Тема лекции: Потенциометрия

1. Кафедрахимии Тема лекции: Потенциометрия

2. Потенциометрический метод анализа состава раствора Основан на измерении электрохимического (мембранного) потенциала электрода, величина которого является функцией активности ионов в растворе. Такие электроды называют индикаторными (электродами определения). V Электрод определения Электрод сравнения Исследуемый раствор[aM = X] Стандартный раствор

3. Электроды определения потенциал зависит от активности определяемых ионов рН-зависимые электроды определения 1. Водородныйэлектрод (Электрод I рода) • Редокс-реакция: 2Н++ 2е-H2 • Схема записи: H2(Pt)  H+ • Уравнение Нернста: 2H+/H2 = - 0,059pH(В) Недостатки: капризен в работе Достоинства: высокая точность

4. 2. Хингидронный электрод Pt х,гх, рН хингидрон гидрохинон хинон Редокс-реакция: Хинон + 2Н+ + 2е-  Гидрохинон Схема записи: хг =0хг – 0,059рН (В) 0хг= 0,699В Достоинства: - простота изготовления Недостатки: - вносит постороннее вещество - работает лишь при рН менее 8

5. Электроды сравнения Электрод, потенциал которого известен и постоянен растворимый электролит с одноименным анионом KatAn труднорастворимая сольметалла MeAn Металл Me Схема записи:MeMeAn, An-(электроды II рода)

6. Электроды сравнения 1.Хлорсеребряный электрод Ag+ + e-Ag Ag+ + Cl- AgCl Редокс-реакция: Ag  AgCl, Cl- Схема записи: хс = 0хс – 0.059 lgaCl- хс0= 0,222 В хс(в насыщенном KCl) = 0,202В

7. Электроды сравнения 2. Каломельный электрод Редокс-реакция: Hg2Cl2+2e-2Hg + 2Cl- Hg  Hg2Cl2, Cl- Схема записи: клм= клм0 – 0,059 lg a Cl- = к0 + 0,059pCl (В) клм0= 0,282 В клм(в насыщенном KCl) = 0,250В

8. Электрические цепи гальванического элемента Химические цепи состоят из электродов различной природы электрическая работа совершается за счет выравнивания электродных потенциалов катод– электрод с большей величиной потенциала Концентрационныецепи катод – электрод, погруженный в более концентрированный раствор (для рН-зависимых электродов) состоят из одинаковых электродов, погруженных в растворы разной концентрации одинаковых ионов

9. Е-0,250 рНx = 0,059 Определение рН раствора с помощью каломельно - водородной химической цепи 1. Определение электрода – катода. катода>  анода > н0= клм( насыщ.) = 0,250В 0 анод катод 2. Запись цепи. - H2(Pt)H+x  Hg2Cl2, KCl(нас.) Hg + 3. Расчет ЭДС. Е(опыт) = клм - Н = 0,250 – (-0,059рНx) 4. Расчет рН.

10. Определение рН раствора с помощью хингидрон-хингидронной концентрационной цепи 1. Определение электрода – катода. Катод – электрод, погруженный в более концентрированный раствор (для рН – зависимых электродов). рН раствора в электроде сравнения = 2 Исследуемый раствор – моча (рН>2) катод анод 2. Запись цепи. -PtpHx, х, гх  pH = 2, х, гхPt+ 3. Расчет ЭДС. Е(опыт) = 0,699 – 0,059рНстанд. –0,699 + 0,059pHx

11. Ионометрия Разновидность потенциометрического метода определения активности ионов (молекул) с применением в качестве электрода определения ионоселективных электродов (ИСЭ). -- ИСМ + + МХ а2 МХ а1 мембр. M+ ИСМ – ионоселективная мембрана ИСМ проницаема для ионов М+; a1> a2

12. V 5 4 Схема устройства иономера 2 3 1 1-ионоселективная мембрана 2 - стандартный раствор 3 - исследуемый раствор 4,5- электроды сравнения Электрод сравне- ния 4 Стандарт- ный раствор 2 ИСМ 1 Исследуе- мый раствор 3 Электрод сравне- ния 5 ИСЭ

13. Типы ИСЭ Стеклянные С жидкой мембраной Твердофазные Ферментные Газовые Биологические сенсоры

14. Стеклянные электроды Кислород Натрий Кремний 1- ИСМ 2 - стандартный раствор xNa2OySiO2 3-электрод сравнения 4 - корпус Важнейшие стеклянные электроды – pH, pNa

15. Процесс ионообмена через ИСМ стеклянного электрода С1>C2 М+ Раствор С2 Раствор С1 Na+ М+раствор + Na+мембрана М+мембрана + Na+раствор

16. Твердофазные электроды 1 - ИСМ 2 - стандартный раствор 3 - электрод сравнения 4-корпус Возможно определение ионов, входящих в состав мембраны, а также ионов, способных взаимодействовать с ее активными центрами. Монокристаллические Материал мембран – LaF3, AgCl, Ag2S, CuS, др. Поликристаллические Важнейшие кристаллические электроды– pAg, pF, pCl, pS, pBr, pCN, pCu, pPb

17. Электроды с жидкой мембраной 1 - ИСМ 2 - стандартный раствор 3 - электрод сравнения 4-корпус Электрод представляет собой диафрагму, поры которой за- полнены раствором активного вещества в орг. растворителе. Активные компоненты жидких мембран Ионообменники Комплексоны Нейтральные переносчики Важнейшие жидкостные электроды – pK, pCa, pMg, pNO3

18. Природные и синтетические ионофоры

19. Газовые электроды Используется промежуточная реакция, в ходе которой из молекул определяемых веществ образуются ионы, активность которых может быть определена одним из рассмотренных ранее ИСЭ СO2 + H2O  H+ + HCO3- Газовые электроды: pCO2, pNH3, pH2S

20. Преимуществаионометрии Определение активности иона на фоне его общей концентрации (уникальность метода); возможны измерения в окрашенных, мутных и вязких растворах; проба не разрушается; время измерения составляет несколько секунд; унифицированность аппаратуры для определения активности различных ионов; диапазон измеряемых концентраций от 1 до 10-6 М; сравнительная дешевизна приборов; возможность автоматизации измерений.

21. Применение ионометрии в медицине контроль (и автоматический) за биологически активной концентрацией ионов и молекул биосред (H+, K+, Na+, Ca2+, HPO42-, глюкоза, мочевина и др.); контроль (и автоматический) за состоянием воздуха (СО, СО2, NO, NO2, SO2, H2S и др.); контроль (и автоматический ) за состоянием природных вод (H+,Ca2+, Mg2+, Hg2+, Pb2+, NH4+, S2-, HPO42- , NO3-,остатки пестицидов, гербицидов и др.