Амперометрическое титрование

Амперометрическое титрование относится к классу титрования , в котором точка эквивалентности определяется путем измерения электрического тока, образующегося в результате реакции титрования. Это форма количественного анализа .

Фон

Раствор, содержащий аналит А в присутствии некоторого проводящего буфера. Если к раствору приложить электролитический потенциал через рабочий электрод, то измеряемый ток зависит (частично) от концентрации аналита. Измерение этого тока можно использовать для непосредственного определения концентрации аналита; это разновидность амперометрии . Однако сложность состоит в том, что измеряемый ток зависит от ряда других переменных, и не всегда возможно адекватно контролировать все из них. Это ограничивает точность прямой амперометрии.

Если приложенный к рабочему электроду потенциал достаточен для восстановления аналита, то концентрация аналита вблизи рабочего электрода уменьшится. Большая часть аналита будет медленно диффундировать в объем раствора вблизи рабочего электрода, восстанавливая концентрацию. Если потенциал, приложенный к рабочему электроду, достаточно велик ( перенапряжение ), то концентрация аналита рядом с рабочим электродом будет полностью зависеть от скорости диффузии. В таком случае ток называется диффузионно-ограниченным . По мере восстановления аналита на рабочем электроде концентрация аналита во всем растворе будет очень медленно уменьшаться; это зависит от размера рабочего электрода по сравнению с объемом раствора.

Что произойдет, если добавить какое-либо другое вещество, реагирующее с аналитом (титрантом)? (Например, для окисления ионов свинца можно добавлять хромат-ионы.) После добавления небольшого количества титранта (хромата) концентрация аналита (свинца) снижается из-за реакции с хроматом. Ток от восстановления ионов свинца на рабочем электроде уменьшится. Сложение повторяется, и ток снова уменьшается. График зависимости тока от объема добавленного титранта будет представлять собой прямую линию.

После добавления достаточного количества титранта для полной реакции с аналитом избыток титранта может быть уменьшен на рабочем электроде. Поскольку это другой вид с другими диффузионными характеристиками (и другой полуреакцией ), наклон тока по отношению к добавленному титранту будет иметь другой наклон после точки эквивалентности. Это изменение наклона отмечает точку эквивалентности, так же, как, например, внезапное изменение pH отмечает точку эквивалентности при кислотно-основном титровании .

Потенциал электрода также можно выбрать таким, чтобы титрант восстанавливался, а аналит - нет. В этом случае наличие избытка титранта легко обнаружить по увеличению тока выше фонового (зарядного) тока.

Преимущества

Главное преимущество перед прямой амперометрией состоит в том, что величина измеряемого тока представляет интерес только как показатель. Таким образом, факторы, имеющие решающее значение для количественной амперометрии, такие как площадь поверхности рабочего электрода, полностью исчезают из амперометрического титрования.

Главным преимуществом перед другими видами титрования является селективность, обеспечиваемая потенциалом электрода, а также выбором титранта. Например, ион свинца восстанавливается при потенциале -0,60 В (относительно насыщенного каломельного электрода ), а ионы цинка - нет; это позволяет определять свинец в присутствии цинка. Очевидно, что это преимущество полностью зависит от других видов, присутствующих в образце.

См. также

• Титрование

Ссылки

• Джон Т. Сток (1972). «Амперометрическое титрование». Аналитическая химия . 44 (5): 1–9. дои : 10.1021/ac60313a036 .
• Х. А. Лайтинен и И. М. Кольтхофф (1941). «Вольтамперометрические определения и амперометрическое титрование с вращающимся микроэлектродом из платиновой проволоки». Журнал физической химии . 45 (7): 1079–1093. дои : 10.1021/j150412a003 .