Область применения амперометрического титрования

Амперометрическое титрование обладает одной важной особенностью: электродная реакция, которая служит для индикации конечной точки титрования, зависит от того, какой потенциал будет установлен на индикаторном электроде в данном растворе; химическая же реакция между титрируемым и титрирующим веществами будет протекать совершенно независимо от того, какой материал выбран для индикаторного электрода и какой установлен на нем потенциал, если, конечно, компоненты раствора не взаимодействуют с материалом электрода (например, ртуть может непосредственно окисляться перманганатом, особенно в кислой среде). Поэтому, выбирая тот или иной потенциал индикаторного электрода, можно добиться селективной электродной реакции и, следовательно, наблюдать за изменением силы тока при анализе данного вещества в присутствии различных других веществ.

Возможности амперометрического титрирования весьма широки также вследствие того, что его можно проводить не только с ртутным капельным, но и с различными твердыми электродами.

Особенно удобен вращающийся платиновый электрод, позволяющий использовать реакции восстановления (протекающие при высоких положительных значениях потенциала и невыполнимые вследствие этого на ртутном электроде) и разнообразные «анодные реакцию Преимущество анодных методов заключается в том, что при положительных значениях потенциала исключается восстановление ионов многих металлов, могущих присутствовать в растворе, и устраняется влияние растворенного кислорода, который также не может восстанавливаться при потенциалах более положительных, чем +0,65 В (НВЭ).

Характерной чертой амперометрического титрирования является то, что оно дает возможность определять различные вещества в весьма разбавленных растворах. При амперометрическом титровании, кроме того, исключаются цветные индикаторы, а следовательно устраняются и ошибки, часто связанные с их применением. Амперометрическое титрование, подобно потенциометрическому и кондуктометрическому, позволяет проводить определение в мутных и окрашенных растворах. При этом нужно иметь в виду, что чувствительность амперометрического метода значительно выше потенциометрического, так как при больших разбавлениях скачок потенциала уже не может достигнуть заметного значения.

В связи с тем, что для амперометрического титрования могут быть использованы самые разнообразные химические реакции (осаждения, окислениявосстановления, комплексообразования и иногда нейтрализации), можно подобрать тот или иной реактив для определения большинства элементов периодической системы. В этом отношении перспективы амперометрического титрования расширяются благодаря введению в практику аналитической химии различных органических реактивов. Преимущества органических реактивов в отношении их чувствительности и избирательности действия общеизвестны. Многие органические реактивы, широко применяемые в аналитической практике, например оксихинолии, диметилглиоксим, а-бензоиноксим (купрон) и ряд других, способны восстанавливаться в определенных условиях на ртутном капельном электроде, другие же, как, например, купферон или тиокарбамид, окисляются на платиновом электроде. Очень большую роль в настоящее время играют в амперометрическом титровании различные комплексоны, значительно увеличившие возможность определения ионов электроотрицательных элементовкальция, магния, редкоземельных элементов и т. д.

Практическое применение амперометрическое титровании находит в самых различных областях аналитической химии: в анализе минерального сырья и продуктов его переработки, природных вод и промышленных растворов, в анализе почв (определение микроэлементов), фармацевтических препаратов, различных органических соединениях и т. д. Иногда встречаются определенные трудности при разработке метода амперометрического определения того или иного вещества, особенно в присутствии других веществ (примесей), которые могут осложнить ход определения. В таких случаях приходится изучать электрохимическое поведение примесей в различных условиях, изыскивать способы устранения влияния этих примесей и находить способы избирательного определения данного элемента без отделения других. Не следует сразу же отбрасывать опыт как неудачный, если результат его не совпадает с предположениями, из которых исходили при постановке данного опыта. При амперометрических исследованиях, в частности, необходимо выяснить причины, объясняющее наблюдаемое поведение данного электрода (часто говорят о «неправильном ходе кривых титрования»), причем следует иметь в виду, что электрод никогда не «ошибается», а точно отражает те условия? в которые его поставил экспериментатор.

Вообще характерной особенностью амперометрического титрования является и тот факт, что оно может быть использовано, помимо практического применения для аналитических целей, и как метод исследования. При этом следует иметь в виду, что индикаторный электрод является весьма чувствительным инструментом и отражает те явления, которые обусловлены составом раствора, материалом электрода, состоянием его поверхности и потенциалом. Так как амперометрическое титрование сочетает электрохимические явления, происходящие на электроде, с чисто химическими, протекающими в объеме титруемого раствора, то оно представляет собой особо ценный метод исследования, позволяющий изучать состав образующихся осадков, их растворимость, кинетику образования, процессы комплексообразования и т. д.

Особо следует упомянуть о применении амперометрического метода для определения конечной точки при кулометрическом титровании, быстро развивающемся в последние годы.

Метод амперометрического титрования с двумя индикаторными электродами заслуживает большого внимания и широкого распространения. Он очень прост по аппаратурному оформлению. Обычно пользуются неподвижными электродами, перемешивая раствор пропеллерной или магнитной мешалкой. Для варианта с одним или двумя вращающимися электродами применяют те же устройства, что и для вращения электрода при обычном титровании.

Область применения метода амперометрического титрования с двумя электродами весьма обширна. Особенно часто этот метод применяют для определения воды по методу Фишера в самых разнообразных объектахнеорганических и органических. При определении воды в неводных растворах очень важно то, что при титровании с двумя электродами исключается применение электрода сравнения и солевого мостика. По существу этот метод может быть применен почти во всех случаях, для которых рекомендовано «классическое» титрование с одним индикаторным электродом.

Следует упомянуть и том, что при титровании с двумя электродами можно определять последовательно несколько ионов, как и при обычном амперометрическом титровании, но с более резкими перегибами кривой в точках эквивалентности.

Помимо непосредственного применения для собственно амперометрического определения различных веществ, амперометрический метод с двумя электродами широко применяют в кулонометрическом титровании, поскольку он позволяет с большой точностью определить конечную точку титрования.