей среды. М.: Химия, 1990. -184 с.
Физическая химия. Под ред. К.С. Краснова. Т.1 и 2. М.: Высшая школа, 1995.
МИА Ч. I.