Метод концентрационного элемента

Метод концентрационного элемента - это один из методов прямой потенциометрии (ионометрии).

Идея метода заключается в том, что составляют концентрационный элемент с двумя одинаковыми индикаторными электродами и помещают один из них в раствор с известной концентрацией определяемого иона, а другой - в анализируемый раствор. ЭДС такого элемента будет равна

(1)

где R - универсальная газовая постоянная, равная 8,312 Дж/(моль К);
T - абсолютная температура, К;
F - постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль;
n - число электронов, принимающих участие в электродной реакции;
Cст и Cx - концентрации стандартного и исследуемого растворов;
Гст и Гx - коэффициенты активности определяемого иона в стандартном и исследуемом растворах;
Eд - диффузионный потенциал.

Если состав и ионная сила обоих растворов примерно одинаковы за счет одного и того же фонового электролита, то диффузионный потенциал становится пренебрежимо малым, а коэффициенты активности примерно одинаковыми. Тогда уравнение (1) принимает вид

При E=0, очевидно, Cст=Cx, так как при этом ln (Cст/Cx)=0. Выполнить условие E=0 можно разбавлением стандартного раствора раствором фонового электролита или добавлением более концентрированного стандартного раствора.

Вместо экспериментального выравнивания концентраций можно добавить несколько порций разбавителя или стандартного раствора в заведомом избытке и после каждого добавления измерить ЭДС.

Таким образом можно получить значения ЭДС до и после E=0. По этим данным строят кривую линейного титрования в координатах E - lg Сст и находят точку ее пересечения с осью абсцисс, которая и соответствует равенству Cст=Cx, так как в этой точке E=0.

Таким методом определяют фторид-ион, ион серебра и другие, для которых сконструированы ионоселективные электроды.

Васильев В. П. Аналитическая химия. В 2 кн. Кн. 2. Физико-химические методы анализа: Учеб. для студ. вузов, обучающихся по химико-технол. спец. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.:Дрофа, 2002. - 384 с., ил. - с. 198-201.

Из серии приборов МУЛЬТИТЕСТ наиболее адаптирован к методу концентрационного элемента pH-метр/иономер ИПЛ-112. Этот измерительный прибор имеет возможность работать в двух режимах: как pH-метр или иономер с двумя независимыми ионометрическими каналами или как одноканальный pH-метр/иономер в режиме дифференциального измерения.

При работе в дифференциальном режиме прибор вычисляет и выводит на индикатор разность потенциалов между двумя индикаторными электродами. То есть непосредственно величину E из формулы (1). Это значительно облегчает проведение анализа с использованием данного метода.

Прибор ИПЛ-112 может использоваться и как двухканальный лабораторный pH-метр/иономер повышенной точности для выполнения анализов методом градуировочного графика.