Кондуктометрия

Зависимость электрической проводимости от природы и концентрации электролита можно использовать для количественного определения многих веществ. Метод анализа, основанный на определении электрической проводимости жидких сред, называется кондуктометрией. Различают прямую кондуктометрию и кондуктометрическое титрование.

При прямой кондуктометрии проводят измерение электрической проводимости анализируемого раствора и с помощью калибровочного графика (зависимости проводимости от концентрации) определяют содержание растворенного вещества. Прямую кондуктометрию используют для определения суммарного содержания электролитов в различных биологических средах (в плазме и сыворотке крови, желудочном соке, моче, тканевой жидкости), для контроля качества минеральных вод и напитков, степени очистки воды, влажности твердых продуктов и т.п. Изучение электропроводящих свойств биологических тканей и жидкостей, связанных с наличием в них ионов электролитов, помогает понять принципы их строения и функционирования в норме и патологии.

При кондуктометрическом титровании измерение электрической проводимости используют для определения точки эквивалентности в ходе реакции между анализируемым веществом и титрантом. Проводимость раствора в колбе для титрования измеряют после добавления каждой порции титранта. На кривой зависимости электрической проводимости от объема добавленного титранта возникают характерные изломы, вызванные качественным и количественным изменением состава раствора и указывающие на завершение реакции.

Например, при титровании сильной кислоты сильным основанием (рис.3а) до точки эквивалентности добавляемые ионы ОН^- связываются в воду, а высокоподвижные ионы Н⁺ заменяются на эквивалентное количество малоподвижных ионов Na⁺, в связи с чем проводимость раствора уменьшается. После точки эквивалентности проводимость раствора возрастает ввиду появления в растворе высокоподвижных ионов ОН^- и накопления добавляемых катионов Na⁺. Излом на кривой титрования свидетельствует о наступлении точки эквивалентности.

Кондуктометрическое титрование позволяет определять концентрации нескольких растворенных веществ при их совместном присутствии в растворе. Например, на кривой титрования (рис.3б) смеси сильной кислоты (HCl), слабой кислоты (СН₃СООН) и соли слабого основания (NH₄Cl) сильным основанием (NaOH) сначала проводимость падает (титруется сильная кислота), затем несколько возрастает (титруется слабая кислота, накапливаются ионы Na⁺), снова падает (титруется NH₄Cl, более подвижные ионы NH₄⁺ меняются на менее подвижные ионы Na⁺) и наконец резко увеличивается (все реакции завершены, накапливается избыток свободных ионов ОН^-). Три излома на кривой титрования позволяют определить сразу три точки эквивалентности.

ω ω

т.э. V 1т.э. 2 т.э. 3т.э. V

а) б)

Рис.3. Кривые кондуктометрического титрования:

а) соляной кислоты раствором гидроксида натрия; б) смеси

HCl, CH₃COOH и NH₄Cl раствором NaOH

Кондуктометрическое титрование особенно удобно при анализе окрашенных и мутных растворов, в которых применение индикаторов невозможно.