[go: up one dir, main page]

RU2257569C1 - Electrochemical analysis method - Google Patents

Electrochemical analysis method Download PDF

Info

Publication number
RU2257569C1
RU2257569C1 RU2004104471/28A RU2004104471A RU2257569C1 RU 2257569 C1 RU2257569 C1 RU 2257569C1 RU 2004104471/28 A RU2004104471/28 A RU 2004104471/28A RU 2004104471 A RU2004104471 A RU 2004104471A RU 2257569 C1 RU2257569 C1 RU 2257569C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titrant
anode
titration
electrode
volume
Prior art date
Application number
RU2004104471/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.В. Кожевников (RU)
И.В. Кожевников
Е.Г. Щербатых (RU)
Е.Г. Щербатых
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
Priority to RU2004104471/28A priority Critical patent/RU2257569C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2257569C1 publication Critical patent/RU2257569C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

FIELD: analytical methods.
SUBSTANCE: invention relates to quantitative determination of substances, which are components of reversible redox systems and consists in titration of a solution to be analyzed including measurement of consumed titrant volume by measuring current intensity using two platinum electrodes with their surface areas being at 1:2 ratio. When measuring current intensity, electrode with greater surface is first used as anode, after which polarity of electrodes is reversed and current intensity is remeasured using as anode electrode with lesser surface. Volume of titrant in end point (Ve.p.) is found from following formula: Ve.p = V(Sc-Sa)(1+i'/i")/(Sc-Sa*i'/i"), where V is volume of titrant solution added, Sa anode surface area, Sc cathode surface area, i' current intensity with greater electrode as anode, and i" current intensity with lesser electrode as anode.
EFFECT: simplified analytical procedure and improved measurement accuracy.
2 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для количественного определения веществ, являющихся компонентами обратимых окислительно-восстановительных систем.The invention relates to the field of analytical chemistry and can be used for the quantitative determination of substances that are components of reversible redox systems.

Известен способ электрохимического анализа многокомпонентных растворов в широком диапазоне концентраций, включающий потенциостатическое концентрирование анализируемых элементов на рабочем электроде, последующее растворение осадка в гальваностатическом режиме, повторение циклов растворения и осаждения, между операциями растворения и осаждения изменяют направление тока, осуществляют контроль временных интервалов осаждения, расчет величины заряда и оценку концентрации определяемого компонента в пробе, при этом второе и последующие осаждения проводят в гальваностатическом режиме до значения потенциала, соответствующего началу растворения определяемого компонента [1].A known method of electrochemical analysis of multicomponent solutions in a wide concentration range, including potentiostatic concentration of the analyzed elements on the working electrode, subsequent dissolution of the precipitate in the galvanostatic mode, repetition of the dissolution and precipitation cycles, change the direction of the current between the dissolution and precipitation operations, control the time deposition intervals, calculate the value charge and the concentration of the determined component in the sample, with the second and subsequent e precipitation is carried out in galvanostatic mode to potential values corresponding to the beginning of dissolution detecting component [1].

К недостаткам следует отнести сложность проведения анализа.The disadvantages include the complexity of the analysis.

Известен способ определения борной кислоты электрохимическим способом титрования, включающий титрование анализируемого раствора с добавлением титранта, определение конечной точки титрования с помощью двух электродов индикаторного электрода и сравнительного электрода [2].A known method for the determination of boric acid by the electrochemical titration method, including titration of the analyzed solution with the addition of titrant, determination of the titration end point using two electrodes of the indicator electrode and the comparative electrode [2].

Известен способ определения технеция электрохимическим способом титрования, который заключается в титровании предварительно окисленного технеция в растворе электролита и определении точки эквивалентности амперометрическим методом с двумя индикаторными электродами [3].A known method of determining technetium by the electrochemical titration method, which consists in titration of pre-oxidized technetium in an electrolyte solution and determination of the equivalence point by the amperometric method with two indicator electrodes [3].

К недостаткам следует отнести ограниченность применения способа, а именно только для исследования раствора, содержащего технеций.The disadvantages include the limited application of the method, namely, only for the study of a solution containing technetium.

Наиболее близким по технической сущности является способ электрохимического анализа, включающий титрование раствора, содержащего определяемый ион, путем погружения в раствор двух одинаковых платиновых электродов и наложения на них постоянного напряжения, величина которого лежит в пределах 0,01-0,5 В. Ток, проходящий через ячейку, измеряют гальванометром; раствор во время титрования равномерно перемешивают. Из бюретки постепенно добавляют раствор титранта, фиксируя после добавления каждой порции титранта силу тока в цепи. Строят зависимость силы тока от объема добавленного титранта (кривую титрования) [4].The closest in technical essence is the method of electrochemical analysis, including titration of a solution containing a defined ion, by immersion in a solution of two identical platinum electrodes and applying a constant voltage on them, the value of which lies in the range of 0.01-0.5 V. The current passing through the cell, measure with a galvanometer; the solution is evenly mixed during titration. A titrant solution is gradually added from the burette, fixing the current strength in the circuit after adding each portion of the titrant. The dependence of the current strength on the volume of the added titrant is built (titration curve) [4].

Figure 00000003
Figure 00000003

Кривая титрования для примеров табл.1 выглядит следующим образом (фиг.1).The titration curve for the examples of table 1 is as follows (figure 1).

В этом случае (см. фиг.1) вблизи конечной точки титрования наблюдается быстрое уменьшение силы тока. Определение конечной точки титрования проводится графически по построенной кривой титрования. Проводятся касательные к относительно линейным участкам кривой. Из точки их пересечения опускается перпендикуляр на ось объемов, находится конечная точка титрования Vт.э, рассчитывается неизвестная концентрация анализируемого вещества. Сила тока, проходящего через ячейку, согласно уравнению Делахея равна:In this case (see figure 1) near the end point of the titration there is a rapid decrease in current. The titration endpoint is determined graphically from the constructed titration curve. Tangents to relatively linear sections of the curve are drawn. From the point of their intersection, the perpendicular to the axis of the volumes is lowered , the titration end point V is found , the unknown concentration of the analyte is calculated. The current flowing through the cell, according to the Delahey equation, is equal to:

Figure 00000004
Figure 00000004

где n - число электронов, участвующих в обратимой окислительно-восстановительной реакции, Т - абсолютная температура, V - объем добавленного раствора титранта, Vт.э - объем титранта в конечной точке титрования (

Figure 00000005
- степень оттитрованности), С0 - исходная концентрация определяемого титруемого вещества, UC - приложенное к электродам напряжение.where n is the number of electrons participating in the reversible redox reaction, T is the absolute temperature, V is the volume of the added titrant solution, Vi.e. - titrant volume at the end point of titration (
Figure 00000005
- degree of titration), C0 - initial concentration of the titratable substance to be determined, UC - voltage applied to the electrodes.

Уравнение выведено в предположении, что:The equation is derived under the assumption that:

1) величина Uc достаточно мала;1) the value of U c is quite small;

2) титруемое вещество и возникший из него при реакции продукт являются обратимой парой;2) the titratable substance and the product resulting from it during the reaction are a reversible pair;

3) коэффициент пропорциональности Р для анодного и катодного процессов равны.3) the proportionality coefficient P for the anodic and cathodic processes are equal.

Из уравнения следует, что при прочих равных условиях сила тока определяется объемом добавленного титранта.It follows from the equation that, ceteris paribus, the current strength is determined by the amount of titrant added.

К недостаткам известного способа следует отнести то, что многократное добавление равных порций раствора титранта и измерение величины силы тока, а также построение графика для определения конечной точки титрования требует достаточно много времени, а также не исключается графическая ошибка определения конечной точки титрования, связанная с построением кривой титрования. Также на процесс титрования расходуется достаточно большой объем титранта и требуется специальное оборудование для титрования, например, бюретки.The disadvantages of this method include the fact that the repeated addition of equal portions of the titrant solution and measuring the magnitude of the current, as well as plotting to determine the end point of the titration requires a lot of time, and also does not exclude a graphic error in determining the end point of the titration associated with the construction of the curve titration. Also, a fairly large amount of titrant is spent on the titration process and special equipment for titration, for example, a burette, is required.

Изобретением решается задача расширения арсенала аналитических способов электрохимического анализа, уменьшающего продолжительность титрования и сокращающего время определения конечной точки титрования.The invention solves the problem of expanding the arsenal of analytical methods for electrochemical analysis, which reduces the duration of titration and reduces the time to determine the end point of titration.

Техническим результатом является упрощение способа и повышение точности электрохимического анализа.The technical result is to simplify the method and increase the accuracy of electrochemical analysis.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе электрохимического анализа, включающего титрование анализируемого раствора с добавлением титранта и определение объема титранта в конечной точке титрования, путем измерения силы тока анализируемого раствора двумя платиновыми электродами, согласно изобретению титрант добавляют однократно, а измерение силы тока производят одновременно с добавлением титранта, и для измерения силы тока используют платиновые электроды, площади поверхностей которых соотносятся как 1:2, и при измерении силы тока первоначально в качестве анода используют электрод с большей площадью поверхности, после чего меняют полярность и вторично проводят измерение силы тока, используя в качестве анода электрод с меньшей площадью поверхности, и по формуле (2) определяют объем титранта в конечной точке, где Sa - площадь анода; Sк - площадь катода; i' - сила тока при первоначальном измерении, когда в качестве анода используют электрод с большей площадью поверхности; i'' - сила тока при измерении полярности, когда в качестве анода используют электрод с меньшей площадью поверхности.To obtain such a technical result in the proposed method of electrochemical analysis, including titration of the analyzed solution with the addition of titrant and determination of the titrant volume at the titration end point, by measuring the current strength of the analyzed solution with two platinum electrodes, according to the invention, the titrant is added once, and the current is measured simultaneously by adding titrant, and to measure the current strength, platinum electrodes are used, the surface areas of which are correlated as 1: 2, and when measuring the current strength, initially, an electrode with a larger surface area is used as the anode, then the polarity is changed and the current is measured a second time, using an electrode with a smaller surface area as the anode, and the titrant volume at the end point is determined by formula (2), where S a is the area of the anode; S to - the area of the cathode; i 'is the current strength during the initial measurement, when an electrode with a larger surface area is used as the anode; i '' is the current strength when measuring polarity, when an electrode with a smaller surface area is used as the anode.

Figure 00000006
Figure 00000006

Способ осуществляется следующим образом: в ячейку для титрования помещается аликвотная часть (20-25 мл) титруемого раствора, содержащего определяемый ион. В раствор погружены платиновые проволочные электроды одинакового диаметра, но разной длины, с поверхностями S1 и S2 мм2. На электроды наложено постоянное напряжение, величина которого лежит в пределах 0,01-0,5 В. Электрод с большей площадью поверхности подключается к положительному полюсу источника напряжения. С помощью шприца-дозатора добавляется V мл раствора титранта. Раствор перемешивается. С помощью гальванометра измеряется сила тока между электродами (i'). Меняется полярность электродов (платиновые проволоки меняются местами) и снова измеряется сила тока в цепи (i''). По уравнению (2) определяется объем титранта в конечной точке титрования.The method is as follows: an aliquot (20-25 ml) of the titratable solution containing the ion to be determined is placed in the titration cell. Platinum wire electrodes of the same diameter, but of different lengths, with surfaces S 1 and S 2 mm 2, are immersed in the solution. A constant voltage is applied to the electrodes, the value of which lies in the range of 0.01-0.5 V. An electrode with a larger surface area is connected to the positive pole of the voltage source. Using a syringe dispenser, V ml of titrant solution is added. The solution is mixed. Using a galvanometer, the current strength between the electrodes (i ') is measured. The polarity of the electrodes changes (platinum wires are interchanged) and the current strength in the circuit is measured again (i ''). Equation (2) determines the titrant volume at the titration endpoint.

Рассмотрим на примере (см. фиг. 2). При одном и том же объеме добавленного титранта V токи, измеренные при изменении полярности электродов, будут отличаться.Consider an example (see Fig. 2). With the same volume of added titrant V, the currents measured by changing the polarity of the electrodes will differ.

Когда электроды имеют разную площадь поверхности, то уравнение Делахея (1) можно записать в виде:When the electrodes have different surface areas, the Delahey equation (1) can be written as:

- в случае, когда электрод с большей площадью поверхности является анодом:- in the case when the electrode with a larger surface area is the anode:

Figure 00000007
Figure 00000007

- в случае, когда электрод с большей площадью поверхности является катодом, а в качестве анода используют электрод с меньшей площадью поверхности (изменена полярность электродов):- in the case when the electrode with a larger surface area is the cathode, and an electrode with a smaller surface area is used as the anode (polarity of the electrodes is changed):

Figure 00000008
Figure 00000008

Разделим уравнение (3) на (4) и получим:We divide equation (3) by (4) and get:

Figure 00000009
Figure 00000009

Решим уравнение (5) относительно λ:We solve equation (5) with respect to λ:

Figure 00000010
Figure 00000010

Зная λ, для нахождения конечной точки титрования можно воспользоваться уравнением (6):

Figure 00000011
где V - объем добавленного раствора титранта.Knowing λ, to find the end point of titration, you can use equation (6):
Figure 00000011
where V is the volume of the added titrant solution.

В общем виде уравнение можно записать:

Figure 00000012
In general terms, the equation can be written:
Figure 00000012

Для доказательства осуществимости данного способа было проведено определение воды в разных порциях хлороформа методом амперометрического титрования, согласно ГОСТ 14870-77 - Методы определения воды - и предлагаемым расчетным способом определения конечной точки титрования. Результаты определения приведены в таблице.To prove the feasibility of this method, water was determined in different portions of chloroform by amperometric titration, according to GOST 14870-77 - Methods for the determination of water - and the proposed calculation method for determining the end point of titration. The determination results are shown in the table.

Figure 00000013
Figure 00000013

Аналогичным образом проведено титрование раствора, содержащего ион двухвалентного железа (см. табл.1), раствором перманганата калия. Проводилось определение обычным способом - с неоднократным добавлением титранта и построением кривой титрования, и предлагаемым методом. Результаты определения приведены в таблице.In a similar manner, a titration of a solution containing ferrous ion (see Table 1) was carried out with a solution of potassium permanganate. The determination was carried out in the usual way - with the repeated addition of titrant and the construction of a titration curve, and the proposed method. The determination results are shown in the table.

[5][5] [предлаг.][suggestion] Vт.э., млV i.e. ml

Figure 00000014
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000015
Vт.э., млV i.e. ml
Figure 00000016
Figure 00000016
12,0012.00 0,01200.0120 1,201.20 11,1011.10 0,01110.0111 3,003.00 12,1012.10 0,01210.0121 6,006.00 11,9011.90 0,01190.0119

- Из таблиц следует, что сопоставительные результаты, полученные по предлагаемому способу, с результатами определения по ГОСТу (прототип) идентичны. Но преимущество при расчетном способе определения конечной точки титрования состоят в том, что исключается операция титрования, т.е. многократное добавление равных порций раствора титранта и измерение величины силы тока.- From the tables it follows that the comparative results obtained by the proposed method, with the results of determination according to GOST (prototype) are identical. But the advantage in the calculation method for determining the titration end point is that the titration operation is excluded, i.e. repeated addition of equal portions of the titrant solution and measurement of the magnitude of the current.

- Исключается графическая ошибка определения конечной точки титрования, связанная с построением кривой титрования.- The graphic error in determining the titration endpoint associated with the construction of the titration curve is eliminated.

- Уменьшается время определения.- Decreases detection time.

- Сокращается расход раствора титранта, необходимый для анализа.- The flow rate of the titrant solution required for analysis is reduced.

- Происходит замена бюреток на более простые в использовании шприцы-дозаторы.- The burettes are being replaced with easier-to-use dispensing syringes.

Источники информацииSources of information

1. Патент РФ №2199734, G 01 N 27/48, 27.02.2003.1. RF patent No. 2199734, G 01 N 27/48, 02.27.2003.

2. Патент РФ №2035041, G 01 N 31/16, 10.05.1995.2. RF patent No. 2035041, G 01 N 31/16, 05/10/1995.

3. Патент РФ №2132552, G 01 N 27/48, 27.06.1999.3. RF patent No. 2132552, G 01 N 27/48, 06/27/1999.

4. Делахей П. Новые приборы и методы в электрохимии. М.: Иностр. лит-ра, 1957.4. Delahey P. New devices and methods in electrochemistry. M .: Inostr. literature, 1957.

5. Сонгина О.А., Захаров В.А. Амперометрическое титрование. М.: Химия, 1979.5. Songina O.A., Zakharov V.A. Amperometric titration. M .: Chemistry, 1979.

Claims (1)

Способ электрохимического анализа, включающий титрование анализируемого раствора с добавлением титранта и определение объема титранта в конечной точке титрования, путем измерения силы тока двумя платиновыми электродами, отличающийся тем, что титрант добавляют однократно, а измерение силы тока производят одновременно с добавлением титранта, а для измерения силы тока используют платиновые электроды, площади поверхностей которых соотносятся как 1:2, и при измерении силы тока первоначально в качестве анода используют электрод с большей площадью поверхности, после чего меняют полярность и вторично проводят измерение силы тока, используя в качестве анода электрод с меньшей площадью поверхности, и по формуле (I) определяют объем титранта в конечной точке, где V - объем добавленного раствора титранта; Sa - площадь анода; Sк - площадь катода; i' - сила тока, когда в качестве анода используют электрод с большей площадью поверхности; i'' - сила тока, когда в качестве анода используют электрод с меньшей площадью поверхности; Vт.э - объем титранта в конечной точке титрования.The method of electrochemical analysis, including titration of the analyzed solution with the addition of titrant and determination of the titrant volume at the titration end point, by measuring the current strength with two platinum electrodes, characterized in that the titrant is added once, and the current is measured simultaneously with the addition of titrant, and for measuring the force current use platinum electrodes, the surface areas of which are correlated as 1: 2, and when measuring the current strength, initially use an electrode with a larger with a flange of the surface, after which the polarity is changed and the current is measured a second time using an electrode with a smaller surface area as the anode, and the titrant volume at the end point is determined by formula (I), where V is the volume of the added titrant solution; S a is the area of the anode; S to - the area of the cathode; i 'is the current strength when an electrode with a larger surface area is used as an anode; i '' is the current strength when an electrode with a smaller surface area is used as an anode; V TE - titrant volume at the end point of titration.
Figure 00000017
Figure 00000017
RU2004104471/28A 2004-02-16 2004-02-16 Electrochemical analysis method RU2257569C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004104471/28A RU2257569C1 (en) 2004-02-16 2004-02-16 Electrochemical analysis method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004104471/28A RU2257569C1 (en) 2004-02-16 2004-02-16 Electrochemical analysis method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2257569C1 true RU2257569C1 (en) 2005-07-27

Family

ID=35843624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004104471/28A RU2257569C1 (en) 2004-02-16 2004-02-16 Electrochemical analysis method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2257569C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357238C1 (en) * 2007-11-23 2009-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "ВТФ-Плюс" Method of determining partial currents of active dissolution of metal, formation and dissolution of anode deposit on its surface

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1366931A1 (en) * 1985-04-18 1988-01-15 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Device for amperometric titration
RU2207559C1 (en) * 2002-05-18 2003-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Астраханьгазпром" Method of quantitative determination of concentration of mercaptans in non-aqueous media

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1366931A1 (en) * 1985-04-18 1988-01-15 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Device for amperometric titration
RU2207559C1 (en) * 2002-05-18 2003-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Астраханьгазпром" Method of quantitative determination of concentration of mercaptans in non-aqueous media

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357238C1 (en) * 2007-11-23 2009-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "ВТФ-Плюс" Method of determining partial currents of active dissolution of metal, formation and dissolution of anode deposit on its surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pingarrón et al. Terminology of electrochemical methods of analysis (IUPAC Recommendations 2019)
KR102683540B1 (en) Calibration-free in vivo measurement of analytes using electrochemical sensors
Opekar et al. Dual-channel capillary electrophoresis for simultaneous determination of cations and anions
Loktionov et al. Calibration-free coulometric sensors for operando electrolytes imbalance monitoring of vanadium redox flow battery
Westbroek et al. Electrochemical methods
Bastos et al. Localised measurements of pH and dissolved oxygen as complements to SVET in the investigation of corrosion at defects in coated aluminum alloy
Csoka et al. Determination of diffusion coefficient in gel and in aqueous solutions using scanning electrochemical microscopy
Yoshizumi et al. Rapid and coulometric electrolysis for ion transfer at the aqueous| organic solution interface
Dębosz et al. 3D-printed flow manifold based on potentiometric measurements with solid-state ion-selective electrodes and dedicated to multicomponent water analysis
Josypčuk et al. Screen-printed amalgam electrodes
Xiong et al. Investigation of the optimal transient times for chronoamperometric analysis of diffusion coefficients and concentrations in non-aqueous solvents and ionic liquids
Heering et al. Improved pH measurement of mobile phases in reversed-phase liquid chromatography
DE102011113941B4 (en) Electrochemical electrode
Fan et al. Iodide modified silver electrode and its application to the electroanalysis of hemoglobin
RU2257569C1 (en) Electrochemical analysis method
Song et al. Theoretical and experimental study of the biamperometry for irreversible redox couple in flow system
Dorneanu et al. Computer-controlled system for ISEs automatic calibration
Shibata et al. Stability of a Ag/AgCl reference electrode equipped with an ionic liquid salt bridge composed of 1-methyl-3-octylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl)-amide in potentiometry of pH standard buffers
Parham et al. Simultaneous coulometric determination of iodide, bromide and chloride in a mixture by automated coupling of constant current chronopotentiometry and square wave voltammetry
Kasuno et al. Rapid and precise coulometric determination of calcium based on electrolysis for ion transfer at the aqueous| organic solution interface
Sharma et al. Voltammetry: an electrochemical analytical method
Niu et al. Electrochemical behavior of uric acid at a penicillamine self-assembled gold electrode
RU2234078C1 (en) Method and a device for determination of parameters of metal coatings
Caja et al. Characteristics of thin-layer cells with Nafion separators
JP2010098963A (en) Method of detecting nucleic acid amplification reaction

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060217