Konduktometrie - Conductometry

Konduktometrie je měření elektrolytická vodivost sledovat průběh chemické reakce. Conductometry má pozoruhodné použití v analytická chemie, kde konduktometrická titrace je standardní technika. V obvyklé praxi analytické chemie termín konduktometrie se používá jako synonymum konduktometrická titrace, zatímco termín konduktometrie se používá k popisu nepitrativních aplikací.[1] K určení celkové vodivosti roztoku nebo k analýze koncového bodu titrací zahrnujících ionty se často používá konduktometrie.[2]

Dějiny

Vodivá měření začala již v 18. století, kdy si Andreas Baumgartner všiml, že slanou a minerální vodu z rakouského Bad Gasteinu provádí elektřina.[3][4] Používání konduktometrie ke stanovení čistoty vody, které se dnes často používá k testování účinnosti systémů čištění vody, začalo v roce 1776.[2] Friedrich Kohlrausch dále rozvíjel konduktometrii v šedesátých letech 19. století, kdy aplikoval střídavý proud na vodu, kyseliny a další roztoky. Bylo to také v této době, kdy Willis Whitney, který studoval interakce komplexů kyseliny sírové a síranu chromitého, našel první konduktometrický koncový bod.[3] Tyto nálezy vyvrcholily potenciometrickými titracemi a prvním nástrojem pro volumetrickou analýzu od Roberta Behrenda v roce 1883 při titraci chloridu a bromidu pomocí HgNO3. Tento vývoj umožňoval testování rozpustnosti solí a koncentrace vodíkových iontů, stejně jako acidobazické a redoxní titrace. Konduktometrie byla dále vylepšena vývojem skleněné elektrody, která začala v roce 1909.[3][4]

Titrace

Konduktometrická titrace je typ titrace ve kterém elektrolytická vodivost z reakční směs je průběžně monitorován jako jeden celek reaktant je přidáno. The bod ekvivalence je bod, ve kterém vodivost prochází náhlou změnou. Výrazné zvýšení nebo snížení vodivosti je spojeno s měnícími se koncentracemi dvou nejvíce vodivých iontů - vodíkových a hydroxylových iontů.[5] Tuto metodu lze použít k titraci barevných roztoků nebo homogenní suspenze (např .: suspenze dřevoviny[5]), které nelze použít s normálními ukazatele.

Často se provádějí acidobazické titrace a redox titrace, při nichž se k určení koncového bodu používají běžné indikátory, např. Methyloranžová, fenolftalein pro acidobazické titrace a škrobové roztoky pro redoxní proces jodometrického typu. Měření elektrické vodivosti lze však také použít jako nástroj k vyhledání koncového bodu.

Příklad: titrace roztoku HCl silným NaOH. Jak titrace postupuje, protony se neutralizují za vzniku vody přidáním NaOH. Pro každé přidané množství NaOH se odstraní ekvivalentní množství vodíkových iontů. Účinně mobilní, pohybliví H+ kation je nahrazen méně pohyblivým Na+ iont a vodivost titrovaného roztoku, stejně jako měřená vodivost buněčného pádu. Toto pokračuje, dokud není dosaženo bodu ekvivalence, při kterém se získá roztok chloridu sodného, ​​NaCl. Pokud je přidáno více báze, je pozorováno zvýšení vodivosti nebo vodivosti, protože více iontů Na+ a OH− přidávají se a neutralizační reakce již neodstraňuje znatelné množství H+. V důsledku toho má při titraci silné kyseliny se silnou bází vodivost v bodě ekvivalence minimum. Toto minimum lze použít místo indikátorového barviva ke stanovení koncového bodu titrace. Konduktometrická titrační křivka je křivkou naměřených hodnot vodivosti nebo vodivosti jako funkce objemu přidaného roztoku NaOH. Titrační křivku lze použít ke grafickému určení bodu ekvivalence.

Pro reakci mezi slabou kyselinou a slabou bází se na začátku vodivost trochu snižuje, protože se spotřebuje několik dostupných iontů H +. Poté se vodivost mírně zvýší až na objem bodu ekvivalence v důsledku příspěvku solného kationtu a aniontu. (Tento příspěvek v případě silné kyselé silné báze je zanedbatelný a není tam zohledněn.) Po dosažení bodu ekvivalence se vodivost rychle se zvyšuje v důsledku přebytečných iontů OH.

Reference

  1. ^ Khopkar, S.M., „Základní koncepty analytické chemie“, 3. vydání, 2007, ISBN  978-81-224-2092-0.
  2. ^ A b Braun, R.D., "Chemická analýza". Encyklopedie Britannica. Encyklopedie Britannica online. Encyklopedie Britannica Inc., 2015, Web. 7. prosince 2015.
  3. ^ A b C Lubert, K. a K. Kalcher, "Dějiny elektroanalytických metod". Elektroanalýza, 2010, 22, 1937-1946.
  4. ^ A b Stock, T., „Krátký kurz o historii analytické chemie a souvisejících vědách“. Journal of Chemical Education, 1977, 54, 635-637.
  5. ^ A b Katz a kol., 1984 S. Katz, R.P.Beatson a A.M. Scallan, Stanovení silných a slabých kyselých skupin v sulfitových buničinách, Svensk Paperstidn. 6 (1984), str. 48–53.