SU934343A1 - Способ индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе - Google Patents

Description

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а точнее к технике инструментального установления точки эквивалентности в титриметрических и кулонометрических методах анализа, используемых в аналитической ⁵ химии, например, в кулонометрическом титровании.

Известен высокочувствительный потенциометрический способ индикации точки эквивалентности с использова- ¹⁰ нием одного индикаторного электрода ΠΙОдна ко данный способ не обладает достаточной точностью при больших концентрациях титрующего раствора.

Известен способ индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе среды с использованием электродной системы с поляризующимися анодными и катодными электродами, заключающийся в поляризации электродов током, измерении возникающего при этом, в электродной системе напряжения и определении момента наступления точки эквивалентности [2].

Существенным недостатком известного способа индикации является ограниченная точность отсчета времени титрования ввиду того, что его находят или графически, или визуально, с помощью секундомера. Для автоматизации, с целью уменьшения погрешности отсчета времени титрования, требуется применение сложных электронных устройств.

Цель изобретения -. повышение точ*ности определения точки эквивалентности в кулонометрическом анализе.

Поставленная цель достигается тем, что в способе индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе среды с использованием электродной системы с поляризующимися анодным и катодным электродами, заключающемся в поляризации электродов током, измерении возникающего при этом в электродной системе напряжения и определений момента наступления точ3 934343 ки эквивалентности (т.э.) , измерение напряжения между электродами производят путем введения а в анализируемую среду неполяризующегося электрода, потенциал которого соответствует равновесному потенциалу этой среды, и регистрации величин поляризации анода и катода, а точку эквивалентности определяют в момент равенства величин поляризации.

' Нафиг. 1 и 2 изображено устройство для работы на постоянном токе} на фиг. 3 ~ доля работы на переменном токе.

В емкость 1 с титруемым роствором/ 15 помещена электродная система с индикаторными электродами 2 -’4. Электроды 2 и 4 являются анодным и катодным поляризирующимся электродами. Устройство содержит источник тока, выполненный в виде батареи 5, соединенной с электродами через резисторы 6 и 7, в случае подачи на электродную систему постоянного тока либо источника синусоидального тока, состоящего из трансформатора 8, соединенного с электродами через емкость 9 и 10. Поляризованные электроды 2 и' 4 соединены через равные по величине высокоомные резисторы 11 и 12, к точке их соединения и к непвляризуемому электроду 3 подключен измерительный прибор 13.

При измерениях на измерительный прибор костью 14.

Работа устройства му способу происходит следующим образом .

переменном токе шунтируется емпо предлагаемоПодают поляризующий ток на электроды. Измеряют напряжение на измерительном приборе 13· Это напряжение зависит от соотношения в титруемой системе количества окислителя и восстановителя. При равенстве анодной и катодной поляризации напряжение на измерительном приборе становится равным нулю, что соответствует точке эквивалентности. При дальнейшем изменении соотношения окислителя и восстановителя ме напряжение на боре меняет свой нахождения точки ‘в момент перемены знака напряжения обусловлена тем, что потенциал неполяризующегося электрода соответствует равновесному потенциалу среды, в титруемой систеизмерительном признак. Возможность эквивалентности в которую помещена электродная система.

Приме р.Проводят кулонометрическое титрование ионов Fe (И ) электрогенерированным ионами Се (1У). Титрование проводится в обычной кулонометрической ячейке, содержащей два поляризующихся от источника постоянного тока электрода, ток равен 4 ма. Фоновый электролит содержит 0,02 Ή Се (ill) в 0,5 М H^SO₄.

Первая точка эквивалентности соответствует окончанию титрования Си (|) и началу титрования Fe (II ).

Вторая точка эквивалентности соответствует окончанию титрования Fe ( II ) и началу накопления избытка Се (IV) в растворе.

При использовании ’индикаторных электродов синусоидального тока анод и катод меняются местами с частотой поляризующего тока.

Способ осуществляется путем титрования Fe (II ) ионами Се (1У) .

Ввиду того, что проводится последовательное титрование Си (1) и Fe (Н ), имеется также две точки эквивалентности , первая из которых соответствует окончанию титрования Си (1) и началу титрования Fe ( II ) , вторая - окончанию титрования Fe (1|) и появлению избытка Се (1У).

При изменении направления поляризующего тока на противоположное в следующем его полупериоде анод становится катодом, а катод 2 - анодом. Ввиду того, что в этот момент титрования поляризации не равны, величина и полярность напряжения на емкости 14 остаются прежними. Знак и величина напряжения на емкости 14 не зависит от направления поляризующего тока, а зависит только от соотношения величин поляризаций.

При равенстве величин емкостей двойных электрических слоев анода и катода в т.э. происходит взаимная компенсация зарядного тока, и в цепи емкости 14 переменный ток отсутству50 ет. При неравных значениях емкостей двойных электрических слоев анода и катода в процессе титрования в цепи емкости 14 протекает небольшой синусоидальный ток, но так как измеряе55 мая постоянная составляющая напряжения, обусловленная электродными процессами, снимается с емкости 14, а емкость является шунтирующим элемен40 том для переменной составляющей, последняя не попадает в измерительную цепь.

Точки эквивалентности строго фиксированы при значении измеряемого напряжения равном нулю. В связи с этим способ позволяет уменьшить погрешность регистрации т.э.

В результате проведенной серии экспериментов с использованием предлагаемого способа получена погрешность метода анализа, характеризуемая относительным средним квадратическим отклонением, равная 0,2%. Следует заметить, что используя более 1 точную аппаратуру и подбирая лучшие условия для окислительно-восстановительных процессов, можно получить более существенное уменьшение погрешности. Время показаний определяют по 20 разности показаний электрохронографа,’ включающегося в начале и конце титрования железа (т.е. в первой и второй точках эквивалентности) по схеме описанной в материалах заявки, опыты проводятся при комнатной ратуре.

Способ индикации т.э. может применен не только для кулонометрического, но и для любого другого окислительно-восстановительного титрования. В этом случае точность метода анализа можно повысить путем автоматизации отсчета времени титрования при подаче титрующего раст6 вора с постоянной скоростью или прекращения его подачи в точке эквивалентности .

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к аналитическому приборостроению, а точнее к технике инструментального установлени  точки эквивалентности в титриьют рических и кулонометрическиX методах анализа, используемых в аналитическо химии, например, а кулонометрическом титровании. Известен высокочувствительный потенциометрический способ индикации точки эквивалентности с использованием одного индикаторного электрода ГО- .: Однако данный способ не обладает достаточной точностью при больших концентраци х титрующего раствора. Известен способ индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе среды с использованием элект родной системы с пол ризующимис  ано ными и катодными электродами, заключающийс  в пол ризации электродов током , измерении возникающего при этом в электродной системе напр жени  и определении момента наступлени  точки эквивалентности f2j. Существенным недостатком известного способа индикации  вл етс  ограниченна  точность отсчета времени титровани  ввиду того, что его наход т или графически, или визуально, с помощью секундомера. Дл  автоматизации, с целью уменьшени  погрешности отсчета времени титровани , требуетс  применение сложных электронных устройств. Цель изобретени  -. повышение том ности определени  точки эквивалентности в кулонометрическом анализе. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе среды с использованием электродной системы с пол ризующимис  анодным и катодным электродами, заключающемс  в пол ризации электродов токоМ, измерении возникающего при этом в электродной системе напр жени  и определений момента наступлени  точки эквивалентности (т.э.), измерени напр жени  между электродами произво д т путем введени  а в анализируемую среду непол ризующегос  электро да, потенциал которого соответствует равновесному потенциалу этой среды, и регистрации величин пол ризации анода и катода, а точку эквивалентности определ ют в момент равенства величин пол ризации. На фиг. 1 и 2 изображено устройство дл  работы на посто нном токе} на фиг. 3 дол  работы на переменном токе. В емкость 1 с титруемым роствором помещена электродна  система с индикаторными электродами 2 -k. Элект роды 2 и  вл ютс  анодным и катодным пол ризирующимс  электродами. Устройство содержит источник тока, выполненный в виде батареи 5 соединенной с электродами через резисторы 6 и 7 в случае подачи на электродную систему посто нного тока либо источм ка синусоидального тока, соето щего из трансформатора 8, соединенного с электродами через емкость и 10. Пол ризованные электроды 2 и Ч соединены через равные по величине высокоомные резисторы 11 и 12, к точке их соединени  и к непйл ризуемому электроду 3 подключен измерительный прибор 13. Лри измерени х на переменном токе измерительный прибор шунтируетс  емкостью И. Работа устройства по предлагаемому способу происходит следующим ббразом . Подают пол ризующий ток на элект роды. Измер ют напр жение на измерительном приборе 13. Это напр жени зависит от соотношени  в титруемой системе количества окислител  и вос становител . При равенстве анодной и катодной пол ризации напр жение на измерительном приборе становитс  равным нулю, что соответствует точке эквивалентности. При дальнейше изменении соотношени  окислител  и восстановител  в титруемой системе напр жение на измерительном приборе мен ет свой знак. Возможность нахождени  точки эквивалентности в момент перемены знака напр жени  обусловлена тем, что потенциал непол ризующегос  электрода соответст вует равновесному потенциалу среды. В которую помещена электродна  система . Приме р.Провод т кулонометрическое титрование ионов Fe {И ) электрогенерированным ионами Се (1У). Титрование проводитс  в обычной кулонометрической  чейке, содержащей два пол ризующихс  от источника посто нного тока электрода, ток равен ма. Фоновый электролит содержит 0,02 W Се (ill) в 0,5 М . Перва  точка эквивалентности соответствует окончанию титровани  Си (I) и началу титровани  Fe (Н ). Втора  точка эквивалентности соответствует окончанию титровани  Fe ( И) и началу накоплени  избытка Се (|V) в растворе. При использовании индикаторных электродов синусоидального тока анод и катод мен ютс  местами с частотой пол ризующего тока. Способ осуществл етс  путем титровани  Fe (И ) ионами Се (1У). Ввиду того, что проводитс  последовательное титрование Си (1) и Fe (М ) , имеетс  также две точки эквивалентности , перва  из которых соответствует окончанию титровани  Си (1) и началу титровани  Fe ( II ) , втора  - окончанию титровани  Fe (К) и по влению избытка Се (1У). При изменении направлени  пол ризующего тока на противоположное в следующем его полупериоде анод становитс  катодом, а катод 2 - анодом. Ввиду того, что в этот момент титровани  пол ризации не равны, величина и пол рность напр жени  на емкости 14 остаютс  прежними. Знак и величина напр жени  на емкости Т не зависит от направлени  пол ризующего тока, а зависит только от соотношени  величин пол ризаций. При равенстве величин емкостей двойных электрических слоев анода и катода в т.э. происходит взаимна  компенсаци  зар дного тока, и в цепи емкости переменный ток отсутствует . При неравных значени х емкостей двойных электрических слоев анода и катода в процессе титровани  в цепи емкости И протекает небольшой синусоидальный ток, но так как измер ема  посто нна  составл юща  напр жени , обусловленна  электродными процессами , снимаетс  с емкости I, а емкость  вл етс  шунтирующим элементом дл  переменной составл ющей, пос ледн   не попадает в измерительную . цепь. Точки эквивалентности строго фиксированы при значении измер емого напр жени  равном нулю. В св зи с этим способ позвол ет уменьшить погрешность регистрации т.э. В результате проведенной серии экспериментов с использованием предлагаемого способа получена погрешность метода анализа, характеризуема  относительном средним квадратиче КИМ отклонением, равна  0,2%. Следует заметить, что использу  более точную аппаратуру и подбира  лучшие услови  дл  окислительно-восстановительных процессов, можно получить бо лее существенное уменьшение погрешности . Врем  показаний определ ют по разности показаний элёктрохронографа включающегос  в начале и конце титро вани  железа (т.е. в первой и второй точках эквивалентности) по схеме, описанной в материалах за вки. Все опыты провод тс  при комнатной темпе ратуре. Способ индикации т.э. может быть применен не только дл  кулонометрического , но и дл  любого другого окислительно-восстановительного титровани . В этом случае точность метода анализа можно повысить путем автоматизации отсчета времени титровани  при подаче титрующего раствора с посто нной скоростью или прекращени  его подачи в точке эквивалентности . Формула изобретени  Cnoci. индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе среды с использованием электродной системы с пол ризующимис  анодным и катодным электродами, заключающийс  в пол ризации электродов током, измерении возникающего при этом в электродной системе напр жени  и определении момента наступлени  точки эквивалентности, о т л и ч а- ющ и й с   тем, что, с целью повышени  точности, измерение напр жени  между электродами производ т путем . введени  в анализируемую среду непол ризующегос  электрода, потенциал которого соответствует равновесному потенциалу этой среды, и регистрации величин пол ризации анода и катода, а точку эквивалентности определ ют в момент равенства величин пол ризаций . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Шарло Г. Методы аналитической химии. Л., Хими , 1966, с.381.
2. 2. Шарло Г. Методы аналитической химии. Л., Хими , 1966, с. 390 391 (прототип). 7

   LU

   / J V

   Ф1/г. I