Потенциометрическое титрование

Потенциометрическое титрование

Титрование – один из самых распространенных способов анализа  концентрации компонентов.

Потенциометрическое титрование основано на определении точки эквивалентности  по результатам потенциометрических  измерений. Вблизи точки эквивалентности  происходит резкое изменение (скачок) потенциала индикаторного электрода. Это наблюдается, конечно, лишь тогда  когда хотя бы один из участников реакции  титрования является участником электродного процесса. Так, например, титрование по методу кислотно-основного взаимодействия может быть выполнено со стеклянным электродом. Определение хлорида - с  хлорсеребряным и т.д. Так же, как и в других титриметрических методах, реакции потенциометрического титрования должны протекать строго стехиометрически, иметь высокую скорость и идти до конца.

Для потенциометрического титрования собирают цепь из индикаторного электрода  в анализируемом растворе и электрода  сравнения. В качестве электродов сравнения  чаще всего применяют каломельный или хлорсеребряный.

Определение точки  эквивалентности

Виды потенциометрического титрования

Кислотно-основное титрование

В кислотно-основном титровании в качестве индикаторного обычно используют стеклянный электрод, как правило, входящий в комплект серийно выпускаемых промышленностью pH-метров. Потенциометрический метод позволяет провести количественное определение компонентов в смеси кислот, если константы диссоциации различаются не менее чем на три порядка. Например, при титровании смеси, содержащей хлороводородную (HCl) и уксусную кислоты, на кривой титрования обнаруживается два скачка. Первый свидетельствует об окончании титрования HCl, второй скачок наблюдается при оттитровывании уксусной кислоты. Также несколько скачков имеют кривые титрования многоосновных кислот, константы диссоциации которых существенно различаются (хромовая, фосфорная и др.).

Широкие возможности анализа  многокомпонентных смесей без разделения открывает применение неводных растворителей. Например, определение содержания хлороводородной и монохлоруксусной кислот в смеси титрованием водного раствора является сложной задачей в связи с трудностью обнаружения двух скачков титрования. При титровании в ацетоне оба скачка выражены достаточно четко и содержание каждой кислоты в смеси может быть рассчитано.

Комплексонометрическое титрование

Потенциометрическое титрование катионов комплексоном III (ЭДТА) можно  проводить с использованием в  качестве индикаторного электрода  соответствующего металла: титрование солей меди с медным электродом, солей цинка с цинковым и т.д. или подходящего ионоселективного электрода. Однако, многие металлические индикаторные электроды необратимы, а число ионоселективных электродов невелико.

Для комплексонометрических титрований может быть использован универсальный электрод Hg|HgY^2- или Au(Hg)|HgY^2- где Au(Hg) - амальгамированное золото; HgY^2- - комплекс ртути с анионом этилендиаминтетрауксусной кислоты. С помощью ртутного электрода этого типа могут быть оттитрованы любые ионы, которые образуют с Y^4- комплексы с константой устойчивости, не превышающей константу устойчивости ртутного комплекса. Это, например, ионы магния (Mg²⁺), кальция (Ca²⁺), кобальта (Co²⁺), никеля (Ni²⁺), меди (Cu²⁺), цинка (Zn²⁺) и др.

Титрование по методу осаждения

Индикаторными электродами  в методах потенциометрического титрования, использующих реакции осаждения, служат металлические или мембранные электроды, чувствительные к определяемому  иону или иону-осадителю. Практически по методу осаждения могут быть определены катионы серебра, ртути, цинка, свинца, анионы хлора, брома, иода и некоторые другие. Смесь галогенидов, например I^- и Cl^-, может быть оттитрована без разделения нитратом серебра. Серебряный электрод позволяет фиксировать два скачка в ходе такого титрования. Первый скачок свидетельствует об оттитровывании иодид-иона и может быть использован для расчета содержания этого иона, второй скачок относится к окончанию осаждения хлорид-иона. По второму скачку можно рассчитать суммарное содержание галогенидов или концентрацию хлорид-иона, если концентрация иодид-иона будет известна из данных по титрованию до первого скачка.

Окислительно-восстановительное титрование

Кривые окислительно-восстановительного титрования могут быть построены в координатах или pM - V (титранта) или E - V (титранта), если pM=-lg[M] ([M] - концентрация участника реакции, E - потенциал системы, V (титранта) - объем титранта. Кривые титрования первого типа представляют практический интерес, когда имеется индикаторный электрод, чувствительный к M. Кривые второго типа имеют более общее значение, так как любое окислительно-восстановительное титрование может быть проведено по измерению E с использованием индикаторного электрода из благородного металла, чаще всего платины.

Для проведения потенциометрического титрования удобно использовать специализированные приборы - автоматические титраторы (автотитраторы).

Титраторы – приборы, предназначенные для автоматического или полуавтоматического выполнения титриметрического анализа. Титраторы удобны при выполнении массовых однотипных анализов, а также для анализа проб, содержащих ядовитые радиоактивные или взрывоопасные веществава. Облегчают работу аналитика, повышают производительность труда.

Автоматические титраторы  позволят выполнить анализ с максимальной точностью и воспроизводимостью, сократив до минимума время анализа и влияние человеческого фактора на результаты. Созданные для удобства пользователя, автоматические титраторы умеют запоминать и распознавать титранты и электроды (датчики), титровать большие серии образцов, автоматически определять титр используемых реагентов (титрантов), таким образом экономя время оператора и гарантируя объективность получаемого результата.

В серии приборов МУЛЬТИТЕСТ есть специализированные автоматические титраторы ИПЛ-101-1 и ИПЛ-111-1. Эти приборы могут работать в двух режимах. При работе в режиме pH-метра/иономера прибор управляет релейными выходами, которые могут сигнализировать о выходе величины ЭДС или концентрации за ранее установленные пределы.

При работе в режиме титратора, прибор самостоятельно управляет дозирующим устройством и осуществляет титрование до конечной точки, заданной в величинах ЭДС (потенциала) или pH (pX). Блок автоматического титрования БАТ-15 для управления дозирующим устройством не требуется.

В обоих режимах работы прибор может выдавать результат  измерения на аналоговый выход (на самописец  или аналогичное устройство) или  передавать их в компьютер.

При титровании для построения графика и обработки результатов  можно использовать соответствующее программное обеспечение.

Режимы работы и методики анализа

Титрование до конечной точки (заданная величина рН или mV) с динамическим или инкрементным (равными порциями) добавлением титранта; возможность выбора режима титрования ("Быстрый", "Нормальный", "Осторожный"); пользовательский режим титрования, контроль добавления титранта по времени и по равновесию; формулы для наиболее важных вычислений заложены в прибор; статистическая обработка (до 60 образцов)

Индикация конечной точки

Потенциометрическая индикация (мВ, рН); потенциометрическая индикация  с поляризацией

Дисплей и пользовательский интерфейс

Отображение кривых в режиме реального времени; ввод буквенно-цифровой информации, включая специальные, подстрочные  и надстрочные символы; экспресс-клавиши с программируемыми функциями для быстрого доступа к методам; меню прибора - на русском языке

Документирование

В соответствии с нормами GLP; вывод на печать кривых титрования и таблицы измеренных значений

Применение

Кислотно-основное титрование; измерение pH

Дополнительные функции

Ручное дозирование, перемешивание; измерение величины pH и температуры; режим ручного титрования; непосредственный доступ к результатам измерений, протоколам и настройкам ; работа с автосемплером Rondolino

Режимы работы и методики анализа

Титрование до конечной точки (заданная величина рН или mV) с динамическим или инкрементным (равными порциями) добавлением титранта; титрование до точки эквивалентности (скачка потенциала) с динамическим или инкрементным (равными порциями) добавлением титранта; возможность выбора режима титрования ("Быстрый", "Нормальный", "Осторожный"); контроль добавления титранта по времени и по равновесию; формулы для наиболее важных вычислений заложены в прибор; статистическая обработка (до 60 образцов)

Индикация конечной точки

Потенциометрическая индикация (мВ, рН); потенциометрическая индикация  с поляризацией

Дисплей и пользовательский интерфейс

Отображение кривых в режиме реального времени; ввод буквенно-цифровой информации, включая специальные, подстрочные  и надстрочные символы; экспресс-клавиши с программируемыми функциями для быстрого доступа к методам; меню прибора - на русском языке

Документирование

В соответствии с нормами GLP; вывод на печать кривых титрования и таблицы измеренных значений

Применение

Кислотно-основное титрование; осадительное титрование (Cl, Br, ...); окислительно-восстановительное титрование; комплексонометрическое титрование; фотометрическое титрование; измерение pH; ионселективные измерения; определение азота по Кельдалю

Дополнительные функции

Ручное дозирование, перемешивание; измерение величины pH и температуры; режим ручного титрования; непосредственный доступ к результатам измерений, протоколам и настройкам; работа с автосемплером Rondolino; синхронизация с дистилляторами Кельдаля через TTL-выход (Buchi, Velp, Foss и др.)

Входы и выходы

Вход датчика рН/мВ; вход для электрода сравнения; вход поляризованного  датчика; вход температурного датчика PT1000; выход для принтера RS-P42 Mettler Toledo; выход для HP-совместимого принтера; интерфейс для весов Mettler Toledo; интерфейс TTL для автоматичесеого стенда Rondolino; интерфейс TTL для синхронизации с дистилляторами Кельдаля (Buchi, Velp, Foss и др.)