Обработка результатов измерений, полученных методом прямой потенциометрии, с целью определения концентрации анализируемого иона

Прямая потенциометрия. Потенциометрический анализ основан на измерении ЭДС Е гальванического элемента и электродного потенциала φ его рабочего электрода как функции концентрации в растворе анализируемого вещества (уравнение Нернста показывает зависимость электродного потенциала электрода от концентрации потенциалопределяющих ионов). Определение концентрации вещества в прямой потенциометрии проводят обычно методом градуировочного графика или методом добавок стандарта.

Метод градуировочного графика в прямой потенциометрии. Готовят серию из 5 – 7 эталонных растворов с известным содержанием определяемого вещества. Концентрация определяемого вещества и ионная сила в эталонных растворах не должны сильно отличаться от концентрации и ионной силы анализируемого раствора: в этих условиях уменьшаются ошибки определения. Ионную силу всех растворов поддерживают постоянной введением индифферентного электролита (ионы этого электролита не участвуют в электродных реакциях). Эталонные растворы последовательно вносят в электрохимическую (потенциометрическую) ячейку. Обычно эта ячейка представляет собой стеклянный химический стакан, в который помещают индикаторный электрод и электрод сравнения. Измеряют ЭДС Е эталонных растворов, тщательно промывая дистиллированной водой электроды и стакан перед заполнением ячейки каждым эталонным раствором. По полученным данным строят градуировочный график в координатах Е – lgc, где с – концентрация определяемого вещества в эталонном растворе. Обычно такой график представляет собой прямую линию. Затем в электрохимическую ячейку вносят (после промывания ячейки дистиллированной водой) анализируемый раствор и измеряют ЭДС Е ячейки. По градуировочному графику находят lgc(х), где c(х) – концентрация определяемого вещества в анализируемом растворе.

в) Метод стандартных растворов в прямой вольтамперометрии. В одинаковых условиях проводят полярографирование двух растворов: анализируемого раствора с неизвестной концентрацией с_х и стандартного раствора с точно известной концентрацией с_st определяемого вещества. На полученных полярограммах находят высоты полярографических волн h_x и h_st, отвечающие диффузионному току при концентрациях соответственно с_х и с_st. Согласно уравнению Ильковича имеем

h_x = k∙ c_x, h_st = k ∙ c_st,

, .

Стандартный раствор готовят так, чтобы его концентрация была как можно ближе к концентрации определяемого раствора. При этом условии ошибка определения минимизируется. (Привести численный пример)

Прямая кондуктометрия. В прямой кондуктометрии концентрацию вещества в анализируемом растворе определяют по результатам измерения удельной электропроводности этого раствора. При обработке данных измерений с целью определения концентрации электролита используют метод градуировочного графика.

б) Метод градуировочного графика в прямой кондуктометрии. Готовят серию эталонных растворов, каждый из которых содержит точно известную концентрацию определяемого вещества. Измеряют их удельную электропроводность при постоянной температуре в термостатируемой кондуктометрической ячейке. По полученным данным строят градуировочный график, откладывая по оси абсцисс концентрацию эталонных растворов, а по оси ординат – значения удельной электропроводности. Построенный график в относительно небольшом диапазоне изменения концентраций представляет собой прямую линию. В широком диапазоне изменения концентраций, когда подвижности катиона и аниона могут заметно изменяться, наблюдаются отклонения от прямолинейной зависимости. Затем строго в тех же условиях измеряют удельную электропроводность κ_х определяемого электролита в анализируемом растворе с неизвестной концентрацией с_х и по графику находят искомую величину с_х.