В основе потенциометрических измерений лежит зависимость равновесного потенциала электрода от активности (концентрации) определяемого иона. Для измерений необходимо составить гальванический элемент их подходящего индикаторного электрода и электрода сравнения. Потенциал электрода Е связан с активностью или концентрацией веществ, участвующих в электродном процессе, уравнением Нернста:
E = E0Ох/Red + (0,059/z)·lg([Ox]/[Red]),
где E0Ох/Red – стандартный окислительно-восстановительный потенциал, т.е. потенциал окислительно-восстановительного электрода при температуре 298 К, давлении 101,325 кПа и активностях окисленной и восстановленной форм, равных 1 моль/л; z – число электронов, участвующих в окислительно-восстановительной реакции [1].
Потенциометрические методы анализа делятся на прямую потенциометрию (ионометрию) и потенциометрическое титрование. Методы прямой потенциометрии основаны на прямом применении уравнения Нернста для нахождения активности или концентрации участника электродной реакции по экспериментально измеренной ЭДС цепи или потенциалу соответствующего электрода. При потенциометрическом титровании точку эквивалентности определяют по резкому изменению (скачку) потенциала вблизи точки эквивалентности. Наибольшее распространение среди прямых потенциометрических методов получил метод определения pH, хотя создание в последнее время надежно работающих ионоселективных электродов значительно расширило практические возможности прямых методов. Прямые потенциометрические методы часто стали называть ионометрическими методами анализа или ионометрией. Эта группа методов интенсивно развивается в связи с успехами в конструировании и улучшении качества ионоселективных электродов, позволяющих проводить быстро и точно определение концентрации ионов и обладающих рядом других достоинств.
Потенциометрическое титрование проводят в тех случаях, когда химические индикаторы использовать нельзя или при отсутствии подходящего индикатора.
При кислотно-основном титровании используют стеклянный электрод и хлорсеребряный электрод сравнения. Поскольку стеклянный электрод чувствителен к изменениям рН среды, при их титровании на потенциометре регистрируются изменения рН среды. Кислотно-основное потенциометрическое титрование с успехом применяют при титровании слабых кислот и оснований. Потенциометрическое титрование – один из наиболее употребляемых методов инструментального анализа вследствие простоты, доступности, селективности и широких возможностей.
В работе проведено экспериментальное определение величины рН на рН−метре (рН-150 МИ) образцов соков, вин, молочных продуктов. Результаты испытаний приведены в таблице.
Результаты измерений величины рН в напитках
|
№ п/п |
Название и окраска жидкого образца |
рН (tº=20ºC) |
|
1 |
Nestea «Черный чай» (прозрачно-коричневый) |
3,77 |
|
2 |
Молочный коктейль (мутно-розовый) |
4,21 |
|
3 |
«Моя семья» мультифрукт (мутно-оранжевый) |
3,30 |
|
4 |
Сок «Любимый» гранат (прозрачно-красный) |
3,08 |
|
5 |
Сок «Мой» персик (мутно-желтый) |
3,21 |
|
6 |
Сок «Сочная долина» ананас (мутно-светло-желтый) |
3,35 |
|
7 |
Вино «Изабелла» (темно-красное) |
2,94 |
|
8 |
Вино домашнее (мутно-красно-коричневое) |
3,87 |
Данный метод позволяет определить рН в окрашенных и мутных системах.
В работе проведено определение титруемой кислотности пива и кислотности молока и кисломолочных продуктов [2]. Кислотность этих продуктов, обусловленную присутствием органических кислот и кислых солей, определяли методом потенциометрического титрования с применением в качестве титранта 0,1 М раствора гидроксида натрия.