Теоретичні основи потенціометрії

Для вирішення аналітичної задачі потенціометричні вимірювання можна проводити двома способами. Перший спосіб – пряма потенціометрія, полягає в тому, що в досліджуваний розчин занурюють необхідний індикаторний електрод і вимірюють його потенціал відносно електрода порівняння, найчастіше хлоридсрібного. Потім за градуювальним графіком, побудованому в координатах Е - рс (с – концентрація стандартних розчинів іона, який визначають), знаходять концентрацію іона, що визначають в аналізованому розчині.

Другий спосіб полягає в вимірюванні потенціалу ін­дикаторного електрода в процесі хімічної реакції між іоном, що визначають, та відповідним титрантом. За кривою титрування можна знайти об’єм титранта, що необхідний для досягнення кінцевої точки титрування, й обчислити концентрацію іона, який визначають. Цей спосіб називають потенціометричним титруванням.

З рівняння Нернста випливає, що рівноважний потенціал Е_рзалежить від співвідношення активностей (концентрацій) окисненої і відновної форм окисно-відновної пари, тобто є функцією складу розчину:

E_{p =} E⁰_Oх/Red +ln (1)

Залежність (1) й покладено в основу потенціометрії.

Рівноважним називають потенціал, який набуває ізольований електрод при зануренні в розчин для аналізу. Тому вимірювання потенціалу необхідно проводити в умовах, максимально наближених до термодина­мічних: при відсутності струму у зовнішньому ланцюгу комірки (I=0) через час, необхідний для встановлення рівноваги. Тільки за таких умов можна розглядати склад аналізованого розчину за виміряним потенціалом електроду.

3.1.2. Вимірювання потенціалу

Прилад для вимірювання потенціалу – потенціометр було запропоновано Поггендорфом (1841). Схему потенціометру наведено на рисунку 3.1. У верхньому контурі безперервно тече струм від батареї. Це спричиняє падіння напруги між точками Аі В.За законом Ома з урахуванням того, що опір уздовж АВзмінюється лінійно, можна записати:

E_AB = IR_AB = rIl_AB,

E_AC = IR_AC = rIl_AC.

Звідси отримаємо

E_AC = E_AC(l_AC / l_AB).

Із цього рівняння слідує, що при Е_АС = Е_Х або Е_AC = Е_ст струм у нижньому контурі не протікає.

Якщо в ланцюг введено стандартну комірку Е_ст,то

E_ACст= E_ст= E_AB(l_ACст / l_AB);

якщо ключем II введено комірку, що вимірюють Е_х,то