Elektrokimyoviy analiz usullari faniga kirish

Potensiometrik analiz usullarining tasnifi

№	Nomi		Elektrodlari	Asosiy qo‘llanilish sohalari
		Bevosita potensiometriya
1	pH-metriya		Vodorodli,	pH-ni ko‘plab analitik sohalarda
			shisha	aniqlash uchun, kislota va
			membranali,	asoslarning dissotsilanish
			metall oksidli,	konstantalari, kompleks
			xingidronli	birikmalarning barqarorlik
				konstantalarini aniqlash.
2	Ionometriya		Membranali	Tabiiy va turli kimyoviy
			ion selektiv	tizimlarni tadqiq qilish hamda ion
				tarkibini analiz qilish.
3	Redoksmetriya		Platina, boshqa	Standart va real potensiallarni,
			elektron	kimyoviy va elektrokimyoviy
			tashuvchilar	reaksiyalarda ishtirok etgan
				elektronlarni aniqlash.
4	Metall elektrodlar		Birinchi,	Kam eruvchan elektrolitlarning
	asosidagi bevosita		ikkinchi va	eruvchanlik ko‘paytmasini va
	potensiometriya		uchunchi tur	kompleks birikmalarning
			elektrodlar	barqarorlik konstantalarini
				aniqlash.
	Potensiometrik titrlash (titrlashning oxirgi nuqtasini
	potensiometrik indikatsiyalash)
1	Kislota-asosli		Vodorodli,	Eritmalardagi kislota, asos va
			shisha	amfolitlarni, kislotalik va asoslik
			membranali,	konstantalarini, kompleks
			metall oksidli,	birikmalarning barqarorlik
			xingidronli	konstantalarini aniqlash.
2	Cho‘ktirish		Birinchi,	Kationlar, eritmalardagi
			ikkinchi,	anorganik va organik anionlar,
			uchinchi tur	eruvchanlik ko‘paytmasi yoki
			metall

			kam eruvchan elektrolitlarning
			eruvchanligini aniqlash.
3	Kompleksonometrik	Birinchi,	Kationlar kompleks hosil
		ikkinchi,	qiluvchilari, ligantlar, kompleks
		uchinchi tur	birikmalarning barqarorlik
		elektrodlar va	konstantalarini aniqlash
		potensiometrik
		indikator
		ishtirokida
		platina
4	Oksidlanish-	Platina, boshqa	Turli oksidlovchi va
	qaytarilish	elektron	qaytaruvchilarni aniqlash
	(redoksometrik)	tashuvchilar

Membranali elektrodlar

Har xil turdagi membranali elektrodlarda (20.1-rasm) E membrana potensiali hosil bo‘ladi. E qiymat membrananing turli tomonlaridagi bir xil ion konsentratsiyalarining farqiga bog‘liq bo‘ladi.

A B C D E

20.1-rasm. Elektrokimyoviy o‘lchashlar uchun elektrodlar.

1– pilik; 2– elektrolitik ko‘prik; 3– membrana; 4– organik fazaga kirish; 5– ichki elektrod; 6– elektrodni asbobga ulash uchun klemma.

Oddiy va birmuncha keng qo‘llaniladigan membrana elektrodi shisha membranali elektrod hisoblanadi. Shisha elektrod nazariyasini rus olimi akademik B.P.Nikolskiy ishlab chiqqan. Shisha elektrod 0,1 n HCl eritmasi solingan maxsus shishadan tayyorlangan sharikli shisha nayga joylashtirilgan kumush xloridli elektroddan iboratdir. Sharik devorlarining qalinligi 0,006-0,1 mm ga teng. Shisha tarkibidagi ishqoriy metall ionlari elektrodning yupqa shisha devoriga (membranasiga) adsorbilangan H⁺-ionlari bilan almashinish qobiliyatiga ega. Agar shisha elektrod uning ichki eritmasining pH idan farq qiladigan eritmaga

tushirilsa, u holda shisha membranada membrana potensiali (9-rasm) yuzaga keladi. Shisha membrananing tashqi sirti bilan ion almashinishda qatnashadigan H⁺-ionlari konsentratsiyasining o‘zgarishiga olib keladi. Shunday qilib, shishaning tashqi gidratlangan sirti membrananing ichki qismidagi zaryad qiymatidan farq qiladigan zaryadga ega bo‘ladi. Shisha elektrod taqqoslash elektrodi (odatda to‘yingan kumush xloridli elektrod qo‘llaniladi), bilan juftlikda analiz qilinadigan eritmaga tushirilganda elektrokimyoviy yacheyka hosil qiladi. Ushbu yacheykada shisha yuqori qarshilikka ega bo‘lgan elektrolitik ko‘prika aylanadi. Bunday yacheykadagi elektr yurituvchi kuch qiymati membrananing har ikki tomoni bo‘yicha α^IH+ / α^IIH+ aktivliklar nisbati bilan aniqlanadi va shisha elektrodning ichki α^IH+ ning doimiyligi analiz qilinadigan eritmaning α^IIH+ ga bog‘liq bo‘ladi:

E=K-0,059 lg α^IIH+=K+0,056 pH
bunda k-shisha membrananing bir xil bo‘lmaganligi (asimmetriyali) bilan va taqqoslash elektrodi hamda ichki kumush xloridli elektrod potensiallarining tengsizligi bilan bog‘liq bo‘lgan doimiy qiymat. Shunday qilib, shisha elektrodlar pH muhitning o‘zgarishiga sezgir bo‘lib, uni o‘lchashda foydalaniladi. Shisha elektrod qandaydir darajada H⁺-ionlariga nisbatan tanlovchan bo‘lib, har qanday ionlar ishtirokida amalda ularni aniqlashga imkon beradi. Shisha elektrodni suvda yoki KCl eritmasida saqlash lozim. Elektrod membranasining qurib qolishi uning stabil ishini izdan chiqaradi va analizni boshlashdan oldin uzoq muddat (kamida bir kun) oldindan ivitib qo‘yiladi.

20.2-rasm. Membrana potensiali

Shisha membranali elektrodlarni yaratish jarayonlari bilan bog‘lik

ideyalarning rivojlanishi oqibatida turli ionlar konsentratsiyalari o‘zgarishiga sezgir bo‘lgan membranali ion selektiv elektrodlar yaratishga asos solindi. Ion selektiv elektrodlar har xil turdagi membranalarga ega bo‘ladi. Shishalarning maxsus navlari Na⁺, K⁺, Li⁺ ionlarining almashinuviga qodir bo‘lib, qayd etilgan ionlardan biriga

sezgir bo‘lgan elektrodlarni yaratish imkonini berdi. Ba’zi tuzlar (CuS, PbS, Ag2S) kukunlarini zichlash yo‘li bilan F^-, S^-2 va hokazo ionlarga sezgir bo‘lgan ion selektiv elektrodlar olingan. AgBr, AgCl, AgJ va boshqa turdagi erimaydigan tuzlarni ba’zi plastmassalar (kauchuklar, polietilen, polistrol) bilan aralashtirish yo‘li bilan Br^-, Cl^-, J^- ionlariga sezgir ion selektiv elektrodlar ishlab chiqilishiga sabab bo‘ldi va bu selektiv membranalar ishlab chiqarilishiga sabab bo‘ldi va bu selektiv membranalar Panet-Fayans-Gana qoidasiga binoan ko‘rsatilgan ionlarni eritmadan tanlab adsorbilaydi.

Suv bilan aralashmaydigan va aniq ionlarni tanlab adsorbilash qobilayitiga ega bo‘lgan (masalan, organik erituvchidagi Ni⁺², Cd⁺², Fe⁺² larning holatlari eritmalari) suyuqliklar bilan bo‘ktirilgan g‘ovak plastinkalardan iborat suyuq membranali elektrodlar keng tarqalmoqda. Suyuqlik bilan bo‘ktirilgan g‘ovak plastinkalar membrana sifatida kumush xloridli yoki boshqa elektrodlarga joylashtiriladi. Elektrodning ichki eritmasiga ega bo‘lgan suyuq membrana tashqi eritma bilan fazalar orasidagi chegarada o‘ziga xos muvozanat o‘rnatiladi. Shunday qilib, elektrod sirtida aniqlanadigan ionlarning konsentratsiyasi elektrodning ichki qismidagidan farq qiladi, membrana sirtidagi muvozanat farqlanadi va bu hol membrana potensialini yuzaga keltiradi. Ion selektiv elektrodlar istiqbolli bo‘lib, keyingi yillarda ularni yaratish, ishlab chiqarishga ko‘plab tadqiqotlar sabab bo‘lmoqda.

Potensiometrik aniqlashlar uchun indikator elektrodi va taqqoslash elektrodidan iborat elektrodlar jufti analiz qilinadigan eritmaga tushiriladi hamda potensiometrga ulanadi. Potensiometriyada ishlatiladigan elektrodlar katta ichki qarshilikka (500-1000 Mom) ega, shuning uchun hozirgi paytda mavjud bo‘lgan potensiometrlar yuqori qarshilikli voltmetrlardan va murakkab elektron sxemalardan tashkil topgan.

Potensiometrlarda elektrodlar tizimining elektr yurituvchi kuchini o‘lchash uchun yacheyka zanjirdagi tokni kamaytirishga imkon beradigan kompensatsion sxemadan foydalaniladi (20.3-rasm).

20.3-rasm. Potensialni o’lchashning kompensatsion sxemasi

1-yacheyka; 2-elektrodlar; 3-qarshilik; 4-kuchaytirgich.

Kondensatsion turdagi potensiometrlarda elektrodlar tizimining elektr yurituvchi kuchi Eya ishorasiga ko‘ra teskari bo‘lgan pretsizion qarshilikda R ro‘y beradigan Echiq kuchlanishning Ʀ ga kamayishi asbobning kuchaytirgichining so‘ngi kaskadi orqali Ichiq.toki o‘tishi bilan ro‘y beradi. Kuchaytirgich kirishiga farqli kuchlanish kiradi:

Ekir=Eya-Echiq=Eya-Ichiq. R(E=IR) (18) Kirish kuchlanishi Ekir doimiy kuchlanishli kuchaytirgich

yordamida kuchaytiriladi va mikroampermetr A orqali R qarshilikka uzatiladi. O‘lchaydigan mikroampermetr elektrodlar tizimining elektr yurituvchi kuchiga proparsional bo‘lgan Ichiq. tok qiymatini qayd qiladi. Asbobning kuchaytirgichi stabillashgan kuchlanish bilan ta’minlash manbasi yordamida ta’minlanadi. Ko‘pchilik qo‘llaniladigan potensiometrlar pH ni o‘lchashga mo‘ljallangan, shuning uchun ularni pH-metrlar deb nomlashadi.

20.4-rasm. Potensiometrik titrlash qurilmasining sxemasi va zamonaviy ko’rinishi

pH-metr–Potensiometr bir necha bloklarga (20.4-rasm) ega-potensiometrik yacheyka bloki 1, magnitli aralashtirgich 6 va o‘lchov bloki 4 (potensiometr). Yacheyka bloki termostatlashtirgan bo‘lishi ham mumkin va unga taqqoslash elektrodi (odatda kumush xloridli) va indikator elektrodi va tushurilgan. Magnitli aralashtirgich analiz qilinayotgan eritmani aralashtirish uchun kerak. O‘lchov bloki boshqaruv qismlari, kuchaytirgich buragichi 7, termokompensatiyalovchi pult kabilardan iborat bo‘lib, pH va mV birliklarda o‘lchash uchun darajalangan. Potensiometrlar strelkali va son ko‘rsatkichli bo‘lishi bilan birga, ularni o‘zi yozib boruvchi potensiometrlarga 5 ham ulash mumkin.

Potensiometrlar ko‘pincha pH ni, boshqa ionlarning konsentratsiya ko‘rsatkichlari pNa, pK, pNH4, pCl va mV kabilarni bevosita o‘lchash uchun qo‘llaniladi. O‘lchashlar o‘ziga xos ion selektiv elektrodlarni qo‘llab ham amalga oshiriladi. Shisha membranali elektrod foydalanishdan oldin bir kun davomida suvda yoki 0,1 M HCl da ho‘llanadi. Bundan tashqari analizlarni boshlashdan oldin pH-metr-millivoltmetr yoki ionomerlar maxsus standart eritmalar yordamida darajalanadi.