Электрохимический метод

Среди электрохимических методов следует выделить потенциометрический. Потенциометрический метод анализа основан на измерении потенциала индикаторного электрода, погруженного в исследуемый раствор.

В качестве индикаторного электрода выбирается такой, потенциал которого зависит от концентрации определяемого вещества или вещества, добавляемого к определяемому веществу в качестве титрующего реагента.

Потенциал индикаторного электрода всегда измеряют относительно какого-либо электрода сравнения, потенциал которого не зависит от концентрации определяемого вещества или реагента.

Различают прямой и косвенный потенциометрические методы анализа.

В прямом методе, зная зависимость потенциала индикаторного электрода от концентрации анализируемого вещества в растворе, по величине потенциала определяют концентрацию. Этот метод в настоящее время применяется в основном для определения концентрации водородных ионов в растворах, а также при исследовании некоторых комплексных соединений. В последнем случае по величине электродного потенциала определяют концентрацию свободных ионов металла, образующихся при диссоциации комплекса.

Косвенный метод называется потенциометрическим титрованием. Потенциометрическое титрование представляет собой вариант объемного метода анализа, в котором точка эквивалентности определяется по изменению потенциала индикаторного электрода в процессе титрования. По сравнению с обычным титрованием, в котором используются цветные индикаторы, потенциометрия обладает рядом преимуществ. Она позволяет титровать окрашенные растворы, смеси нескольких веществ, использовать реакции, не применимые в обычном титровании. При титровании смеси веществ на кривой титрования получается несколько перегибов, по которым можно определить количество реагента, пошедшее на взаимодействие с каждым компонентом смеси.

Для успешного применения потенциометрического метода анализа надо правильно выбрать подходящий индикаторный электрод. Индикаторный электрод должен быть обратим по отношению к определяемым ионам (в прямом методе) или по отношению к участвующим в реакции ионам (в потенциометрическом титровании). Кроме этого, индикаторный электрод должен быть химически устойчив в исследуемом растворе, а его равновесный потенциал должен устанавливаться достаточно быстро. Конкретный выбор индикаторного электрода зависит от природы определяемого вещества и характера реакции, используемой для титрования. Так, в случае реакций окисления – восстановления наибольшее применение находит платиновый электрод, а при потенциометрических измерениях, основанных на определении концентрации водородных ионов, – стеклянный электрод. В качестве электродов сравнения применяют электроды второго рода (каломельный, хлорсеребряный и др.).

Потенциал индикаторного электрода относительно электрода сравнения, т.е. электродвижущая сила элемента, образованного индикаторным электродом и электродом сравнения, обычно измеряется компенсационным методом. В этом методе измеряемая ЭДС компенсируется противоположно направленной точно известной разностью потенциалов от внешнего источника напряжения. Компенсационный метод измерения ЭДС имеет то преимущество, что в момент достижения компенсации через исследуемый элемент не протекает ток, и, следовательно, электроды не поляризуются.

Потенциометрическое титрование находит применение при индикации ФТХ биохимическим методом для определения количества кислоты, выделяющейся в результате ферментативного гидролиза субстрата. Помимо этого, разработаны методики высокочувствительного определения ФТХ потенциометрическим методом по скорости изменения потенциала платинового анода под воздействием тиохолина, образующегося при ферментативном гидролизе тиохолинового эфира. При наличии ФТХ каталитическая активность холинэстеразы уменьшается, в результате чего снижается скорость образования тиохолина и соответствующая ей скорость изменения потенциала анода. Эти методики позволяют применять малые концентрации холинэстеразы, обеспечивают чувствительность определения ФТХ до п · 10^-8 мг/л и позволяют автоматизировать проведение анализа.

В настоящее время потенциометрический метод реализован в газо-сигнализаторе ГСА-3, находящемся на снабжении ВС РФ.