Електрохімічні методи аналізу

Можливості і практичне застосування

ІЧ-спектроскопія – метод ідентифікації і дослідження будови органічних і деяких неорганічних сполук. По ІЧ-спектрах можна зробити висновок про склад багатокомпонентних систем без іх хімічного розділення чи ідентифікув-авти індивідуальні речовини. Методом ІЧ-спектроскопії в харчових продуктах визначається вміст шкідливих жирів з транс-ізомерними жирними кислотами (жири з ненасиченими жирними кислотами, які в процесах гідрогенізації чи ізомерізації змінили цис-конфігурацію –СН=СН– груп ненасичених жирних кислот на транс конфігурацію). Визначення здійснюється по смузі поглинання з максимумом при 966 см^{‑ 1}, що відноситься до несиметричних коливань зв'язку С-Н групи -СН=СН– з транс-розташуванням замісників. Слід відзначити, що завдяки достатньо високої границі визначення (10 – 0.1 %) і невеликої точністі результатів (> 5 %) можливості використання ІЧ-спектроскопії в кількісному аналізі обмежено.

Ці методи засновані на вимірюванні та реєстрації електричних параметрів систем, що аналізуються (кількость електрики, яка пройшла через розчин електроліту; електрична провідність або електричний опір; потенціал електроду, який знаходиться в аналізуємому розчині та ін.). Їх можна поділити на дві групи: 1) без застосування зовнішнього джерела електричного струму (потенціометрія, іонометрія). 2) з застосуванням зовнішнього джерела електричного струму (низькочастотна і високочастотна кондуктометрія, кулонометрія, вольтамперометрія (полярографія), амперометрія);

ПОТЕНЦІОМЕТРІЯ (ІОНОМЕТРІЯ)

Потенціометрія - електрохімічний метод дослідження та аналізу, який базується на на залежності електрохімічного потенціалу електроду від концентрації (активності) іонів які визначаються. Зв^,язок потенціалу електроду Е з активністю (концентрацією) речовин, які приймають участь в електродних процесах, описується рівнянням Нернста

де Е⁰ – стандартний потенціал редокс-системи; R - універсальна газова стала, яка дорівнює 8,312 Дж / моль; Т - абсолютна температура, ⁰ К; F - стала Фарадея, яка дорівнює 96500 Кл/моль; n - число електронів, що приймають участь в електродній реакції; а_ох, а_red – активності окисленої і відновленої форм редокс-системи, відповідно, моль/л; [ох], [red] - молярні концентрації окисленої і відновленої форм редокс-системи, моль/л; γ_ох, γ_red – коефіцієнти активності.

В розбавлених розчинах коефіцієнти активності іонів близькі до одиниці і відповідно активність близька до молярної концентрації, тому можна користуватися рівнянням Нернста в концентраційній формі, а саме:

Схема методу наступна: в аналізуємий розчин занярюють два електроди і вимірюють різницю їх потенціалів (ЕРС гальванічного елементу). Один з електродів має сталий потенціал незалежно від природи розчину, в який його занурено (електрод порівняння). Потенціал другого електроду залежитьвід концентрації електроліту в розчині (індикаторний електрод).

φ = Е₁ – Е₂

де φ –електрорушійна сила гальванічного елементу (ЕРС); Е₁ і Е₂ – потенціали індикаторного електроду та електроду порівняння. Оскільки потенціал електроду порівняння сталий, то зміна ЕРС визначається потенціалом індикаторного електрода.

Якщо індикаторний електрод сам є одним з компонентів окисно-відновної системи, то величина потенціалу електрода буде визначатися лише концентрацією іонів металу в розчині. Наприклад, деякі метали, занурені в розчин солі цього ж металу, здатні осаджувати іони з розчину і таким чином утворювати окисно-відновну систему:

Вважаючи, що концентрація (активність) металу дорівнює одиниці, рівняння Нернста для цієї системи матиме вигляд:

.

З рівняння бачимо, що в даному випадку потенціал електроду залежить лише від концентрації катіона металу в розчині. Електроди такого типу називають електродами першого роду; до них належать, наприклад, срібний, ртутний, водневий електроди.

Поряд з електродами першого роду існують електроди чутливі до концентрації аніонів, що утворюють малорозчинні осади з катіонами металу електрода. Подібни електроди, потенціал яких визначається концентрацією відповідних аніонів, називаються електродами другого роду. Вони представляють собою метал, вкритий шаром малорозчинної солі цього ж металу. Потенціал електроду другого роду визначаеться рівнянням:

.

Електродами другого роду є хлорсрібний і ка ломельний.

Широко розповсюджені електроди третього роду - мембранні або іоно-селективні електроди. Мембраннні електроди - це електрохімічні напівелемен ти, в яких різниця потенціалів на межі розділу фаз “електродний матеріал – розчин електроліту” залежить від концентрації (активності) іона, що визнача-ється, в розчині. Електродний матеріал являє собою тверду або рідку мембрану, в яку введена речовина, здатна відщеплювати або приєднувати іони, що визна-чаються. Ці іони при зіткненні з водою або з водяним розчином електроліту здатні переходити в нього. Іноді, навпаки, іони з розчину проникають у мембра-ну. У результаті поверхня мембрани здобуває заряд, протилежний заряду іонів, що перейшли в розчин, і на межі розділу фаз виникає потенціал, величина якого залежить від активності даних іонів у розчині. Тобто найважливішою складовою частиною такого електроду є напівпроникна мембрана. Оскільки потенціал мембранних електродів створюють іони певного виду, то їх називають іоноселективними. електродами. Іоноселективні електроди відповідно до природи електродно-активного матеріалу можуть містити: тверду рідку, газову або ферментну мембрани.

Дата добавления: 2015-05-23