Способ потенциометрического определения концентрации ионов в растворах Советский патент 1986 года по МПК G01N27/30 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам определения концентрации веществ в жидких средах с помощью ионоселективных электродов.

Цель изобретения - повьпиение точности анализа и упрощение работы по определению крутизны электродной функции.

Сущность способа заключается в том, что титрование выполняют в два приема растворами при разнице концентраций титрантов в 10 раз, крутизну электродной функции определяют по результатам второго титрования из зависимости IgAC-S IgC при условии Cj(, , где дЕ - изменение величины потен-, циала ионоселективного электрода; S - крутизна электродной функции;аС - увеличение концентрации определяемого иона после введения добавки второго титранта;С и С -концентрации искомая и второго тнтранта соответственно;V и V. - объемы исходного раствора с неизвестной концентрацией и порции добавляемого второго титранта. Способ осуществляют следующим образом. Отбирают аликвоту раствора объемо УХ и прибавляют к нему 2-3 порции (и) раствора, содержащего определяемый ион в известной концентрации С.. Используется раствор по крайней мере в 100 раз более концентрированньй по определяемому элементу, чем анали зируемый, а объем V добавки пример но составляет 0,01 объема аликвоты исследуемого раствора. Второе титрование продолжает общи цикл титрования. После введения последней добавки первого титранта в раствор вводят серию добавок () ранее выбранного объема V.,. второго титранта с концентрацией определяемо го вещества С.. , в 10 раз превышающей концентрацию предьщущего титрант Потенциал ионоселективного электрода измеряют относительно электрод

сравнения в исходном растворе и растворах с каждой добавкой.

На первом этапе по данным второго титрования рассчитывают величины дЕ и ЛС. Величину ЬС определяют по формуле

Ve. Сс7 (т+0,1п)

(2)

йС

V , (m+n)

Затем строят график зависимости ЛЕ от Ig ЬС и находят значение крутизны электродной функции S как отношение

d ЛЕ

(3)

d 1§ЛС Теоретической основой применения зависимости ьЕ от Ig& С служит известное уравнение uE SlgC Vx+V, Дпя условия Сх щего место при Су., например 1000 С и V если С, в уравнении (4) можно Vx +V, ренебречь и оно описывает прямую зависимость, т.е. uE S IguC-S Ig С В таблице приводят экспериментальные данные для искусственных смесей, содержащих NaF и цитрат натрия, подтверждакмцие, что действительно при 5- 1000 .С и V 100 разница между величинами S, найденными по градуировочному графику из зависимостей дЕ от , не превышает 1%. На втором этапе по данным первого титрования и найденной ранее величине S рассчитьшают ()Q , строят график зависимости этой функции (ось ординат) от объема соответствующей добавки (ось абсцисс), экстраполируют график полученной прямой на ось абсцисс, находят отрезок (ар), отсекаемый прямой по оси абсцисс, и затем рассчитывают искомую концентрацию по формуле где С, - концентрация первого титранта. 3 Пример 1. Определение фтора в растворе, содержащем цитрат натрия. 25 см исследуемого раствора, со держащего 6-10 М/л NaF и 1,0 М/л цитрата натрия, помещают в полиэтиленовую ячейку. Сюда же вводят фтор селективный и хлорсеребряный электроды и измеряют потенциал фторселективного электрода. Выполняют пер вое титрование. Вводят три порции по 0,2 см раствора NaF концентрацией 10 М/л, После каждой добавки определяют потенциал фторселективно го электрода. Затем аналогичным образом выполняют второе титрование растворов NaF концентрацией 10 М/л Рассчитывают по данным второго титрования величины лС и лЕ, строят график зависимости от дЕ от дС и находят значение S из равенства (3) Величина S равна 53,7 мВ. Затем по данным первого титрования с учетом значения S, равного 53,7 мВ, рассчитывают величины (V VCT) . Экстраполируют полученный график на ось абсцисс, находят величину отрезка (а.), отсекаемого прямой по оси. По формуле (6) рассчитывают С. Последняя равна в,26 10 М/л. Пример 2. Определение фтора в водной хлоридно-цитратной вытяж ке из торфа. 024 20 см вытяжки помещают в полиэтиленовый сосуд. Сюда же вводят фторселективный и хлорсеребряный электроды и измеряют потенциал фторселективного электрода. Выполняют первое титрование. Вводят три порции по 0,2 см раствора NaF концентрацией М/л. После каждой добавки определяют потенциал фторселективного электрода. Затем аналогичным образом выполняют второе титрование раствором фтористого натрия концентрацией 10 М/л. Исследуемый раствор в ходе анализа перемешивают магнитной мешалкой. Рассчитывают по данным второго титрования величины IgAC и ьЕ, строят график зависимости ДЕ от Ig АС и находят значение S из равенства (3). Затем ПС данным первого титрования с учетом ранее найденного значения рассчитывают величины (20+0,2ь) 10 , где и строят график зависимости величины (20+0,2)10 от 0,2. Экстраполируют полученный график на ось абсцисс и находят величину отрезка (ар),отсекаемого прямой по оси.По фора р С,, т муле С. рассчитывают величины V, S (57,0 и 55,2) и концентрации (1,58 1,54 ) . Относительная ошибка не превышает 2,5%.

Изобретение относится к способу потенциометрического определения концентрации ионов в растворах, может быть использовано в аналитической химии и позволяет повысить точность анализа и упростить работы по определению крутизны электродной функции. Первое титрование. Отбирают аликвоту раствора определенного объема, прибавляют к нему 2-3 порции раствора, содержащего определяемый ион в известной концентрации. Используют раствор по крайней мере в 100 раз более концентрированный по определяемому элементу, чем анализируемый, а объем добавки должен составлять 0,01 объема аликвоты исследуемого раствора. Второе титрование. После введения последней добавки первого титранта в раствор вводят серию добавок

-2

-6

1,0-10

8-10

.-2

-6

1,0-10

8-10

,-2

1,0-10

гЗ

5,0-10

-3

1,0-10 1,0- 10

53,5 52,0 58,0

График непрямолинейный

0,50 58,2

То же

53,7 0,20 53,6

Использование предлагаемого способа позволяет проводить определения в различных растворах без отделения основы, компоненты которой изменяют крутизну электродной функции (S). Поскольку исключаются операции при готовления растворов сравнения, посроения градуировочных графиков, необходимых для определения величины S, а .также сложные расчеты на ЭВМ, выполняемые по известным методам, определение упрощается и становится более экспрессным, особенно для несерийньк анализов. За счет того, что крутизна электродной функции определяется непосредственно для исследуемых образцов, а не для растворов сравнения, повьшается точность результатов анализов.

Предлагаемый способ может быть использован для анализов различных биологических и технологических объектов.

Формула изобретени

Способ потенциометрического определения концентрации ионов в растворах, включающий титрование раствором с известной концентрацией определяемого иона с использованием ионоселективного электрода, определение крутизны электродной функции и определение искомой концентрации, о тличающийся тем,что, с целью повьшюиия точности анализа и упрощения работы по определению крутизны электродной функции, титрование выполняют в два приема растворами при минимальной разнице концентраций титрантов в десять раз, крутизну электродной функции определяют по результатам второго титрования из зависимости

дЕ S Ig ЛС - S Ig С

100V,

V

1000 С.

ри условии с

от х ./-ct

X

де дЕ изменение величины потенциала ионоселективного электрода;

S - крутизна электродной функции;

С - увеличение концентрации определяемого иона после введения добавки второго титранта;

и

концентрации искомая и второго титранта соответственно;

- объемы растворов исходного, с неизвестной концентрацией и второго титранта соответственно,

а далее по полученному значению величины электродной функции (S) и данных первого титрования определяют искомую концентрацию.