XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Потенциометрический метод анализа основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС) обратимых гальванических элементов. Гальванический элемент состоит из двух электродов: индикаторного и электрода сравнения, погруженных в один раствор (цепь без переноса) либо в два различающихся по составу раствора, связанных жидкостным контактом (цепь с переносом). Возникновение электродного потенциала связано с электрохимическим процессом, происходящим на границе раздела фаз «электрод-раствор». Когда скорости отдачи и присоединения электронов компонентами пары становятся равными, вся система приходит к динамическому равновесию, а индикаторный электрод приобретает равновесный потенциал 1.

Потенциометрические методы анализа подразделяют на: прямую потенциометрию (ионометрию); потенциометрическое титрование. Потенциометрическое титрование широко используется в тех случаях, когда надо провести экспресс-анализ вещества, а необходимых реактивов и оборудования нет или оно недостижимо в данное время. Метод потенциометрического титрования применяют для определения в различных объектах (в том числе и в объектах окружающей среды) хлорид-, йодид-, бромид-, роданид-, арсенат-, цианид-, ферроцианид-, оксалат-, нитрит-, арсенит-, йодат-, хлорид-ионов и др., а также катионов многих металлов (медь, кадмий, ртуть, цинк, висмут, свинец, железо и др.) 1.

Для потенциометрического определения меди в растворе применяется проточная электрохимическая ячейка (ПЭЯ) с одинаковыми пористыми электродами, содержащими смесь сульфидов серебра и меди, через пористые матрицы которых фильтруют раствор сравнения и стандартный раствор. Основой электродов, специфичных к ионам меди, служит пористая матрица цилиндрической формы, полученная прессованием смеси серебряного порошка и бикарбоната аммония. Через пористое пространство матрицы фильтруют 0,1 М раствор сульфида натрия и одновременно поляризуют её анодно током 60-80 мА/см² в течение 15 мин. При этом поверхность матрицы покрывается сульфидом серебра. Не отмывая матрицу от избытка сульфида натрия, её погружают в 0,01 М раствор сульфата меди и вакуумируют. Процесс вакуумирования повторяют 4-5 раз. После такой обработки поверхность матрицы покрывают поликристаллической смесью сульфидов серебра и меди. Эта смесь, нанесенная на серебряную подложку матрицы, выполняет роль мембраны, специфичной к ионам меди. С целью гомогенизации смеси сульфидов матрицы электроды нагревают до 400-420⁰С в атмосфере сероводорода. Изготовленные электроды плотно вставляют в полиэтиленовую трубку на расстоянии 0,4-0,5 см друг от друга. Концы трубки оттягивают, а между электродами приваривают капилляр для слива растворов. Ошибку определения оценивают по дисперсии девяти определений в исследованном интервале концентрированной меди в растворе, содержащем 2,210^-4 моль/дм³ сульфата меди. Ошибка составляет ~ 4%. Ионы K⁺, NH₄, Zn²⁺, Co²⁺, Mn²⁺, PO₄^3- в количестве до 2,510^-3 моль/дм³ каждого не мешают определению, если концентрация сульфата меди изменяется от 10^-5 до 10^-2 моль/дм³ 2.

Существуют и потенциометрические методы на основе йодометрических определений. Известен также потенциометрический метод определения содержания ионов меди на основе измерения потенциала точечного платинового электрода в ходе аналитической реакции 2Cu²⁺+4I^-2CuI+I₂ 3. С целью моделирования условий анализа природных объектов было изучено влияние на величину «измеряемый потенциал – концентрация ионов меди» винной, яблочной, лимонной кислот в интервале концентраций от 10^-4 до 10^-2 моль/дм³ 4, 5.

Список литературы

Потенциометрический анализ воды / Д. Мидгли, К. Торренс; Перевод с англ. Б.Г. Кахана. – М.: Мир, 1980. – 516 с.

Справочник по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды / Аранович Г.И., Коршунов Ю.Н., Ляликов Ю.С. – Л.: Судостроение, 1979. – 648 с.

Турьян Я.И., Малука Л.М., Маркова Т.Р. Косвенное редокс-потенциометрическое определение меди  Журнал аналитической химии.-1992. – т.47. – №8. – С.1456–1463.

Гузик, Т.В. Влияние некоторых органических компонентов пищевых продуктов на определение содержания ионов меди (II) методом косвенной редокс-потенциометрии/Т.В. Гузик // Материалы Международной научно-практической конференции “Наука и образование 2004”, г. Мурманск, 7-15 апреля 2004 г. – Мурманск: МГТУ, 2004. – ч. 4 – С. 68-69.

Гузик,Т.В. Исследование влияния некоторых органических кислот на измеряемый потенциал в системах ионы железа (III) - йодид-ионы, ионы меди (II) - йодид-ионы// Аспирант и соискатель. – 2004. – № 2 (21). – С. 158-159.