Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Наиболее широкое применение находят потенциометри-ческие методы.
В потенциометрии используют два класса индикаторных электродов: электронно-обменные, на межфазных границах которых протекают реакции с участием электронов; ион-селективные, на межфазных границах которых протекают реакции с участием ионов (мембранные или ионообменные).
В основе потенциометрических методов лежит уравнение Нернста
Е = const + (0,59/n) lg а,
где Е — потенциал электролитической ячейки; п — число переносимых электронов; а — параметр, зависящий от концентраций участников электродных реакций. В случае окислительно-восстановительных реакций параметр а определяется отношением концентраций окислителей и восстановителей. В качестве индикаторных электродов при этом обычно используют инертные металлы, такие, как платина или золото.
Главное удобство потенциометрических методов — быстрота и простота анализа, возможность автоматизации процесса измерения, проведения его в непрерывном режиме, а также возможность измерений непосредственно на природных объектах. Недостатком этих методов является пока еще сравнительно низкая чувствительность (10"7 М), однако сейчас получены обнадеживающие результаты по повышению чувствительности на 2—3 порядка за счет применения различных модификаций электродов (сенсоров).
77
Электрохимические сенсоры находят все большее применение. Разработано целое семейство датчиков, измеряющих содержание в воздухе различных газов по их влиянию на электрическое сопротивление специфического сорбента.
Вольтамперометрические методы анализа основаны на использовании явления поляризации микроэлектрода, получении и интерпретации вольт-амперных кривых, отражающих зависимость силы тока от приложенного напряжения.
Существует несколько десятков разновидностей вольтамперометрии.
Если в качестве рабочего электрода выбран электрод с постоянно обновляющейся поверхностью (ртутный капельный), то метод анализа называется полярографическим.
Регистрируемая вольт-амперная кривая (полярограмма) отражает электрохимический процесс, происходящий только на одном электроде. Метод используют для определения органических и неорганических соединений различного состава. Чувствительность метода в варианте инверсионной вольтамперометрии достигает 10"9 М.
Амперометрическое титрование представляет собой полярографический метод индикации точки эквивалентности при титровании: регистрируется изменение тока при потенциале, соответствующем предельному диффузионному току (на вольт-амперной кривой) одного из участников химической реакции. По зависимости ток — объем тит-ранта Находят точку эквивалентности.
Аналитические возможности метода амперометрического титрования широки — почти все элементы и большое число органических соединений. Достоинство метода — избирательность, так как можно подобрать потенциал, при котором в электрохимической реакций участвует только одно вещество из многокомпонентной смеси. Нижний предел чувствительности метода 10"6 М.
Кулонометрические методы основаны на измерении количества электричества, затрачиваемого на электрохимическую реакцию. Последняя приводит к количественному окислению или восстановлению определяемого вещества или к получению промежуточного реагента, который стехиометрически реагирует с определяемым веществом. Существует несколько разновидностей кулонометри-ческих методов. В их основе лежит закон Фарадея, устанавливающий связь между количеством вещества, выделившегося на электроде, и количеством израсходованного при этом электричества.
Кулонометрический анализ может быть выполнен при постоянном токе или потенциале. Он обладает рядом существенных достоинств: надежное определение как малых, так и больших количеств вещества с высокой точностью и воспроизводимостью, отсутствие необходимости в 78 стандартах, возможность использования малоустойчивых реагентов, быстрота, селективность, возможность автоматизации измерительного процесса.
2.3.3. Хроматографические методы анализа
Хроматографические методы обладают наибольшим спектром возможностей для контроля загрязнения различных объектов окружающей среды.
Хроматографические методы основаны на сорбционных процессах — поглощении газов, паров или растворенных веществ твердым или жидким сорбентом. Сорбцию можно осуществить двояко: в статических (вплоть до установления равновесия) и динамических условиях. Динамическая сорбция представляет собой процесс, в котором происходит направленное перемещение подвижной фазы относительно неподвижной. Сущность всех хроматографических методов состоит в том, что разделяемые вещества вместе с подвижной фазой перемещаются через слой неподвижного сорбента с разной скоростью вследствие различной сорбируемости. Иными словами, хроматография — это динамический сорбционный процесс разделения смесей, основанный на распределении вещества между двумя фазами, одна из которых подвижна, а другая — неподвижна, и связанный с многократным повторением актов сорбции — десорбции.
Скорость перемещения зоны данного вещества обратно пропорциональна значению константы распределения вещества между подвижной и неподвижной фазами. Коэффициент распределения зависит от природы определяемого вещества, природы подвижной и неподвижнбй фаз, температуры, рН, концентрации и ионной силы раствора. Сорбци-онная способность неподвижной фазы по отношению к разделяемым веществам характеризуется временем удерживания — расстояние на хроматограмме от момента поступления вещества в слой сорбента до момента появления на выходе из него в максимальной концентрации в подвижной фазе.
