Способ индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе Советский патент 1982 года по МПК G01N27/44 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а точнее к технике инструментального установления 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 концентрациях титрующего раствора. Известен способ индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе среды с использованием элект родной системы с поляризующимися ано ными и катодными электродами, заключающийся в поляризации электродов током, измерении возникающего при этом в электродной системе напряжения и определении момента наступления точки эквивалентности f2j. 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 том 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 точки эквивалентности (т.э.), измерени напряжения между электродами произво дят путем введения а в анализируемую среду неполяризующегося электро да, потенциал которого соответствует равновесному потенциалу этой среды, и регистрации величин поляризации анода и катода, а точку эквивалентности определяют в момент равенства величин поляризации. На фиг. 1 и 2 изображено устройство для работы на постоянном токе} на фиг. 3 доля работы на переменном токе. В емкость 1 с титруемым роствором помещена электродная система с индикаторными электродами 2 -k. Элект роды 2 и 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 источм ка синусоидального тока, соетоящего из трансформатора 8, соединенного с электродами через емкость и 10. Поляризованные электроды 2 и Ч соединены через равные по величине высокоомные резисторы 11 и 12, к точке их соединения и к непйляризуемому электроду 3 подключен измерительный прибор 13. Лри измерениях на переменном токе измерительный прибор шунтируется емкостью И. Работа устройства по предлагаемому способу происходит следующим ббразом. Подают поляризующий ток на элект роды. Измеряют напряжение на измерительном приборе 13. Это напряжени зависит от соотношения в титруемой системе количества окислителя и вос становителя. При равенстве анодной и катодной поляризации напряжение на измерительном приборе становится равным нулю, что соответствует точке эквивалентности. При дальнейше изменении соотношения окислителя и восстановителя в титруемой системе напряжение на измерительном приборе меняет свой знак. Возможность нахождения точки эквивалентности в момент перемены знака напряжения обусловлена тем, что потенциал неполяризующегося электрода соответст вует равновесному потенциалу среды. 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 ма. Фоновый электролит содержит 0,02 W Се (ill) в 0,5 М . Первая точка эквивалентности соответствует окончанию титрования Си (I) и началу титрования Fe (Н ). Вторая точка эквивалентности соответствует окончанию титрования Fe ( И) и началу накопления избытка Се (|V) в растворе. При использовании индикаторных электродов синусоидального тока анод и катод меняются местами с частотой поляризующего тока. Способ осуществляется путем титрования Fe (И ) ионами Се (1У). Ввиду того, что проводится последовательное титрование Си (1) и Fe (М ) , имеется также две точки эквивалентности, первая из которых соответствует окончанию титрования Си (1) и началу титрования Fe ( II ) , вторая - окончанию титрования Fe (К) 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 Т 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 переменный ток отсутствует. При неравных значениях емкостей двойных электрических слоев анода и катода в процессе титрования в цепи емкости И протекает небольшой синусоидальный ток, но так как измеряемая постоянная составляющая напряжения, обусловленная электродными процессами, снимается с емкости I, а емкость является шунтирующим элементом для переменной составляющей, пос ледняя 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 относительном средним квадратиче КИМ отклонением, равная 0,2%. Следует заметить, что используя более точную аппаратуру и подбирая лучшие условия для окислительно-восстановительных процессов, можно получить бо лее существенное уменьшение погрешности. Время показаний определяют по разности показаний элёктрохронографа включающегося в начале и конце титро вания железа (т.е. в первой и второй точках эквивалентности) по схеме, описанной в материалах заявки. Все опыты проводятся при комнатной темпе ратуре. Способ индикации т.э. может быть 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 раствора с постоянной скоростью или прекращения его подачи в точке эквивалентности. Формула изобретения Cnoci. индикации точки эквивалентности в кулонометрическом анализе среды с использованием электродной системы с поляризующимися анодным и катодным электродами, заключающийся в поляризации электродов током, измерении возникающего при этом в электродной системе напряжения и определении момента наступления точки эквивалентности, о т л и ч а- ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, измерение напряжения между электродами производят путем . введения 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 поляризаций. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шарло Г. Методы аналитической химии. Л., Химия, 1966, с.381. 2. Шарло Г. Методы аналитической химии. Л., Химия, 1966, с. 390 391 (прототип). 7

LU

/ J V

Ф1/г. I