ELEKTROANALITIKA (ELEKTROKÉMIAI ANALÍZIS)

“Olyan analitikai eljárások gyűjtőneve, amelyek során elektromos áramot alkalmaznak” (Römpp)

Az analitikai információ megszerzéséhez vizsgáljuk

vagy az oldatok fázishatárain létrejövő elektromos potenciálokat

vagy az oldatban létrejövő elektrokémiai változásokat

vagy elektromos tér hatására bekövetkező ionvándorlást

Elektroanalitika ágai

• potenciometria• voltammetria (amperometria)• coulombmetria, elektrogravimetria• konduktometria, oszcillometria• dielektrometria

POTENCIOMETRIAaz elektrolit oldatba merülő elektród felületén

kialakuló potenciál mérésén alapuló elektroanalitikai módszer

Legfontosabb kapcsolódó alapfogalmak

• elektrolit oldat• elektród • elektroncsere vagy ioncsere egyensúly• elektrokémiai félcella• elektródpotenciál• egyensúlyi potenciál• Nernst egyenlet• Nernst-Peters egyenlet

Az elektródpotenciál mérése

• önmagában nem, csak valamihez képest mérhető• ez a valami a referenciaelektród (ld. még másodfajú

elektródok)• normál (standard) H-elektród - az elektrokémiai

számegyenes “nullpontja” (ideális, reverzíbilis elektród)• teljes elektrokémiai cella (két félcella: mérő- és

referenciacella)– átvitelmentes (egy, közös elektrolit)– átviteles (két, egymástól elválasztott elektrolit)

• diffúziós potenciál; oka mindig valami aszimmetria, vagyis– kation és anion eltérő diffúziósebessége– két kation mozgékonysága közötti eltérés– a két oldalon az elektrolitkoncentráció eltér– minimalizálása: sóhíddal, KCl alkalmazásával

Az elektródok csoportosítása, elektródtipusok

• Elsőfajú elektródok (Ag, Hg, Zn, Cd, Sn, Bi és Tl)• Másodfajú elektródok (Ag/AgCl és Hg/Hg2Cl2)• Redoxielektródok (Pt, Au vagy C (grafit))• Amalgámelektródok

1. Elektroncsereegyensúlyon alapuló elektródok

Az elektródok csoportosítása, elektródtipusok II.

• pH-érzékeny üvegelektród

2. Ionszelektív elektródok (membránelektródok) - ISE(ioncsereegyensúlyon alapuló elektródok)

(kalibrálás, szelektivitás, alkáli hiba)

Az elektródok csoportosítása, elektródtipusok II.

• pH-érzékeny üvegelektród

2. Ionszelektív elektródok (membránelektródok) - ISE

• Nem üvegalapú membránelektródok (pl. F-- ISE)• Fém-szulfid alapú ISE-k (a szulfidképző Mn+-re érzékeny)• AgX alapú membránok (X--re érzékeny)• Folyadékmembrán elektródok (pl. Ca2+ ISE)• Ionofor alapú membránok (ionoforok: valinomicin, koronaéterek, kriptandok)

Néhány Na+, K+ és Ca2+ ionofor szerkezeti képlete

Az elektródok csoportosítása, elektródtipusok II.

•pH-érzékeny üvegelektród•Nem üvegalapú membránelektródok (pl. F-- ISE)• Fém-szulfid alapú ISE-k (a szulfidképző M-re érzékeny)• AgX alapú membránok (X-re érzékeny)• Folyadékmembrán elektródok (pl. Ca2+ ISE)• Ionofor alapú membránok (valinomoicin, koronaéterek, kriptandok)

2. Ionszelektív elektródok (membránelektródok) - ISE

• Enzimelektródok• Gázelektródok }összetett (v. molekula-)

elektródok

A potenciometriás analízis gyakorlata

„Hozzávalók” (ti. a méréshez)

• mérendő komponens (illetve annak oldata)• indikátorelektród (mérő (fél)cella)• referenciaelektród (viszonyítási elektród, referencia (fél)cella)• voltmérő• zárt áramkör (sóhíd)

Meghatározás tipusai:direkt (közvetlen) potenciometriaindirekt potenciometria (potenciometriás

titrálás)

• grafikus értékelési módok – “egyenesek” módszere– “körillesztés” módszere

• numerikus értékelési módok– numerikus differenciálás (első illetve második

derivált)(fékezett elektród)

• analitikus értékelési módok– Gran-módszer (!!!)– Burger-Pethő módszer

Potenciometriás titrálások végpontjának meghatározása

A potenciometria néhány alkalmazása

• titrálások végpontjelzése• pH-mérés üvegelektróddal• protonálódási és komplexképzési egyensúlyok

egyensúlyi állandóinak meghatározása• automatikus folyamatirányítás (visszacsatolás)• biológiai ill. gyógyszerészeti minták elemzése• in situ aktivitásmérések (pl. Li+ szintmérés,

mániás-depressziós betegeknél)• s.í.t.