2) массы определяемого вещества, которая выделяется на предварительно взвешенном электроде (платиновая сетка)
3) электрической проводимости растворов, которая изменяется в результате протекающих химических реакций и зависит от свойств электролита, его температуры и концентрации растворенного вещества
4) количества электричества, необходимого для электрохимического превращения определяемого вещества
Потенциометрический метод основан на регистрации разности потенциалов между индикаторным электродом и электродом сравнения, погружёнными в исследуемый раствор. Измерение проводят практически без протекания электрического тока, поэтому состав раствора существенно не изменяется. Потенциал индикаторного электрода зависит от активности определяемых ионов, которая в разбавленных растворах обычно связана с их концентрацией.
Количественная связь между потенциалом и активностью иона описывается уравнением Нернста: E = E0 + (RT/zF) ln a. Индикаторный электрод избирательно реагирует на определяемый компонент: например, стеклянный электрод используют для измерения pH, а ионоселективные электроды — для определения фторид-, хлорид-, нитрат- и других ионов. Электрод сравнения, например хлорсеребряный или каломельный, имеет стабильный и известный потенциал и обеспечивает корректность измерения.
Таким образом, аналитическим сигналом является именно потенциал электрохимической ячейки, а не масса осадка, электропроводность или общее количество электричества. Метод применяют для прямого определения ионов и в потенциометрическом титровании, где точку эквивалентности устанавливают по резкому изменению потенциала при добавлении титранта.
| Метод | Измеряемый параметр | Основной принцип | Типичные примеры применения |
|---|---|---|---|
| Потенциометрия | Разность потенциалов между индикаторным электродом и электродом сравнения | Зависимость потенциала от активности или концентрации определяемого иона по уравнению Нернста | Определение pH, фторидов, хлоридов, нитратов; потенциометрическое титрование |
| Кондуктометрия | Электрическая проводимость раствора | Проводимость зависит от концентрации и подвижности ионов, температуры и природы электролита | Контроль минерализации воды, оценка завершения кондуктометрического титрования |
| Кулонометрия | Количество электричества, затраченное на электрохимическое превращение вещества | Расчёт содержания аналита по закону Фарадея | Определение малых количеств веществ при полном электролизе или генерации титранта |
| Электрогравиметрия | Масса вещества, выделившегося на предварительно взвешенном электроде | Количественная оценка по увеличению массы электрода после электролиза | Определение металлов, осаждаемых на платиновом или другом электроде |
| Амперометрия | Сила тока при заданном потенциале | Ток связан со скоростью электрохимического окисления или восстановления аналита | Амперометрическое титрование, ферментные и газовые сенсоры |
| Вольтамперометрия | Зависимость тока от изменяемого потенциала | Регистрация электрохимических токов при программируемом изменении потенциала | Идентификация и определение следовых количеств электроактивных веществ |
Точность потенциометрии зависит от правильного выбора электродной системы, калибровки прибора и поддержания постоянной температуры. При работе с ионоселективными электродами учитывают селективность мембраны, ионную силу раствора и возможное влияние мешающих ионов. Результат обычно выражают как значение pH, электродвижущую силу или концентрацию определяемого компонента после градуировки.