Потенциометрическое титрование относится к электрохимическим методам анализа, основанным на регистрации изменения электродного потенциала при поэтапном добавлении раствора титранта к анализируемому веществу. Метод позволяет с высокой точностью определять концентрации веществ, которые образуют в растворе ионы, участвующие в электрохимических равновесиях. В отличие от традиционного визуального титрования, здесь фиксируется не окраска индикатора, а изменение электрического потенциала системы, что делает метод особенно полезным в мутных, окрашенных или сильно разбавленных растворах.
При добавлении титранта происходит последовательное изменение концентраций ионов, участвующих в электродных процессах. С помощью ионселективного электрода или электрода, чувствительного к определённому иону, регистрируется потенциал, зависящий от активности этого иона. Потенциал электрода сравнения остаётся постоянным, что позволяет фиксировать относительные изменения.
В точке эквивалентности наблюдается резкий скачок потенциала, вызванный резким изменением соотношения концентраций реагирующих ионов. По графику зависимости электродного потенциала от объёма добавленного титранта определяют точку эквивалентности и вычисляют концентрацию исследуемого вещества.
Для проведения потенциометрического титрования применяют потенциометр или иономер, снабжённый электродной системой:
Измерительная система должна обеспечивать высокое входное сопротивление, чтобы исключить поляризацию электродов и искажения результатов.
Кислотно-основное титрование Используется стеклянный электрод, чувствительный к активности ионов водорода. При титровании сильной кислоты сильным основанием скачок потенциала наблюдается вблизи pH = 7. Для слабых кислот или оснований форма кривой меняется, но эквивалентная точка определяется с не меньшей точностью.
Окислительно-восстановительное титрование В качестве индикаторного электрода используют платиновый или золотой электрод, чувствительный к отношению окисленной и восстановленной формы системы. Метод эффективен для титрования железа(II) перманганатом калия, хрома(III) дихроматом и других аналогичных процессов.
Осадительное титрование В основе лежит образование малорастворимого соединения. Пример – определение галогенид-ионов титрованием раствором нитрата серебра с регистрацией скачка потенциала на серебряном электроде.
Комплексонометрическое титрование Применяется для определения ионов металлов с помощью комплексообразователей, например ЭДТА. В этом случае используют ионселективные электроды или электроды из определённых металлов, взаимодействующих с анализируемым ионом.
График зависимости потенциала от объёма титранта носит ступенчатый характер: постепенное изменение до точки эквивалентности сменяется резким скачком. Чем выше крутизна участка вблизи точки эквивалентности, тем точнее результат анализа. Для нахождения точки эквивалентности используют:
Потенциометрическое титрование широко используется в аналитической химии, фармацевтическом анализе, пищевой промышленности, гидрохимических исследованиях. Метод незаменим при определении содержания кислот и оснований в многокомпонентных смесях, концентраций ионов металлов и неметаллов, а также при контроле качества воды и лекарственных препаратов.