7. Высокочастотное титрование

Установки для высокочастотного титрования во многом отличаются от установок обычной низкочастотной кондуктометрии. Ячейка с анализируемым раствором при высокочастотном титровании помещается или между пластинами конденсатора – конденсаторная (емкостная, С-) ячейка (рис. 19 а) или внутри индукционной катушки – индуктивная (L-) ячейка (рис. 19 б). В ячейках высокочастотного титрования электроды не соприкасаются с исследуемым раствором, что является одним из достоинств данного метода.

Рис. 19. Ячейки для высокочастотного титрования:

а – емкостная (С-ячейка), б – индуктивная (L-ячейка)

Изменения в ячейке, происходящие в результате реакции титрования, вызывают изменения в режиме работы высокочастотного генератора. Индуктивная L-ячейках с анализируемым раствором включается в цепь колебательного контура (помещается внутрь катушки индукции). Изменение состава раствора в такой ячейке вызывает изменение индуктивности, что легко фиксируется микроамперметром через несложную схему. В конденсаторных С-ячейках при титровании раствора вследствие изменения диэлектрической проницаемости происходит сдвиг рабочей частоты генератора, что устанавливается с помощью измерительного конденсатора. При построении кривой титрования показания прибора откладывают как функцию объема добавленного титранта. Промышленностью выпускаются стандартные высокочастотные титраторы.

8. Ячейка для проведения кондуктометрического титрования

Ячейка для проведения кондуктометрического титрования приведена на рисунке 20.

Рис. 20. Ячейка для проведения кондуктометрического титрования

9. Общая характеристика, достоинства и практическое применение кондуктометрического метода анализа

Кондуктометрические методы характеризуются высокой экспрессностью, простотой и доступностью измерительных приборов, удобством работы и достаточной точностью. Ценной особенностью кондуктометрических методов анализа является возможность проведения автоматического и дистанционного анализа. Прямые кондуктометрические измерения имеют погрешность 1-2 %, а при соблюдении специальных условий она снижается до 0,2 %.

Погрешность кондуктометрического титрования без термостатирования растворов обычно оценивается величиной примерно ±(2-3) %. Особое значение вообще для кондуктометрических измерений имеет температура в связи с довольно большим температурным коэффициентом электрической проводимости: изменение температуры на один градус вызывает изменение электрической проводимости на 2-3 % (Васильев). Термостатирование растворов существенно увеличивает точность метода.

Основным достоинством метода высокочастотного титрования является возможность анализа любых агрессивных сред, так как электроды с анализируемым раствором не соприкасаются. Электроды можно поместить, например, с наружной стороны трубопровода, по которому протекает жидкость, и получать таким образом информацию о составе раствора в любой момент времени. Методом высокочастотного титрования с успехом могут быть проанализированы различного рода мутные растворы, взвеси, эмульсии, окрашенные растворы и т.д.

Прямое измерение электрической проводимости является наиболее эффективным методом контроля качества дистиллированной воды в лабораториях, технической воды в так называемых тонких химических или фармацевтических производствах, в технологии водоочистки и оценке загрязненности сточных вод, теплотехнике (питание котлов) т.д. Кондуктометрические датчики с успехом применяются в автоматизированных схемах контроля производства в некоторых отраслях химической, текстильной и пищевой промышленности, гидроэлектрометаллургии и т.д. Разработана методика кондуктометрического определения малых количеств углерода (10^-2-10^-3 %) в сталях и металлах.

Методы прямой кондуктометрии используют для контроля качества молока, различных напитков и пищевых продуктов.

Простота и высокая точность кондуктометрических измерений, возможность использования полученных данных в автоматизированных схемах контроля и управления и другие достоинства метода электрической проводимости вызывают большой интерес к этому методу и в настоящее время. Однако прямые кондуктометрические измерения весьма чувствительны к влиянию примесей кислотно-основного характера в связи с резким различием подвижностей ионов водорода и гидроксид-ионов по сравнению с подвижностями других ионов.

Обширную область применения имеют методы кондуктометрического титрования:

1. определение содержания сильных минеральных кислот (HClO₄, HCl, HNO₃ и др. титруются при больших и достаточно малых концентрациях (до 10^-4 М) растворами щелочей);

2. определение содержания сильных оснований (NaOH, KOH и др. – титруются растворами сильных кислот);

3. определение содержания кислот средней силы (муравьиная, уксусная и др. органические кислоты – титруются растворами сильных и слабых оснований);

4. определение содержания слабых оснований (титруются растворами сильных и слабых кислот);

5. определение содержания солей аммония и других слабых оснований (титруются растворами щелочей);

6. определение содержания солей слабых кислот (ацетатов, фенолятов и др. – титруются растворами сильных кислот);

7. определение содержания аминокислот (титруются растворами сильных оснований);

8. титрование смесей слабых кислот, слабых оснований, а также смесей кислот или оснований с солями слабых кислот или слабых оснований;

9. титрование различных электролитов и их смесей в органических и водно-органических растворителях (водно-диоксановые, водно-ацетоновые, водно-спиртовые и др. растворители) – анализ трех-, четырех- и пятикомпонентных смесей;

10. определение содержания многих катионов и анионов (Cl^-, Br^-, I^-, CN^-, SCN^-, C₂O₄^2- и др.);

11. определение содержания различных катионов (Fe³⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и др.) методом комплексонометрического кондуктометрического титрования;

12. определение общей жесткости воды;

13. широкие возможности метода высокочастотного титрования (может быть использована практически любая химическая реакция – кислотно-основная, осаждения и т.д. и в водном и неводном растворе).