2. Беседа по теме занятия.

Потенциометрическое титрование

По способу определения точки эквивалентности в объемном (титриметрическом) анализе различают следующие виды титрования:

1. колориметрическое – по изменению окраски индикатора;

2. кондуктометрическое – по изменению характера электропроводности титруемого раствора;

3. потенциометрическое – по скачку потенциала индикаторного электрода.

При проведении потенциометрического титрования, в основе которого лежит титриметрическая реакция: А (определяемое вещество) + R (реагент)  Р (продукты), используют гальванический элемент, составленный из двух электродов: индикаторного, потенциал которого _инд зависит от концентрации иона определяемого вещества А, и вспомогательного электрода сравнения, потенциал которого _{эл.сравн.} остается постоянным в течение всего анализа. Оба электрода погружают в титруемый раствор и на каждом шаге титрования после добавления из бюретки порции титранта измеряют значение электродвижущей силы (ЭДС) Е:

Е = (_инд – _{эл. срав.}) мВ. (1)

Экспериментальные результаты представляют в виде кривой потенциометрического титрования, построенной в координатах: y – электродвижущая сила Е, мВ,

x – объем добавленного титранта V_т, мл (рис.1,а).

Е, мВ а Vт.,мл

рН б Область перехода окраски фенолфталеина Vт, мл Vтэ/2 Vтэ

Рис.1. Кривые потенциометрического титрования раствора уксусной кислоты СН₃СООН

(НАс) стандартным раствором щелочи NaOH (титрант).

В точке эквивалентности происходит резкое изменение потенциала индикаторного электрода, а значит и измеряемой ЭДС. Определив объем титранта V_тэ, соответствующий точке эквивалентности, рассчитывают по закону эквивалентов молярную концентрацию эквивалента определяемого вещества А и его массу:

С (1/z A) = (2)

m (A/ в аликвоте), г = С (1/z R)моль/л  V_т.э.л  M (1/z A) г/моль (3)

или

m (A/ в аликвоте), г = С (1/z А)моль/л  V_ал. л  M (1/z A) г/моль, (4)

где С (1/z А) – молярная концентрация эквивалента вещества А в исследуемом растворе, моль/л;

С (1/z R) – молярная концентрация эквивалента R в стандартном растворе реагента, моль/л;

V_ал. – аликвота исследуемого раствора, взятая на анализ;

М (1/z А) – молярная масса эквивалента вещества А, г/моль.

В случае кислотно-основного титрования титриметрической реакцией является реакция нейтрализации, которая сопровождается изменением рН титруемого раствора, поэтому здесь используют стандартную электродную систему, состоящую из двух электродов, подключенных к иономеру, – индикаторного стеклянного водородного электрода, потенциал которого зависит от рН, и вспомогательного хлорсеребряного электрода:

Титрант

(стандартный раствор щелочи (кислоты))



 Ag AgCl_(т), КСl (насыщенный титруемый стеклянная HCl (0,1 моль/л), AgCl_(т) Ag 

раствор) раствор мембрана

хлорсеребряный электрод кислоты стеклянный электрод

(основания)

Иономер

В точке эквивалентности имеет место синхронный скачок значений обеих измеряемых на иономере величин – Е и рН (рис.1), поскольку между значениями ЭДС и рН титруемого раствора существует взаимосвязь:

Е = Е_о –   рН , (5)

где Е_о и  – коэффициенты линейной зависимости ЭДС от рН, экспериментально определяемые при градуировке электродной системы по стандартным буферным растворам (при проведении потенциометрического титрования знание этих параметров не обязательно).