Электрохимические методы анализа

1.

Электрохимические
методы анализа

2.

Электрохимические методы анализа
основаны на измерении и
регистрации электрических
параметров системы (аналитических
сигналов), изменяющихся в
результате протекания химических
реакций.
Электрохимическая система обычно
состоит из электрохимической ячейки,
представляющей собой единое
конструктивное оформление сосуда с
исследуемым раствором и
электродами. Принята следующая
классификация этих методов:
содержание

3.

Классификация:
1) Классификация учитывающая
природу источника электрической
энергии в системе
Различают две группы методов:
методы без наложения внешнего
потенциала: здесь источник
электрической энергии – сама
электрохимическая система
(гальванический элемент). К таким
методам относятся
потенциометрические методы.
методы с наложением внешнего
потенциала. К ним относятся:
кондуктометрия, вольтамперометрия,
кулонометрия, электрогравиметрия.
содержание

4.

Классификация:
2) Классификация по способу
применения:
Различают прямые и косвенные
методы:
прямые методы: измеряют аналитический
сигнал как функцию концентрации
раствора и по показаниям прибора находят
содержание вещества в растворе (Прямая
потенциометрия, прямая кондуктометрия и
т. д.)
косвенные методы: это методы
титрования, в которых окончание
титрования фиксируют на основании
измерения электрических параметров
системы (кондуктометрическое,
амперометрическое титрование и т. д.)
содержание

5.

КОНДУКТОМЕТРИЯ
Потенциометрическое
титрование
Полярографический
анализ
Амперометрический
анализ
КУЛОНОМЕТРИЯ

6.

Кондуктометрический
метод анализа – это
электрохимический метод анализа,
основанный на использовании
зависимости между электрической
проводимостью растворов электролитов
и их концентрацией в растворе.
Связь между электропроводностью
растворов электролитов и их
концентрацией в виде уравнения
предложил немецкий физик
Кольрауш в 1885г.
содержание

7.

Виды кондуктометрии
Прямая кондуктометрия –
Кондуктометрическое титрование –
метод, позволяющий
метод анализа, основанный на
определять концентрацию
определении содержания вещества
электролита путем измерения
по излому кривой титрования.
электропроводности
Кривую строят по измерениям
раствора.
удельной электропроводности
раствора, меняющейся в результате
химических реакций в процессе
титрования.
Высокочастотное титрование –
метод анализа с использованием
частоты переменного тока порядка
миллиона колебаний в секунду.
Анализ проводят в
кондуктометрической ячейке с
накладными (на внешней стороне)
электродами, не соприкасающимися
с титруемым раствором.
содержание

8.

Кондуктометрический
метод анализа
прямая
кондуктометрия
кондуктометрическое
титрование
Достоинства:
титрование можно проводить в
мутных, окрашенных,
непрозрачных средах;
в очень разбавленных
растворах;
высокая чувствительность и
малая погрешность
определения;
анализ можно автоматизировать.
Недостатки:
малая селективность.
Достоинства :
простота эксперимента;
высокая чувствительность (до
~10-4 моль/л);
сравнительно малая
погрешность определения (0,12%).
Недостатки:
электропроводность – величина
аддитивная и дает информацию
об общей концентрации ионов в
растворе;
малая селективность.
содержание

9.

Потенциометрический анализ
Принцип метода: Аналитическим
сигналом в потенциометрии
является электродный потенциал.
Зависимость потенциала
электрода от состава раствора
была установлена на основании
термодинамических
функций немецким химиком
Вальтером Нернстом (в будущем –
лауреатом Нобелевской премии)
в 1889 г.
Позднее теоретические выкладки
Нернста были подтверждены
опытным путем.
содержание

10.

Потенциометрический анализ
прямая
потенциометрия
содержание
потенциометрическое
титрование

11.

Потенциометрическое титрование
преследует чисто прикладную цель
количественного определения данного вещества
в растворе путем его титрования стандартным
раствором соответствующего реагента.
При титровании в исследуемый раствор
опускают индикаторный электрод
возникновение потенциала на котором
обусловливается определяемым
веществом непосредственно (если оно
электроактивно) или косвенно (если оно
неэлектроактивно) в результате
химического взаимодействия его с какимлибо другим потенциалопределяющим
компонентом.
содержание

12.

Преимущества :
чувствителен, при использовании метода
исключается субъективная ошибка,
возникающая при визуальном нахождении
момента завершения химической
реакции, т. е. конечной точки титрования.
дает возможность определять вещества в
мутных и сильно окрашенных растворах,
дифференцированно (раздельно)
титровать компоненты смеси веществ в
одной и той же порции раствора
автоматизировать процесс титрования,
так как измеряемой величиной является
электрический параметр.
содержание

13.

Потенциометрия в фармации
Методом прямой потенциометрии можно
проводить испытание на чистоту, определение рН и
количественного содержания лекарственных
средств: раствора для инъекций. Степень
кислотности или основности растворов необходимо
учитывать при выполнении испытаний
чистоты лекарственных препаратов и
количественного определения. От значений рН
растворов зависят сроки хранения лекарственных
веществ, а также особенности их применения.
Из многочисленных способов установления
значения рН среды рекомендуется
потенциометрический способ.
Метод потенциометрического титрования
применяется для анализа лекарственных веществ,
например, кислоты аскорбиновой, сульфамидных
препаратов, барбитуратов, алкалоидов и др.
Потенциометрический метод также может быть
использован при исследовании процессов
разрушения лекарственных веществ при хранении
содержание

14.

Полярографический анализ
Полярографический анализ
(полярография) основан на
использовании следующих зависимостей
между электрическими параметрами
электрохимической (в данном случае полярографической) ячейки, к которой
прилагается внешний потенциал, и
свойствами содержащегося в ней
анализируемого раствора.
содержание

15.

Полярографический анализ
Полярографический метод основан
на измерении силы, изменяющегося
в процессе электролиза, в условиях
когда один из электродов (катод)
имеет очень малую поверхность
(поляризующийся электрод), а другой
(анод) – большую
(неполяризующийся электрод)
содержание

16.

Полярографический анализ
В качественном
полярографическом анализе
используют связь между
величиной приложенного на
микроэлектроде внешнего
электрического потенциала, при
котором наблюдается
восстановление (или окисление)
анализируемого вещества на
микроэлектроде в данных
условиях, и природой
восстанавливающегося (или
окисляющегося) вещества.
содержание
В количественном
полярографическом анализе
используют связь между величиной
диффузионного электрического
тока, устанавливающегося в
полярографической ячейке после
достижения определенного значения
приложенного на микроэлектроде
электрического потенциала, и
концентрацией определяемого
(восстанавливающегося или
окисляющегося) вещества в
анализируемом растворе.

17.

Полярографический метод анализа
позволяет анализировать как неорганические, так и
органические соединения
преимущества:
возможность одновременного качественного и количественного
анализа смеси нескольких веществ в одной пробе без их разделения;
высокая чувствительность, позволяющая проводить анализ в малых
количествах пробы и сочетающаяся с достаточной точностью;
быстрота проведения анализа;
объективность получаемых результатов и возможность автоматической регистрации определений;
хорошая воспроизводимость результатов анализа, обусловленная
особенностями электролиза на ртутном капельном электроде.
недостатки:
метода относятся токсичность ртути, ее довольно легкая
окисляемость в присутствии веществ-окислителей
относительная сложность используемой аппаратуры.
содержание

18.

содержание

19.

Применение
метода полярографического анализа
в фармации
Полярография используется для определения малых
количеств неорганических и органических веществ.
Разработаны тысячи методик количественного
полярографического анализа. Полярографию широко
используют в анализе алкалоидов, витаминов, гормонов,
антибиотиков, сердечных гликозидов. Метод фармакопейный, применяется для определения
салициловой кислоты, норсульфазола, витамина В1,
алкалоидов, фолиевой кислоты, келлина в порошке и в
таблетках, никотинамида, пиридоксина гидрохлорида,
препаратов мышьяка, гликозидов сердечного действия, а
также кислорода и различных примесей в
фармацевтических препаратах.
содержание

20.

Амперометрический анализ
Амперометрия – это раздел
вольтамперометрии, метод анализа,
изучающий зависимость тока проходящего
через раствор при постоянном напряжении от
концентрации вещества
Анализатор
ТА-Универсал
содержание

21.

Амперометрический анализ
Достоинство метода:
Простота и дешевизна оборудования
Высокая прочность установления КТТ
( конечной точки титрования)
Возможность титрования мутных и
окрашенных растворов
Нет необходимости удалять растворенный
кислород
Широкая область определяемых
элементов, т.к. можно использовать
электроактивный титрант.
содержание

22.

Амперометрический анализ в фармации
Вольтамперометрия и ее модификации давно
применяются в медицине и фарманализе.
Разработаны методики вольтамперометрического
определения токсичных (As, Cd, Pb) и жизненно
необходимых (Se, Cu, Zn, Fe) элементов в различных
биологически активных добавках (БАД) на
растительной основе отечественного производства.
Вольтамперометрический анализ при определении
органических веществ - антибиотиков
(азитромицин дигидрат, бацитромицин, тетрациклин и
др.), флавоноидов(гесперидина и др.) и др.
содержание

23.

Кулонометрия
электрохимический
метод анализа,
Кулонометри́я — один из
применяется
в аналитической
электрохимических
методов анализа, химии,
применяется в аналитической химии,
объединяет
методы анализа, основанные
объединяет методы анализа,
основанные на
измерении количества
на измерении
количества
вещества,
вещества, выделяющегося на электроде
выделяющегося
на электроде
в процессе электрохимической
реакциив процессе
в соответствии с законами
Фарадея.в
электрохимической
реакции
соответствии с законами Фарадея.
содержание

24.

Кулонометрия
Кулонометри́я — один из кулонометрическое
прямая
электрохимических методов анализа,
кулонометрия
титрование
применяется в аналитической химии,
объединяет методы анализа,
основанные на измерении количества
вещества, выделяющегося на электроде
в процессе электрохимической реакции
в соответствии с законами Фарадея.
Для обоих видов кулонометрии должно выполняться
условие: электрохимическому восстановлению или
окислению должно подвергаться только анализируемое
вещество со 100 % - ным выходом по току.
содержание

25.

прямая кулонометрия
Метод прямой кулонометрии основан на непосредственном
окислении или восстановлении анализируемого вещества на
рабочем электроде, исключающем прохождение побочных
электрохимических реакций.
Прямая кулонометрия может быть выполнена в одном из
следующих режимов:
при постоянном потенциале рабочего электрода в течение всего
времени электролиза - такой режим называют
потенциостатическим
при постоянной силе тока в течение всего времени электролиза режим называют амперостатическим.
В методе прямой кулонометрии в потенциостатическом режиме сила
тока в течение всего времени электролиза непрерывно
уменьшается, так как происходит уменьшение концентрации
анализируемого вещества. Электролиз заканчивают при уменьшении
силы тока практически до нуля.
При выполнении кулонометрического анализа в амперометрическом
режиме сила тока на протяжении всего времени электролиза
поддерживается постоянной. Метод прямой кулонометрии очень
чувствителен. Им можно определить до 10-9 г вещества в пробе.
Ошибка определений не превышает 0,02 %.
содержание

26.

кулонометрическое титрование
В косвенной кулонометрии определение
количества вещества складывается из
электрохимической и химической реакций.
Определяемое вещество не участвует
в реакции, протекающей на электроде.
В ходе электролиза генерируется титрант,
который вступает в химическую реакцию
с определяемым компонентом в объеме
раствора (кулонометрическое титрование
с внутренней генерацией). Поэтому
в косвенной кулонометрии необходимо
иметь способ обнаружения момента
завершения химической реакции
генерированного на электроде титранта
с определяемым веществом. Для
установления конечной точки титрования
применяют потенциометрический,
амперометрический, фотометрический или
другие методы.
содержание
титратор фирмы GR Scientific
(Великобритания).

27.

Кулонометрия
Кулонометрические методы удобны тем, что являются по своей
природе абсолютными (т.е. позволяют рассчитать количество
определяемого вещества, не прибегая к калибровочным
кривым)
нечувствительны к изменению условий электролиза и
параметров электролизера (площади поверхности электрода
или интенсивности перемешивания). При кулоногравиметрии
количество вещества, подвергшегося электролизу, определяют
взвешиванием электрода до и после электролиза.-где M – мол.
масса (г/моль), F .
Кулонометрия в фармации
Кулонометрический метод весьма перспективен для анализа
лекарственных веществ: некоторых местноанестезирующих
средств, сульфаниламидов, алкалоидов.
содержание

28.

содержание

29.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
содержание