Кондуктометрический метод анализа

 

-l 0Cl + l 0NO3 =-0,00655 + 0,00617 = -0,00038 Ом-1 м2 г-экв-1.

 

Знак '-' перед электропроводностью l 0Cl говорит о том, что концентрация Cl в результате титрования уменьшается. Знак '+' перед l 0NO3 свидетельствует об увеличении концентраци NO3.

 

Полученное в итоге  отрицательное число -0,00038 Ом-1 м2 г-экв-1 указывает на то, что при титрованиии до точки эквивалентности электропроводность раствора уменьшается.

 

После точки эквивалентности  электропроводность будет повышатьcя, так как эту ветвь титрования полностью определяет титрант, т.е. ионы Ag и NO3:

 

l 0Ag + l 0NO3 = 0,005436 + 0,00617 = 0,011606 Ом-1 м2 г-экв-1.

 

Прошу обратить внимание на то, что полученное число положительно, что говорит об увеличении электропроводности раствора с каждой порцией титранта.

 

Кривой титрования (рис. 2б) на рисунке может соответствовать титрование ацетата натрия соляной кислотой. Почему? Потому, что до точки эквивалентности электропроводность раствора будет возрастать, а не убывать как в предыдущем случае:

 

-l 0ацетат + l 0Cl = -0,0034 + 0,00655 = 0,00315 Ом-1 м2 г-экв-1.

 

В заключении хочу предупредить о том, что любое отклонение кривой титрования от описанных выше видов, должно настораживать, так как при  этом увеличивается вероятность  появления больших систематических  ошибок.

4.Методы кондуктометрии:

 

Контактные методы. Измерения  проводят с помощью контактных ячеек (рис.1, а). При этом используют электроды  из Pt, Ti, нержавеющей стали и др. Для измерения растворов с  высокой концентрацией электролита (10-2-10-3 М) применяют платинированные  электроды с развитой поверхностью.

Рис. 1. Кондуктометрические ячейки и их эквивалентные электрические  схемы: a-контактная ячейка; б-емкостная  ячейка; в-индуктивная ячейка; R-сопротивление  электролита; С1-емкость двойного электрического слоя на межфазной границе электрод - электролит; С2-емкость раствора; С3-емкость конденсатора, образованного раствором, стенкой ячейки и внешним электродом; Zф-фарадеевский импеданс, связанный с протекающей на границе электрод-электролит электрохимической реакцией; L1 и L2-индуктивности соотв. электролита и катушки.

 

В прямой кондуктометри  непосредственно определяют концентрацию электролита по х его раствора (если между этими величинами имеется  линейная зависимость). Метод применяется  главным образом для анализа  разбавленных растворов. В случае концентрирированных растворов необходимо строить градуировочные графики. Определение веществ в присутствии других электролитов возможно, если концентрации последних постоянны. На методе прямой кондуктометрия основаны конструкции солемеров и др. кондуктометрических устройств, позволяющих определять олеум. а также различных соли в минеральной, речной и морской водах, физиологических жидкостях и др. Прямую кондуктометрию применяют при контроле регенерации ионитов, очистки воды, промывки осадков, при оценке качества вин, соков и других напитков, чистоты органических растворителей, газов, твердых солей, текстильных материалов, бумаги, зерна, почвы и т.д. Часто анализируемые образцы предварительно сжигают, а выделяющиеся газы поглощают подходящими растворами. По электропроводности поглотителей определяют количества газов (в частности, СО2, NO2, SO2), следовательно - содержание соответствующих элементов, например С, N, S, в металлах, сплавах и органических соединениях.

 

В косвенной кондуктометрия, позволяющей исследовать смеси электролитов, наряду с электропроводностью растворов измеряют рефракцию, вязкость, рН, плотность или др. величины. Например, при анализе промышленных нитрующих смесей, содержащих H2SO4, HNO3 и Н2О, дополнительно измеряют плотность. По совокупности всех экспериментальных данных определяют количеств, состав смеси.

Бесконтактные методы.  Применяются для относительных  измерений электропроводности, главным  образом для высокочастотного титрования. Измерения проводят с применением  емкостных (С-) или индуктивных (L-) ячеек, представляющих собой сосуды из диэлектрика, которые соответственно имеют с внеш. стороны не менее двух металлических электродов (рис. 1,б) или помещены в магнитном поле катушки индуктивности (рис. 1,в). Электроды С-ячейки или катушка индуктивности соединяются с высокочастотным генератором. Электропроводность электролита при токе высокой частоты обусловлена не только реальным перемещением зарядов, но в большей мере потерями электрической энергии в емкостной и индуктивных ячейках. Это отражается на реактивной составляющей X полного сопротивления (импеданса) цепи Z2 = R2 + X2, где R-активное сопротивление, X=XL-ХC, XL и ХC - соответствующее индуктивное и емкостное сопротивление цепи. Индуктивные ячейки используют обычно для измерения сравнительно высокой электропроводности, а емкостные - для измерения низкой электропроводности. Чувствительность измерения повышается в С-ячейках при использовании диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью, уменьшении толщины стенок сосуда и увеличении площади электродов, а в L-ячейках - с увеличением объема пробы. Применяются также комбинированные LC-ячейки, RC- и RL-ячейки с повышенной чувствительностью, а также многозвенные ячейки с различным числом электродов, включенных в фазовращающие контуры автоколебательных генераторов. При высокочастотном титровании необходимо предварительно выбирать условия с учетом характеристической кривой ячейки, т.е. зависимости 1/XL или 1/ХC от х (рис. 3). Чем больше интервал между значениями (:0 и (::, в котором эта зависимость линейна, тем удобнее ячейка для измерений. Кроме того, чувствительность измерений различна на различных участках характеристической кривой; например, в случае кривой 1 чувствительность наименьшая в максимуме и наибольшая в точках перегиба.

Рис. 3. Характеристич. кривые бесконтактных  высокочастотных ячеек: 1,2,3 - зависимости  обратных величин соотв. активной, емкостной  и индуктивной составляющих Z от lg(.

Кривые высокочастотного титрования имеют минимум (как кривая 1 на рис. 2) или максимум, а также могут представлять собой М-образные кривые. Бесконтактные методы уступают контактным по точности, но превосходят их по чувствительности. Кроме того, из-за отсутствия взаимодействия материала электрода с исследуемой средой эти методы позволяют проводить измерения при высоких и низких температурах, в агрессивных средах, в замкнутых объемах. Они применяются для кислотно-основных титрований на фоне дифференцирующих растворителей (СН3СООН, ацетон, диоксан и др.), детектирования веществ в хроматографии, экспресс-анализа органических соединений, воздуха и промышленных газов, анализа хим. реактивов, контроля качества лекарственных средств в запаянных ампулах, для изучения комплексообразования, гидролиза, сольватации, фазовых переходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Кондуктометрия - совокупность электрохимических методов анализа, основанных на измерении электропроводности х жидких электролитов, которая пропорциональна  их концентрации. Аналитическое использование  кондуктометрии обладает характерными чертами, связанными с низкой селективностью кондуктометрического детектирования. В самом деле, близкие значения эквивалентных электропроводностей ионов не позволяют говорить о том, что какой-либо ион может целиком определять электропроводность всего раствора. Таким образом, измерения электропроводности может приносить реальную аналитическую пользу только в том случае, если соотношение ионов в анализируемой смеси неизменно от пробы к пробе. Это, так называемая, задача определения разбавления исходного раствора. Примерами могут служить анализ промывных вод в ваннах отмывки гальванического производства, контроль за приготовлением технологических растворов в производственных условиях и т.п.

 

Кондуктометрические методы характеризуются высокой экспрессностью, простотой и доступностью измерительных приборов, удобством работы и достаточной точностью. Ценной особенностью кондуктометрических методов является возможность проведения автоматического и дистанционного анализа. Прямые кондуктометрические измерения имеют погрешность 1—2%, при соблюдении специальных условий она снижается до 0,2%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Харитонов Ю.Я. Аналитическая  химия. Кн. 2. – М.: Высшая школа. 2003. – 345 с.

 

1.   Брайнина Х.З., Нейман Е.Я., Слепушкин В.В. Инверсионные электроаналитические методы. – М.: Химия, 1988. – 239 с.

 

2.   Электрохимические  методы в контроле окружающей  среды. – М.: Химия, 1990. – 238 с.

 

3.   Сурова Н.А.  Использование вольтамперометрической  компьютеризированной системы для  анализа экологических объектов // Ученые записки Симферопольского государственного университета. Математика, физика, химия. – 1997. – №4 (43). – С. 112–119.

 

4.   Гейровский Я., Кута Я. Основы полярографии. –  М.: Мир, 1965. – 295 с.

 

5.   Ройзенблат Е.М., Веретина Г.И. О чувствительности определения ртути методом инверсионной вольтампереметрии на графитовом электроде // Журн. аналит. химии. – 1974. – Т. 29, №12. – С. 2376–2380.

 

6.   Будников Г.К.  Определение следовых количеств  веществ как проблема современной аналитической химии // Соросовский Образовательный Журнал. 2000. Т. 6, №3. С. 45–51.

 

7.   Эйхлер В. Яды в нашей  пище. М.: Мир, 1993. – 189 с.

 

8.   Золотов Ю.А., Кимстач В.А., Кузьмин Н.М. и др. // Рос. хим.  журн. 1993. Т. 37, №4. С. 20–27.

 

9.   Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М.: Химия, 1996. – 319 с.

 

10. Будников Г.К. Диоксины и  родственные соединения как экотоксиканты  // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. №8. С. 38–44.