Тема 4. Потенциометрия

Значение темы для фармации определяется широким применением потенциометрических методов анализа и исследования (определение водородного показателя рН, потенциометрическое титрование и др.). Контроль рН необходим как в ходе технологических процессов при получении различных веществ, в том числе лекарственных, так и при анализе лекарственных форм. рН-метрия и основанная на том же принципе ионометрия используется в клинических исследованиях, например, при определении кислотности желудочного сока, рН крови, концентрации СО₂ и различных ионов в крови и других жидкостях организма.

Потенциометрическое титрование, а также другие электрохимические методы анализа, основанные на измерении потенциалов электродов, контактирующих с исследуемым раствором (полярография, амперометрическое титрование) являются фармакопейными методами и используются в фармацевтическом анализе.

Потенциометрические методы исследования могут быть применены для определения широкого спектра физико-химических характеристик выделенных из природного сырья веществ (например, константы диссоциации, показателя кислотности рК_а, растворимости труднорастворимых соединений, активности растворов электролитов и др.). Кроме того, они могут быть использованы для определения констант равновесия реакций, в том числе применяемых в фармацевтическом анализе, и связанных с ними термодинамических величин.

Изучив данную тему и выполнив лабораторные работы, относящиеся к ней, студент должен знать:

n что такое буферные растворы, буферная ёмкость, механизм буферного действия;

n устройство электродов 1-го и 2-го рода;

n методы определения рН растворов;

n расчет концентрации водородных ионов;

n виды гальванических элементов и принципы их действия;

n понятие об электродвижущей силе (ЭДС) и о потенциалах, возникающих в гальваническом элементе;

n уравнение Нернста для расчета ЭДС гальванических элементов и электродных потенциалов.

Студент должен уметь:

n проводить измерения с помощью рН-метра;

n рассчитывать концентрацию водородных ионов и определять величину буферной ёмкости буферных растворов;

n рассчитывать объёмы сопряжённых кислоты и основания, необходимые для приготовления буферных растворов с заданными значениями рН.

Студент должен приобрести или закрепить навыки:

n работы с рН-метром;

n приготовления и отмеривания растворов;

n титрования;

n табулирования величин, построения и анализа графиков.

Вопросы для самоподготовки

1. Химические источники тока (гальванические элементы), их виды. Электроды, полуэлементы, цепи. Электродвижущая сила (ЭДС), её связь с энергией Гиббса протекающей в элементе реакции.

2. Электродные потенциалы. Контактный и диффузионный потенциалы и способы сведения их к минимуму.

3. Уравнения Нернста для расчета электродных потенциалов и для расчета ЭДС.

4. Обратимые электроды 1-го рода. Формула записи, электродная полуреакция. Примеры. Водородный электрод, его применение в качестве стандартного.

5. Обратимые электроды 2-го рода. Формула записи, электродная полуреакция. Хлоридсеребряный и каломельный электроды. Устройство и применение в качестве электродов сравнения.

6. Ионоселективные электроды. Стеклянный электрод (устройство и применение). Принципиальное устройство рН-метра. Потенциометрическое определение рН.

7. Концентрационные гальванические элементы и их применение для определения растворимости труднорастворимых солей.

8. Окислительно-восстановительные электроды и гальванические элементы. Применение их для расчета констант равновесия окислительно-восстановительных реакций.