Электрохимические методы анализа

Электрохимические методы анализа основаны на измерении электрических параметров: силы тока, напряжения, равновесных электродных потенциалов, электрической проводимости, количества электричества, величины которых пропорциональны содержанию вещества в анализируемом объекте.

Достоинствами электрохимических методов являются высокая чувствительность и селективность, в ряде случаев легкость автоматизации и возможность дистанционной записи результатов анализа.

В соответствии с рекомендациями ИЮПАК все электрохимические методы анализа подразделяются на две большие группы:

- методы без протекания электрохимических реакций на электродах электрохимической ячейки (кондуктометрия с использованием токов низких 50-10000 Гц и высоких частот более 1 МГЦ);

- методы с протеканием электрохимических реакций на электродах электрохимической ячейки. К ним относятся потенциометрия, кулонометрия, полярография и другие методы анализа.

Электрогравиметрический метод основан на выделении из раствора определяемого компонента с помощью электролиза. При этом определяемый компонент осаждается на электроде, масса которого известна.

Потенциометрия основана на измерении потенциала электрода, погруженного в раствор. Значение потенциала зависит от концентрации ионов в растворе. О концентрации определяемых ионов в растворе судят по потенциалу так называемого индикаторного электрода. Величину потенциала этого электрода определяют, сравнивая с потенциалом другого электрода – электрода сравнения. Потенциометрия позволяет измерять величины pH до сотых долей.

Полярография. В этом методе испытуемый раствор подвергают электролизу в ячейке прибора – полярографа. Полярограф автоматически записывает так называемую вольтамперную кривую, показывающую изменение диффузного тока с повышением напряжения. Кроме экспрессности и высокой чувствительности метод позволяет одновременно определить в растворе несколько ионов без их разделения. С помощью полярографии в технических образцах определяют примеси металлов порядка 0,001% с точностью до 1%.

Кондуктометрия. Метод, основанный на зависимости электрической проводимости раствора от концентрации электролита. Измеряя электрическую проводимость исследуемого раствора, определяют по градуировочному графику концентрацию определяемого вещества.

Кулонометрия - электрохимический метод анализа, который основан на, измерении количества электричества (кулонов), затраченного на электроокисление или восстановление анализируемого вещества. В основе кулонометрических методов анализа лежат законы Фарадея.

1. Количество восстановленного или окисленного в процессе электролиза вещества прямо пропорционально количеству прошедшего электричества.

2. Массы различных веществ, выделенных или растворенных при прохождении одного и того же электричества, пропорциональны их электрохимическим эквиваелнтам.

Объединяя эти законы, получим следующее выражение:

m = M_M Q / F ∙ n

где m - количество вещества в анализируемом растворе, г;

М_М – молярная масса анализируемого компонента (вещества или иона);

Q - количество электричества, затраченное на электрохимическое окисление или восстановление анализируемого компонента, Кл; F - число Фарадея, равное 96 500 Кл/моль; n - количество электронов, участвующих в электрохимическом процессе.

Количество электричества рассчитывается по формуле:

Q = I t

где I - сила тока, А; t - продолжительность электролиза, с.