Прямая потенциометрия (ионометрия) – это потенциометрический метод, в котором индикаторным электродом является ионоселективный электрод. Ионометрия – удобный, простой, экспрессный современный метод анализа. Для его реализации достаточно подобрать соответствующий ионоселективный электрод для определяемого иона. Особенно широко ионометрия используется при определении точной концентрации ионов Н+ в растворе. В качестве индикаторного электрода, как правило, применяют стеклянный электрод, селективный по отношению к ионам Н+. Измерения э.д.с. производят с помощью специальных приборов, называемых рН-метрами. Их шкала откалибрована таким образом, что вместо измеряемой э.д.с. показывает значение рН раствора.
Потенциометрическое титрование является разновидностью титриметрических методов анализа. При потенциометрическом титровании анализируемый раствор, находящийся в электрохимической ячейке, титруют подходящим титрантом, фиксируя точку эквивалентности на основании характера изменения э.д.с. измеряемой цепи в зависимости от объема добавляемого раствора. По полученным данным строят кривую потенциометрического титрования и на этой кривой определяют точку эквивалентности и объем израсходованного титранта в точке эквивалентности.
Потенциометрическое титрование может быть использовано для определения концентрации кислоты или основания в анализируемом растворе. В этом случае составляют гальваническую цепь, содержащую индикаторный стеклянный электрод и электрод сравнения с постоянным известным потенциалом (например, хлорсеребряный):
Ag½AgCl, HCl½«смб» ½ Н3О+½½KCl, AgCl½Ag
a ax
индикаторный хлорсеребряный
стеклянный электрод электрод сравнения
где «смб» – стеклянная мембрана; а – известная активность ионов Н+ внутреннего раствора стеклянного электрода; ах– неизвестная активность ионов Н+ измеряемого раствора.
Э.д.с. такой гальванической цепи будет зависеть от концентрации ионов Н+ в исследуемом растворе. Измеряя её с помощью соответствующего прибора, можно непосредственно определить рН среды.
Титруемый раствор строго определенного объема помещают в электролитическую ячейку с электродами и при перемешивании из бюретки небольшими порциями добавляют титрант (например, раствор щелочи при определении концентрации кислоты в исследуемой системе). После каждого добавления очередной порции раствора щелочи с помощью потенциометра определяют рН раствора и затем по полученным данным строят кривую титрования в координатах рН раствора – V (титранта) (рис. 97).
Рис. 97. Кривая потенциометрического титрования соляной кислоты гидроксидом натрия: А – точка эквивалентности
В случае титрования сильной кислоты щелочью точка эквивалентности будет лежать на середине скачка титрования (рН = 7).
В ряде случаев чувствительность потенциометрического метода превышает чувствительность обычного объемного метода, а также метода кондуктометрического титрования.