Методы контроля и анализа веществ : потенциометрический метод контроля и анализа веществ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2089 

Кафедра сертификации и аналитического контроля

И.В. Муравьева 
О.Л. Скорская 
 

Методы контроля
и анализа веществ 

Потенциометрический метод контроля 
и анализа веществ 

Учебное пособие 

Допущено учебно-методическим объединением 
по образованию в области металлургии в качестве учебного 
пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению Металлургия 

Москва  2012 

УДК 543.554 
 
М91 

Р е ц е н з е н т  
канд. хим. наук А.Э. Теселкина 

Муравьева, И.В. 
М91  
Методы контроля и анализа веществ : потенциометрический 
метод контроля и анализа веществ : учеб. пособие / И.В. Муравьева, О.Л. Скорская. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2012. – 45 с. 
ISBN 978-5-87623-589-3 

Изложены основы электрохимических потенциометрических методов 
анализа веществ и материалов. Дано описание используемых электродов, их 
классификация. Приведены примеры электродов, применяемых в потенциометрии при анализе материалов металлургического производства и объектов 
окружающей среды. 
Соответствует программе курса «Методы контроля и анализа веществ». 
Пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлениям: 
«Металлургия», «Управление качеством», «Стандартизация и метрология», 
«Технологические машины и оборудование», «Технология художественной 
обработки металлов», «Техносферная безопасность». 
УДК 543.554 

ISBN 978-5-87623-589-3 
© И.В. Муравьева, 
О.Л. Скорская, 2012 

 

СОДЕРЖАНИЕ 

1 Электрохимические методы анализа 
4 
2 Потенциометрические методы анализа 
7 
3 Электроды в потенциометрии 
9 
3.1 Индикаторные электроды 
9 
3.1.1 Электронообменные электроды 
9 
3.1.2 Ионоселективные электроды 
16 
3.2 Электроды сравнения 
21 
3.3 Стеклянный, водородный, хингидронный электроды 
23 
4 Ионометрия 
29 
5 Потенциометрическое титрование 
32 
6 Компенсационный и некомпенсационный способы 
потенциометрического титрования 
37 
Контрольные вопросы 
41 
Список использованных источников 
42 
Глоссарий 
43 
 

1 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА 

Электрохимические методы анализа широко применяются для 
аналитического контроля веществ и материалов. Они основаны на 
изучении и использовании процессов, происходящих в исследуемой 
среде, приэлектродном пространстве и на поверхности электродов 
(границе раздела фаз), которые находятся в контакте со средой (растворы, пасты). Аналитическим сигналом (АС), функционально связанным с составом вещества и концентрацией определяемого компонента, может служить один из измеряемых параметров: 
- потенциал Е, В; 
- сила тока I, A; 
- сопротивление R, Ом; 
- количество электричества Q, Кл; 
- масса m, г; 
- удельная электропроводность σ, Ом–1 ⋅ см–1. 
В таблице 1.1 приведена классификация электрохимических методов анализа по измеряемому параметру. 

Таблица 1.1 – Классификация электрохимических методов анализа 
по измеряемому параметру электрохимической ячейки 

№ 
п/п

Измеряемый параметр 
Условия измерения 
Метод 

1 
Потенциал Е, В 
I = 0 
Потенциометрия 

2 
Ток I, мкА 
I = f(E) 
Вольтамперометрия 

3 
Количество электричества Q, Кл I = const или E = const Кулонометрия 

4 
Масса m, г 
I = const или E = const Электрогравиметрия 

5 
Удельная электропроводность 
σ, Ом–1 ⋅ см–1 
I ~ 1000 Гц 
Кондуктометрия 

Различают прямые и косвенные электрохимические методы. 
В прямых методах находят функциональную зависимость силы 
тока (потенциала или ЭДС, количества электричества и т.д.) от концентрации определяемого компонента (Сх): I, E, R = f(Cx). 
В косвенных методах используют косвенный параметр по отношению к определяемому компоненту, от которого зависит измеряемый 
или отслеживаемый параметр электролитической ячейки (I, E, R). В 
этом случае используют функциональную зависимость измеряемого 
параметра (I, Е, R) от объема титранта – I, E, R = f(Vтитр) при титровании определяемого компонента подходящим титрантом. Характер 

изменения потенциала зависит от условий протекания реакций, используемых при титровании. 
Для определения компонентов анализируемой пробы прямыми и 
косвенными методами необходима полная электрохимическая цепь, 
состоящая из электрохимической ячейки (электроды в анализируемой среде) и внешней цепи (металлические проводники и измерительные устройства). 
Простейшая электрохимическая ячейка с разделенным пространством изображена на рисунке 1.1. Эта схема удобна для иллюстрации 
протекающих процессов. Электрохимическая ячейка состоит из пары 
электродов, погруженных в растворы электролитов. Электроды соединены внешним проводником, растворы – солевым мостиком. Таким образом, электроны, полученные электродом Э1 от восстановителя (Red1) перейдут по внешнему проводнику к электроду Э2 и будут отданы им окислителю (Ox2): 

 
Э1: Red1 – ne →Ox1; 
(1.1) 
 
Э2: Ox2 + ne → Red2. 
(1.2) 

Течение тока в цепи описывается суммарным уравнением 

 
Red1 + Ox2 → Ox1 + Red2. 
(1.3) 

 

Рисунок 1.1 – Схема электрохимической ячейки 
с разделенным пространством