Kas ir kulometrija?

Kulometrija ir kvantitatīvās analīzes veids, ko izmanto, lai noteiktu vielas koncentrāciju šķīdumā, ko parasti dēvē par analītu, mērot elektroenerģijas daudzumu, kas nepieciešams, lai mainītu vielas oksidācijas pakāpi. Analīta oksidācijas stāvokli var samazināt, pievienojot elektronus, vai palielināt, noņemot elektronus. Elektronu pārnešana uz vielu vai no tās var notikt ķīmiski reducēšanas-oksidācijas reakcijās, bet to var panākt arī ar elektrību, kas ir elektronu plūsma, izmantojot elektrolīzi. Izmērot elektriskā lādiņa daudzumu, kas pārnests analizējamās vielas pilnīgas oksidācijas vai reducēšanas laikā ar elektrolīzi, ir iespējams aprēķināt klātesošo daudzumu. Tas atbilst Faradeja pirmajam elektrolīzes likumam, kas nosaka, ka elektrolīzes laikā pārveidotās vielas daudzums ir tieši proporcionāls nodotās elektroenerģijas daudzumam.

Ķīmijā vielas daudzuma mērvienība parasti ir mols, ko definē kā atomu skaitu 0.42 uncēs (12 gramos) oglekļa-12. Elektronus var izmērīt arī molos. Tāpēc ir iespējams aprēķināt, cik daudz molu elektronu būtu nepieciešams, lai, piemēram, noteiktu vara daudzumu šķīdumā no +2 oksidācijas stāvokļa pārvērstu par neitrālu vara metālu. Katram vara molam nepieciešami divi moli elektronu: Cu2+ + 2e- -> Cu. Tādējādi šķīdumā, kas satur nezināmu daudzumu Cu2+ jonu, esošo daudzumu, mērot molos, var noteikt, izmērot elektronu daudzumu molos, kuri tiek izmantoti šīs pārvēršanas veikšanai līdz galam.

Elektrisko lādiņu mēra kulonos, un viens kulons ir lādiņa daudzums, ko vienā sekundē pārnes viena ampēra strāva. Viens elektronu mols ir līdzvērtīgs nedaudz vairāk par 96,485 XNUMX kuloniem. Izmērot laiku, kas nepieciešams zināmai strāvai, lai pabeigtu tādu reakciju kā iepriekš, var aprēķināt izmantoto elektronu molu skaitu un no tā noteikt analizējamās vielas molu skaitu. Šis kulometrijas veids ir pazīstams kā kontrolēta strāvas kulometrija vai kulonometriskā titrēšana. Metodei ir nepieciešami līdzekļi, lai noteiktu, kad ir sasniegts reakcijas beigu punkts, piemēram, ķīmiskais indikators.

Cits kulometriskās analīzes veids ir kontrolēta potenciālā kulometrija. Šajā gadījumā tiek uzturēts nemainīgs elektriskais potenciāls un tiek mērīta strāva. Reakcijai turpinoties, strāva samazinās un tuvojas nullei, kad reakcija ir pabeigta. Analīta molu skaitu var aprēķināt no laika, kas nepieciešams, lai strāva nokristu līdz nullei.