Использование электрометрических и электрохимических методов в биохимическом анализе.

Практически все известные соединения в определенных условиях обладают электрохимической активностью, то есть способностью вступать в электрохимические реакции. Соответственно, для идентификации, количественного определения и разделения химических соединений можно с успехом применять электрохимические методы.

Электрохимические методы анализа и разделения веществ – методы разделения и очистки, идентификации, количественного определения и определения свойств химических соединений с помощью электрохимических реакций, используемых в качестве аналитических или вспомогательных реакций.

Применение
электрохимических методов

Электрохимические методы можно применять как для непосредственного определения, так и для индикации конечной точки титрования. Важным достоинством электрохимического (да и любого другого инструментального) метода индикации является возможность наблюдать весь процесс титрования (а не только конечную точку).

Электрохимические реакции – реакции, протекающие за счёт подведённой извне электрической энергии или, наоборот, служащие источником её получения. Электрохимические реакции во всех случаях представляют собой разновидность окислительно-восстановительных реакций. Принципиальным отличием электрохимических реакций от других окислительно-восстановительных реакций является пространственное разделение доноров и акцепторов электронов. Электрохимическая реакция всегда разделена на как бы две «полуреакции»: один компонент реакции восстанавливается на одном из электродов, другой – окисляется на втором электроде.

Электрохимическая цепь

Обязательные элементы

• Внутренняя цепь (проводник II рода)

• Электроды

• Внешняя цепь (проводник I рода)

Классификация методов

• Электролитические

• На основе измерения электропроводности

• Потенциометрические

• Вольтамперометрические

Электролитические методы используется постоянный ток

	Электрограви-метрия	Кулонометрия
Что измеряется?	Масса m	Заряд Q = It
Можно использовать для:
определения?	Да	Да
индикации?	Нет	Нет

 

ЭЛЕКТРОГРАВИМЕТРИЯ, электрохим. метод количеств, анализа, основанный на определении увеличения массы рабочего электродавследствие выделения на нем определяемого компонента в результате электролиза. Как правило, определяемое в-во осаждают в видеметалла

(или оксида) на предварительно взвешенном платиновом катоде (или аноде). Момент завершения электролиза устанавливают с помощью специфич. чувствительной качественной р-ции на определяемый ион. Рабочий электрод промывают, высушивают и взвешивают. По разности масс электрода до и после электролиза определяют массу выделившегося металла или оксида.

В основе кулонометрических методов лежат законы электролиза Фарадея.

Законы Фарадея формулируются следующим образом.

1. Количество электропревращенного (восстановленного или окисленного) в процессе электролиза вещества прямо пропорционально количеству прошедшего электричества.

2. Массы различных веществ, выделенных или растворенных при прохождении одного и того же количества электричества, пропорциональны их электрохимическим эквивалентам.

Различают два основных вида кулонометрических определений – прямую кулонометрию и кулонометрическое титрование. В методах прямой кулонометрии электрохимическому превращению непосредственно в кулонометрической ячейке подвергается анализируемое вещество. В методе кулонометрического титрования электролизу подвергается вспомогательное вещество, а далее продукт электролиза – титрант – реагирует с определяемым веществом. Кулонометрические определения могут проводиться при постоянном потенциале (потенциостатическая кулонометрия) и постоянной силе тока (амперостатическая кулонометрия).

Гальваностатическая кулонометрия - весьма доступный для широкого применения метод, в котором основными контролирующими параметрами являются время и сила тока. Имеющиеся в настоящее время приборы и устройства позволяют измерить эти параметры с очень высокой точностью. Все это создает предпосылки для разработки способов кулонометрического определения различных органических соединений. Электрогенерацию кулонометрических титрантов можно осуществить следующими путями:

· электроокислением неорганических и органических галогенидов, галогенов или некоторых органических соединений;

· электроокислением или электровосстановлением солей металлов переменной валентности на инертных электродах;

· окислением водорода из наводороженного палладиевого электрода, угольно-пастовых и амальгамных электродов, содержащих электроактивные компоненты;

· анодным окислением активных металлических электродов

 

В методе кулонометрического титрования используются установки с постоянной силой тока. Содержание определяемого вещества рассчитывают по количеству электричества, израсходованного на генерацию необходимого для реакции с анализируемым веществом количества титранта. Кулонометрическое титрование в значительной степени сохраняет аналогию с другими титриметрическимиметодами. Основное различие относится к приготовлению титранта. В обычных титриметрических методах его заранее готовят по точной навеске или стандартизуют по специальным установочным веществам, а в методах кулонометрического титрования титрант генерируется электрохимическим методом. Установка для кулонометрического титрования при постоянной силе тока содержит следующие основные узлы: 1) источник постоянного тока; 2) устройство для определения количества электричества; 3) электрическую ячейку с генераторным электродом; 4) индикаторную систему для определения конца титрования; 5) хронометр для определения продолжительности электролиза.

Индикаторная система служит для индикации конечной точки титрования (к.т.т.). Наиболее часто для этой цели используют амперометрический и потенциометрический методы. В ячейку вводят индикаторные электроды: два платиновых электрода (при амперометрической индикации) или платиновый и каломельный электроды (при потенциометрической индикации). Силу тока или разность потенциалов измеряют соответствующими приборами, входящими в комплект установки для титрования (блок индикации). Иногда для определения к.т.т. используют фотометрический метод, помещая ячейку в кюветное отделение фотоэлектроколориметра и измеряя светопоглощение в ходе титрования. В отдельных случаях конец титрования устанавливают визуально, например, по появлению окраски раствора, вызванной избытком титранта. Приборостроительная промышленность серийно выпускает кулонометрическиетитраторы, в которых для индикации конечной точки титрования используется амперометрический или потенциометрический методы.