Файл: Алимарин, И. П. Качественный и количественный ультрамикрохимический анализ.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 71

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

подготовку электрода вести следующим образом: очистить по­ верхность золотого электрода горячей концентрированной азот­ ной кислотой, промыть, прокалить и выдержать электрод в воде 1 ч (в нерабочем состоянии электрод хранят в воде). Периоди­ чески такую обработку следует повторять.

П а р у электродов (золотой и каломельный) вводят в

титруе­

мый раствор, находящийся в капилляре с перетяжкой,

изме­

ряют начальный потенциал. Затем навстречу электродам

вводят

бюретку с тптрантом, который добавляют порциями при пере­ мешивании вибрацией, после чего измеряют разность потен­ циалов.

Может

быть использована т а к ж е ячейка

с

вплавленным в

микрососуд

золотым электродом, но в этих

условиях затруд ­

няется предварительная обработка золотого электрода.

Титрование по методу осаждения . Довольно

широкий круг

элементов и прежде всего целый ряд анионов хорошо опреде­ ляются титрованием по методу осаждения . Потенциометрическое индицирование момента образования осадка существенно упрощает эксперимент в условиях работы под микроскопом, по­ зволяя в то ж е время получать надежные, хорошо воспроизводи­ мые данные.

При использовании хлор-серебряного электрода в качестве индикаторного можно определить хлорид-ион титрованием рас­ твором нитрата серебра м > 1 6 6 . Хлор-серебряный микроэлектрод готовят, электролитически покрывая слоем хлорида серебра фиксированную в капилляре серебряную проволоку диаметром 0,1—0,2 мм. Электролиз ведут 15 мин при / = 5-е-7 мА/см 2 в со­ суде с пористой перегородкой, заполненном 0,1 н. соляной кис­ лотой, причем серебряный электрод является анодом; катодом служит одинарный платиновый электрод.

Объединив приготовленный хлор-серебряный электрод в пару со стандартным электродом сравнения H g | H g 2 S 0 4 | H 2 S 0 4 (см.

-ч. IV, гл. 2, § 2), получают электродную систему для титрования хлорид-иона. Сосудом для титрования служит капилляр с пе­ ретяжкой; перемешивают раствор с помощью вибратора . Весь­ ма четко титруются 0,01 и 0,001 н. растворы хлоридов в 0,02 н. серной кислоте 0,01 и 0,001 н. растворами нитрата серебра, при­ чем определяются десятые и сотые доли микрограмма хлора в объеме 2—3 мкл.

Аналогичное титрование можно выполнять и в сосуде с вплавленным платиновым электродом, если электрод покрыть сначала слоем серебра, а затем слоем хлорида серебра (элек­ тролитически). Типичные кривые ультрамикротитрований хло­ рид-иона, выполненных описанным выше способом, представлены на рис. 80.

При использовании платинового электрода успешно осуще­ ствляется потенциометрическая индикация точки эквивалент­ ности в системе гексацианоферрат — металл. Соответствующие

136


ультрамикроопределения проводили с парой

платина — палла -

диево-водородный

электрод

с р а в н е н и я 1 6 4

в

ячейке

емкостью

2—3 мкл, показанной

на рис. 71. Ион Z n 2 +

определяют

в

среде

0,01 н. серной кислоты, 1 п 3 + — в нейтральной среде,

титрованием

раствором

гексацианоферрата(II)

калия. При этом

второй

нако­

нечник палладиево-водородного

электрода,

непосредственно

вводимый

в раствор,

заполняют

0,01

н. серной кислотой

или

0,01 н. раствором

хлорида

калия .

Во

всех

случаях

определения

Рис. 80. Кривые титроРис. 81. Кривые титрования Z n 2 + (а) и Jn 3 + (6")

вания хлорид-иона рас-

раствором K4[Fe(CN-)6 ].

твором A g N 0 3 .

 

сотых долей микрограмма

( Z n 2 4 - — 0,05 и 1 п 3 + — 0,04 мкг) к а ж ­

дого из двух элементов получают очень четкие кривые титрова­ ния, скачки потенциалов составляют 150—250 мВ (рис. 81).

Дифференциальное потенциометрическое титрование

Классический метод дифференциального Потеициометрического титрования удобен дл я ультрамикроанализа, поскольку он' не сложен методически и прост в аппаратурном оформлении. Используя систему из двух металлических электродов с малым омическим сопротивлением, получают четкие и легко оценивае­ мые кривые титрования. Объединение пары электродов в одном устройстве дает выигрыш в пространстве, что существенно при работе с малыми объемами . Кроме того, исключаются трудности, связанные с изготовлением, хранением и использованием кало­ мельного электрода.

В качестве основы индикаторного устройства для диффе ­ ренциального потенциометрического определения точки эквива­ лентности 3 7 удобно использовать микропипетку с поршневым приспособлением (см. ч. I , гл. 2, § 3). Пипетка дает возможность

137


легко изолировать доли раствора в процессе измерения. Изго ­

товляют индикаторное устройство (рис. 82)

следующим обра­

зом. Сделав в стенке пипетки 1 маленькое отверстие,

вводят в

него проволоку 2 диаметром

0,1 мм, пропуская

ее далее в кончик

 

пипетки. Отверстие в стенке затем

 

герметически заливают расплавлен­

 

ным

пицеином. Такую

ж е

проволоч­

 

ку 3 пропускают вдоль стенки пи­

 

петки снаружи; она является вто­

Рис. 82. Индикаторное устрой­

рым

электродом.

 

 

 

Титрование проводят в микроко­

ство для дифференциального

потенщю.четрического титро­

нусе (или в капилляре с перетяж­

вания:

кой),

располагаемом

на

д е р ж а т е л е

/ — м и к р о п и п е т к а; 2, 3— электроды .

под

микроскопом.

Индикаторное

 

устройство крепят в

манипуляторе.

В другом манипуляторе находится бюретка. Заполняют исполь­ зуемый сосуд титруемым раствором, вводят в -него кончик индикаторного устройства, в который отбирают столько титруе­

мого раствора, чтобы он при­

 

 

шел в соприкосновение

с внут­

ЛЕ.ма

 

ренним

электродом,

затем ин­

 

 

дикаторное

устройство

выводят

 

 

из раствора. Вводят в сосуд

 

 

бюретку

с титрантом

и при пе­

 

 

ремешивании

вибрированием

 

 

добавляют

 

порцию

титранта,

 

 

после чего вводят в раствор ин­

 

 

дикаторное

устройство до по­

 

 

гружения

кончика

наружного

 

 

электрода

и измеряют

разность

 

 

потенциалов. После этого рас­

 

 

твор, находящийся в индика­

 

 

торном

устройстве,

возвраща ­

 

 

ют в общий

объем,

перемеши­

 

 

вают,

промывают

несколько

 

 

раз кончик

пипетки

раствором

 

 

и забирают

в

него

некоторую

Рис. 83. Кривые

титрования С и 2 +

долю этого

раствора.

Выводят

раствором

Na2 S2 03 .

индикаторное устройство из со­

 

 

суда, добавляют новую

порцию

 

 

титранта и далее повторяют описанные выше манипуляции до конца титрования.

В капиллярной ячейке для дифференциальной потенциометрической индикации точки эквивалентности (с платиновыми

электродами при изолировании 30—40 нл

раствора) выполнено

иодометрическое ультрамикроопределение

единиц и десятков на-

нограмм меди

в объеме 0,5—1 м к л 3 7 . Типичные кривые титрова­

ния приведены

на рис. 83.

 

138


Некомпеисационное потенциометрическое титрование

Систему из двух металлических электродов, удобную для титрования в малых объемах раствора, используют и при потенциометрическом титровании по некомпенсационной схеме. Скачок потенциала .при этом фиксируется измерительным при­ бором, соединенным с электродами через высокоомное сопро­ тивление, т. е. электрическая цепь проста. Методика выполнения такого эксперимента описана для определения сульфат-иона 1 6 7 .

Титрование проводили с феррн-ферроцианидным электродом, реагирующим на избыток титранта (соль свинца) . Точку эквива­ лентности определяли по изменению потенциала платиновой проволоки в индикаторном растворе ферри - ферроцианидов (в соотношении 100 : 1). Изменение происходит в результате сдвига соотношения компонентов индикаторной смеси вследствие обра­ зования осадка Pb2[Fe(CN)6 ]. Потенциал системы при этом рез­ ко изменяется.

В качестве пары ферри - ферроцианидному электроду был ис­

пользован вспомогательный электрод

из металлического сереб­

ра. Функционирование данной пары

электродов основано на

том, что потенциал платины при изменении соотношения кон­ центраций ферри- и ферроцианидов изменяется в четыре раза

быстрее

потенциала серебряного электрода. Поэтому при титро­

вании в

точке

эквивалентности

происходит скачок э . д . с. плати-

но-серебряного

гальванического

элемента.

Соответствующие микроэлектроды, изготовленные из пла­ тиновой и серебряной проволоки диаметром 0,1—0,2 мм по типу одинарных электродов (см. ч. I I I , гл. 2, § 1), удобно крепятся в правом и левом манипуляторах. Сосудом для титрования слу­ жит отрезок капилляра (располагаемый во влажной камере под микроскопом), в который электроды вводятся навстречу друг другу.

Титрование проводят следующим образом. В гидрофобизованный сосуд для титрования помещают 3—5 мкл водно-спир­ товой смеси (НгО : С2Н5ОН = 1 : 2 ) и вводят электроды. П л а т и ­ новый электрод приводят в вибрирующее состояние, осуществляя таким образом перемешивание раствора. Вносят микробюреткой

отмеренную пробу

(0,2 — 0,1 мкл 0,1 —0,001 М раствора K2SO.1),

после чего добавляют около 0,1 мкл

ферри-ферроцианидного

раствора — смесь

равных объемов

0,1 М

раствора

K3 [Fe(CNe)]

и 0,001 М раствора K4[Fe(CN)6 ]. Не

п р е к р а щ а я перемешивания,

начинают титрование. Через 20—30 с после каждого

добавления

титранта [0,1—0,0025 М раствор P b ( N 0 3 ) 2 ] записывают показа­

ние гальванометра. Точка эквивалентности отвечает тому объему

титранта, после добавления которого разность

значений двух

соседних показаний гальванометра наибольшая .

 

В качестве

примера ниже приведены результаты титрования

сульфат-ионов

раствором P b ( N 0 3 ) 2 :

139