Elektrokimyoviy tahlil usullari. Potensiometriya. Nazariy asoslari va dori viositalari

1-rasm. Potensiometrik o‗lchashning chizma tuzilishi.


Qo‗llanishili: ekologik ahamiyatga ega bo‗lgan okean suvlarining ph- ni aniqlash, unda suv tarkibidagi N₂SO₃ → SO₃ ^-2+ 2N⁺ ya‘ni uglerod oksidini aniqlashga qaratilgan. Ekologik ahamiyatga ega holda kislotali yomg‗irlarni tahlil qilishda, unda atmosferada vodorod ionining konsentratsiyasini nazorat qilishda. Sanoatda texnologik jarayonlarni nazorat etishda, ayniqsa sun‘iy tolalarni, polimer maxsulotlarni va oziq-ovqat sanoatida ph--muxitini yordamida nazorat amalga oshiriladi.
Biokimyoviy o‗zgarishlarni nazoratida, ya‘ni biologik suyuqliklarda, to‗qimalar orasidagi bo‗ladigan o‗zgarishlarni nazoratini amalga oshirishda keng qo‗llaniladi.
Elektrod potensiali. Potensiometrik usul modda eritmasi tarkibining elektrod potensialiga bog‗liqligini aniqlashga asoslangan. Agar metal plastinkani eritmaga tushirilsa metal - eritma chegarasida elektrod potensiali paydo bo‗ladi. Potensial qiymat eritmaning tarkibi va konsentratsiyasiga (aktivligiga), elektrod tabiatiga, temperaturaga va boshqa faktorlarga bog‗liq bo‗ladi. Bitta elektrodning potensialini o‗lchash mumkin emas, lekin galvanik elementning elektr yurituvchi kuchini (EYUK) o‗lchash mumkin.
Galvanik element elektrodida quyidagi yarim reaksiya ketadi:
anodda Me (qayt)  Me⁺² + 2e^-
katodda 2N⁺ + 2e^-  N₂ (gaz)
Agar biror oksidlanish-qaytarilish jufti mavjud bo‗lgan eritmaga inert (indifferent) metal elektrodi tushirilgan bo‗lsa, shu metal sirtida muayyan tezlik bilan sistemadagi oksidlangan va qaytarilgan moddalar orasida elektronlar almashinuvi kuzatiladi. O_x + ne ⮀ Red
Bir elektrod potensiali doimiy qiymatida, boshqa elektrod potensialning nisbiy o‗zgarishini EYUK qiymatiga ko‗ra aniqlash mumkin. Eritmadagi ionlarning konsentratsiyasiga bog‗liq bo‗lgan elektrod potensiali doimiy bo‗lgan elektrod-standart elektrod yoki taqqoslash elektrodi deyiladi.
Potensiometrik usul eritmadagi ionlar konsentratsiyasini aniqlash uchun qo‗llaniladi (to‗g‗ri potensiometriya). Uning yordamida vodorod ionlari konsentratsiyasini – ph- – metriya hamda K, Na, Ca va boshqa ionlar konsentratsiyasini (ionometriya) aniqlash mumkin.
Bilvosita potensiometriya usuli qisqacha tarzda potensiometrik titrlash deb yuritiladi. Potensiometrik titrlash usuli kislota asosli, oksidlanish-qaytarilish kompleksini va cho‗ktirish reaksiyalari asosida moddalarni aniqlash va tekshirish uchun qo‗llaniladi. SHuningdek moddalar konsentratsiyasiga emas, balki ularning turli xil konstantalarini ham aniqlash mumkin. Titrlashning oxirgi nuqtasini ekvivalent nuqtasiga yaqin bo‗lganda indikatorli elektrod potensiali ko‗rsatkichi keskin o‗zgarishi bilan belgilanadi.
Metal elektrod potensiali qiymatining eritmadagi ionlar konsentrsiyasiga bog‗liqligini NERNST tenglamasi bilan ifodalanadi .

 = _<sup>
+ R T . lg (CMe .fMe )</sup> 1

+ ⁺
ox/Red _{n F}
Bu erda:  - metal elektrodda potensial qiymati.
⁰- standart elektrodi oksidlanish - qaytarilish juftining normal potensiali R – gaz doimiyligi, 8,314 j /mol;
T – absolyut temperatura
n- reaksiyada qatnashuvchi elektronlar soni F- faradey soni,96500 Kl
F ⁺ - aktivlik koeffitsenti
Me
S ⁺ - eritmadagi metal konsentratsiyasi.
Me
Bunda reaksiyada ishtirok etuvchi moddalar sifatida oksidlovchi, (qaytariluvchi) qaytaruvchi, (vodorod) va boshqa ionlar, erituvchi molekulalari, metal, metal oksidi, kam eruvchan birikma, gazlar va h.k. bo‗lishi mumkin. Lekin aktivligi doimiy bo‗lgan qattiq faza, gazlar va erituvchi molekulalari Nernst tenglamasiga bo‗ysinmaydi.
Potensiometrik usul yordamida aniqlashning asosiy yo‗nalishi quyidagi sxemada keltirilgan:




KATIONOMETRIYA

Suyultirilgan eritmalarda modda aktivlik koeffitsienti birga yaqin, shuning uchun potensiometrik usulida aktivlikni konsentratsiya bilan almashtirish mumkin. Bu uncha xatolikka olib kelmaydi.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida A_ox+ne=A_red eritmada oksidlangan shakldagi ionlar (A_ox) va qaytarilgan shakldagi ionlar (A_red) redoksijuftlikni hosil qiladi.
Elekrod potensialning oksidlovchi va qaytariluvchining konsentratsiyasiga miqdoriy bog‗liqligini quyidagi formula orqali ifodalanadi
n
_{ = } ₊ ^0,059 _{. lg}
ox red ²
bu erda [ox] – oksidlangan ionlarning konsentratsiyasi. [red]– qaytarilgan ionlarning konsentratsiyasi.
⁰ – redoksi juftlikni standart elektrod potensiali. n– elektronlar soni.
Agar oksidlanishda qaytariluvchi reaksiyalarning stexiometrik koeffitsienti birga teng bo‗lmasa, ular tenglamaga kerakli konsentratsiyasi darajasining ko‗rsatkichi bo‗lib, kiradi. Vodorod ioni qatnashgan reaksiyalarda oksidlovchi va qaytariluvchi ionlarning o‗zgarishi bilan oksidlangan shakldagi ionlar qaytarilgan shaklga o‗tadi. Bunda elektrod potensiali vodorod ionining konsentratsiyasiga bog‗liq bo‗ladi. U holda tenglama quyidagicha bo‗ladi.

 = _^ ₊
0,059 _{. lg} ^ox
a
red
_H+ m
_B ³

n
bu erda a va v - oksidlovchi va qaytariluvchi uchun stexiometrik koeffitsient