Электрохимические методы анализа почв. Щеглов Д.И - 21 стр.

UptoLike

21
помощью широкого спектра лигандов удается разделить и селективно вы-
делить металлы не только по 5 группам, но и внутри каждой группы
4. Кулонометрия. Согласно закону Фарадея, количество выделяемого
на катоде вещества пропорционально количеству электричества , прошед-
шего через этот электрод: G = It/96500, где G количество выделенного ме-
талла (г моль), I -сила тока (А), t -время (сек) и 96500 число Фарадея. Из
этой зависимости следует, что если величина тока будет постоянной, то
количество восстановленного металла на катоде будет пропорционально
времени электролиза (т. е . его продолжительность ). Стало быть , если в ку-
лонометрическую ячейку всегда заливать один и тот же объем раствора,
то , зная отрезок времени с начала электролиза и до его окончания, можно
легко рассчитать количество анализируемого металла в растворе или ис-
комую величину найти по графику в системе координат С (г М ) - t (сек).
Рассмотрим ход анализа . Соберем кулонометрическую ячейку, нальем в
неё точно замеренный объем анализируемого раствора и замкнем цепь. С
помощью реостата подадим на электроды напряжение , которое весьма
близко (почти равно ) к нормальному потенциалу искомого металла , но все
же меньше его . В цепи резко возрастет ток за счет восстановления всех со -
путствующих менее активных металлов (если они присутствуют в раство -
ре). Выждав пока все они восстановятся, и ток упадет почти до нуля (вер-
нее до фона ), одновременно с включением секундомера установим заранее
известный потенциал, при котором начинается восстановление определяе -
мого иона . Так, например, при установлении на электродах потенциала ,
равного +0,15 В, все Sn
+4
начнет переходить в Sn
+2
. Со временем сила тока ,
протекающая в цепи , по мере уменьшения концентрации Sn
+4
будет замет-
но падать . Считается, что при падения тока до фонового значения (считай
до нуля ) электролиз нашего конкретного металла закончен на уровне его
концентрации в растворе где -то около 10
5-6
М /л. Затем, учитывая время,
пошедшее на электролиз, можно рассчитать или найти по графику содер-
жание в растворе искомого металла .
Порою при анализе вытяжек из разных почв падение тока в конце
восстановления одного и того же металла бывает очень затянутым и непо -
стоянным . Поэтому возникают трудности в четкости фиксации окончания
электролиза . По этой причине иногда для установления момента полного
перехода ионов анализируемого металла в восстановленные формы при-
меняют те или иные химические индикаторы. Так, например, момент
окончания восстановления всех ионов Fe
+3
в Fe
+2
определяют по исчезно -
вению (обесцвечиванию) красной окраски раствора в присутствии в ней
родонита щелочей.
В тех случаях, когда не удается подобрать соответствующий индика -
тор, применяют многие другие модификации этого метода . К слову ска -
зать , все методы кулонометрии делятся на 2 группы. Первая группа , пред-
ставители которой только что рассмотрены, называется потенцестатисти -
ческая кулонометрия. У методов этой группы определение вещества про-
водится при постоянном напряжении на электродах. Вторая группа , ампе -
ростатистическая кулонометрия, проводится при постоянной силе тока и
                                             21
по м о щью ши р о ко го спе ктр а ли га ндо в уда е тся р а зде ли ть и се ле кти вно вы-
де ли ть м е та ллыне то лько по 5 гр уппа м , но и внутр и ка ж до й гр уппы
        4. Ку л оном етрия. Со гла сно за ко ну Ф а р а де я, ко ли че ство выде ляе м о го
на ка то де ве ще ства пр о по р ци о на льно ко ли че ству эле ктр и че ства , пр о ше д-
ше го че р е з это тэле ктр о д: G = It/96500, где G ко ли че ство выде ле нно го м е -
та лла (г м о ль), I -си ла то ка (А), t -вр е м я (се к) и 96500 – чи сло Ф а р а де я. И з
это й за ви си м о сти сле дуе т, что е сли ве ли чи на то ка б уде т по сто янно й, то
ко ли че ство во сста но вле нно го м е та лла на ка то де б уде т пр о по р ци о на льно
вр е м е ни эле ктр о ли за (т. е . е го пр о до лж и те льно сть). Ста ло б ыть, е сли в ку-
ло но м е тр и че скую яче йку все гда за ли ва ть о ди н и то т ж е о б ъе м р а ство р а ,
то , зна я о тр е зо к вр е м е ни с на ча ла эле ктр о ли за и до е го о ко нча ни я, м о ж но
ле гко р а ссчи та ть ко ли че ство а на ли зи р уе м о го м е та лла в р а ство р е и ли и с-
ко м ую ве ли чи ну на йти по гр а фи ку в си сте м е ко о р ди на тС (г М ) - t (се к).
Ра ссм о тр и м хо д а на ли за . Со б е р е м куло но м е тр и че скую яче йку, на лье м в
не ё то чно за м е р е нный о б ъе м а на ли зи р уе м о го р а ство р а и за м кне м це пь. С
по м о щью р е о ста та по да ди м на эле ктр о ды на пр яж е ни е , ко то р о е ве сьм а
б ли зко (по чти р а вно ) к но р м а льно м у по те нци а лу и ско м о го м е та лла , но все
ж е м е ньше е го . В це пи р е зко во зр а сте тто к за сче тво сста но вле ни я все х со -
путствую щи х м е не е а кти вных м е та лло в (е сли о ни пр и сутствую тв р а ство -
р е ). В ыж да в по ка все о ни во сста но вятся, и то к упа де тпо чти до нуля (ве р -
не е до фо на ), о дно вр е м е нно с вклю че ни е м се кундо м е р а уста но ви м за р а не е
и зве стный по те нци а л, пр и ко то р о м на чи на е тся во сста но вле ни е о пр е де ляе -
м о го и о на . Т а к, на пр и м е р , пр и уста но вле ни и на эле ктр о да х по те нци а ла ,
р а вно го +0,15 В, все Sn+4 на чне тпе р е хо ди ть в Sn+2. Со вр е м е не м си ла то ка ,
пр о те ка ю ща я в це пи , по м е р е ум е ньше ни я ко нце нтр а ци и Sn+4 б уде тза м е т-
но па да ть. Счи та е тся, что пр и па де ни я то ка до фо но во го зна че ни я (счи та й
до нуля) эле ктр о ли з на ше го ко нкр е тно го м е та лла за ко нче н на ур о вне е го
ко нце нтр а ци и в р а ство р е где -то о ко ло 10–5-6 М /л. За те м , учи тыва я вр е м я,
по ше дше е на эле ктр о ли з, м о ж но р а ссчи та ть и ли на йти по гр а фи ку со де р -
ж а ни е в р а ство р е и ско м о го м е та лла .
        По р о ю пр и а на ли зе вытяж е к и з р а зных по чв па де ни е то ка в ко нце
во сста но вле ни я о дно го и то го ж е м е та лла б ыва е то че нь за тянутым и не по -
сто янным . По это м у во зни ка ю ттр удно сти в че тко сти фи кса ци и о ко нча ни я
эле ктр о ли за . По это й пр и чи не и но гда для уста но вле ни я м о м е нта по лно го
пе р е хо да и о но в а на ли зи р уе м о го м е та лла в во сста но вле нные фо р м ы пр и -
м е няю т те и ли и ные хи м и че ски е и нди ка то р ы. Т а к, на пр и м е р , м о м е нт
о ко нча ни я во сста но вле ни я все х и о но в Fe+3 в Fe+2 о пр е де ляю тпо и сче зно -
ве ни ю (о б е сцве чи ва ни ю ) кр а сно й о кр а ски р а ство р а в пр и сутстви и в не й
р о до ни та ще ло че й.
        В те х случа ях, ко гда не уда е тся по до б р а ть со о тве тствую щи й и нди ка -
то р , пр и м е няю т м но ги е др уги е м о ди фи ка ци и это го м е то да . К сло ву ска -
за ть, все м е то ды куло но м е тр и и де лятся на 2 гр уппы. Пе р ва я гр уппа , пр е д-
ста ви те ли ко то р о й то лько что р а ссм о тр е ны, на зыва е тся по те нце ста ти сти -
че ска я куло но м е тр и я. У м е то до в это й гр уппы о пр е де ле ни е ве ще ства пр о -
во ди тся пр и по сто янно м на пр яж е ни и на эле ктр о да х. В то р а я гр уппа , а м пе -
р о ста ти сти че ска я куло но м е тр и я, пр о во ди тся пр и по сто янно й си ле то ка и