Кондуктометрия - Conductometry

Кондуктометрия это измерение электролитическая проводимость следить за ходом химической реакции. Кондуктометрия имеет заметное применение в аналитическая химия, куда кондуктометрическое титрование это стандартная техника. В обычной практике аналитической химии термин кондуктометрия используется как синоним кондуктометрическое титрование, а срок кондуктометрия используется для описания приложений без титрования.[1] Кондуктометрия часто применяется для определения общей проводимости раствора или анализа конечной точки титрования, включающего ионы.[2]

История

Электропроводящие измерения начались еще в 18 веке, когда Андреас Баумгартнер заметил, что соленые и минеральные воды из Бад-Гаштайна в Австрии проводят электричество.[3][4] Таким образом, использование кондуктометрии для определения чистоты воды, которая сегодня часто используется для проверки эффективности систем очистки воды, началось в 1776 году.[2] Фридрих Кольрауш дальнейшее развитие кондуктометрии произошло в 1860-х годах, когда он применил переменный ток к воде, кислотам и другим растворам. Примерно в это же время Уиллис Уитни, изучавший взаимодействия серной кислоты и комплексов сульфата хрома, обнаружил первую кондуктометрическую конечную точку.[3] Эти открытия привели к потенциометрическому титрованию и созданию первого прибора для объемного анализа Робертом Берендом в 1883 году при титровании хлоридов и бромидов HgNO3. Эта разработка позволила проверить растворимость солей и концентрацию ионов водорода, а также кислотно-щелочное и окислительно-восстановительное титрование. Кондуктометрия была усовершенствована с разработкой стеклянного электрода, которая началась в 1909 году.[3][4]

Титрование

Кондуктометрическое титрование - это разновидность титрование в которой электролитическая проводимость из реакционная смесь постоянно контролируется как один реагент добавлен. В Точка эквивалентности это точка, в которой проводимость претерпевает резкое изменение. Заметное увеличение или уменьшение проводимости связано с изменением концентрации двух наиболее проводящих ионов - ионов водорода и гидроксила.[5] Метод может быть использован для титрования окрашенных растворов или гомогенной суспензии (например, суспензии древесной массы[5]), который нельзя использовать с обычным индикаторы.

Кислотно-основное титрование и окислительно-восстановительное титрование часто проводят, при этом для определения конечной точки используются общие индикаторы, например, метиловый оранжевый, фенолфталеин для кислотно-основного титрования и растворы крахмала для окислительно-восстановительного процесса йодометрического типа. Однако измерения электропроводности также можно использовать в качестве инструмента для определения конечной точки.

Пример: титрование раствора HCl сильным основанием NaOH. В процессе титрования протоны нейтрализуются с образованием воды путем добавления NaOH. Для каждого добавленного количества NaOH удаляется эквивалентное количество ионов водорода. Фактически, мобильный ЧАС+ катион заменяется менее подвижным Na+ ion, и проводимость титрованного раствора, а также измеренная проводимость ячейки падают. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнута точка эквивалентности, при которой получают раствор хлорида натрия, NaCl. Если добавлено больше основания, наблюдается увеличение проводимости или проводимости, поскольку больше ионов Na+ и ОН− добавляются, и реакция нейтрализации больше не удаляет заметное количество H+. Следовательно, при титровании сильной кислоты сильным основанием проводимость имеет минимум в точке эквивалентности. Этот минимум можно использовать вместо индикаторного красителя для определения конечной точки титрования. Кривая кондуктометрического титрования представляет собой график измеренных значений проводимости или проводимости в зависимости от объема добавленного раствора NaOH. Кривую титрования можно использовать для графического определения точки эквивалентности.

Для реакции между слабой кислотой и слабым основанием вначале проводимость немного снижается, так как немногочисленные доступные ионы H + расходуются. Затем проводимость немного увеличивается до объема точки эквивалентности из-за вклада катиона соли и аниона (этот вклад в случае сильного кислотно-сильного основания пренебрежимо мал и там не учитывается). После достижения точки эквивалентности проводимость быстро увеличивается из-за избытка ионов OH-.

Рекомендации

  1. ^ Хопкар, С.М., "Основные понятия аналитической химии", 3-е издание, 2007 г., ISBN  978-81-224-2092-0.
  2. ^ а б Браун, Р.Д., «Химический анализ». Encyclopdia Britannica. Энциклопедия Britannica Online. Энциклопедия Britannica Inc., 2015, Интернет. 07 декабря 2015 г.
  3. ^ а б c Люберт, К. и К. Калчер, "История электроаналитических методов". Электроанализ, 2010, 22, 1937-1946.
  4. ^ а б Сток, Т., "Краткий курс истории аналитической химии и смежных наук". Журнал химического образования, 1977, 54, 635-637.
  5. ^ а б Кац и др., 1984 С. Кац, Р.П. Битсон и А.М. Скаллан, Определение сильных и слабых кислотных групп в сульфитных целлюлозах, Свенск Паперстидн. 6 (1984), стр. 48–53.