Метод кондуктометрического титрования

Кондуктометрические методы анализа основаны на измерении электросопротивления исследуемого раствора или величины тока, протекающего через раствор, определенной концентрации. Кондуктометрические методы дают возможность:

1) Проводить определение не только в прозрачных, но и в окрашенных и мутных растворах, а также в присутствии окислителей и восстановителей, ограничивающих применение органических индикаторов.

2) Анализировать как сравнительно концентрированные, так и разбавленные до 10^-4 М растворы (М - молярность).

3) Проводить количественное определение ионов в многокомпонентных растворах.

Кондуктометрические методы анализа применяются, например, в промышленности для осуществления непрерывного химико-аналитического контроля растворов солей, кислот, щелочей, качества воды и т.д.

Кондуктометрическое титрование – метод, основанный на определении объема титранта, соответствующей точке эквивалентности, по излому кривой титрования и расчете концентрации определяемого вещества. Кривую титрования строят по значениям электросопротивления анализируемого раствора или величины тока, протекающего через раствор, измеренным после каждой порции добавленного титранта. Точность определения обычно составляет от 0, 1 до 2%.

Реакции, которые протекают при кондуктометрическом титровании, в общем виде можно записать следующим образом:

AB + CD ® AD + CB,

где AB и CD – реагирующие вещества, AD и CB – продукты реакции.

Или в ионном виде

A⁺ + B^- + C⁺ + D^- ® AD + C⁺ + B^-,

где AD –либо нерастворимое или мало диссоциированное соединение.

Следовательно, в процессе титрования происходит уменьшение концентрации соединения АВ в растворе и увеличение концентрации соединения СВ. В зависимости от того, выше или ниже проводимость раствора СВ по сравнению с раствором АВ, происходит повышение или понижение суммарной проводимости раствора или его суммарной удельной электрической проводимости.

В начале титрования суммарная электрическая проводимость раствора равна проводимости раствора АВ c _S = c _АВ.

Принимая, что соединения АВ и СВ – сильные электролиты, полностью диссоциированые на ионы, и можно пренебречь величиной изменения объема при титровании, тогда в процессе титрования суммарная электрическая проводимость раствора будет изменяться следующим образом до точки эквивалентности при 0 < y < 1

c _S = c _АВ× (1 - y) + c _СВ× y,

где c _АВ –электрическая проводимость исходного раствора АВ, c _СВ –электрическая проводимость раствора СВ, концентрация которого равна концентрации исходного раствора АВ, г-экв× л ^-1; y – число эквивалентов титранта.

В точке эквивалентности y = 1, c _S = c _СВ.

Для перетитрованного раствора 1 < y < 2:

c _S = c _СВ + c _CD× (y – 1),

где c _СD – электрическая проводимость раствора СD.

Чем больше величина электрической проводимости c _СD, тем более интенсивно возрастает c _S после точки эквивалентности, и на кривой титрования более четко проявляется излом, по которому и определяют точку эквивалентности.

Кривая кондуктометрического титрования раствора щелочи раствором кислоты приведена на рис. 2.1. Как видно из рис. 2.1, до точки эквивалентности происходит уменьшение электрической проводимости раствора, а затем её увеличение. Это связано с тем, что в ходе реакции происходит взаимодействие ионов, имеющих аномально высокие значения предельной эквивалентной электрической проводимости (табл. 1), гидроксид ионов с ионами водорода, с образованием воды – малодиссоциированного соединения:

Na⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^- = H₂O + Na⁺ + Cl^-.

После точки эквивалентности электрическая проводимость раствора обеспечивается в основном избытком добавленной кислоты.

Рис. 2.1. Кривая кондуктометрического титрования

раствора щелочи раствором кислоты

При кондуктометрическом титровании могут быть использованы кондуктометры, основанные на измерении величины тока, протекающего через кондуктометрическую ячейку в зависимости от количества добавленного титранта. Поскольку величина тока I, фиксируемая миллиамперметром, пропорциональна суммарной электрической проводимости раствора – c _S, то форма кривой титрования в координатах I – V _CD (V _CD – объем титранта) аналогична форме кривой титрования в координатах c _S – V _CD

В лабораторном практикуме кондуктометрическая ячейка представляет собой химический стакан, в которой погружены индикаторные электроды из графита.