Титраторы

Универсальным прибором кулонометрического метода в среде реактива Фишера является аквакулонометрический преобразователь, в общем случае, содержащий чувствительный элемент в виде хемотронного прибора с измерительной и управляющей цепью, и автоматизированный блок управления. Измерительная и управляющая цепь чувствительного элемента представляет электрометрическую систему индикации с двумя поляризованными индикаторными электродами. Управляющая цепь предназначена для генерации молекулярного йода и выполнена в виде двух электродов – анода и катода. Чувствительный элемент может быть двух типов — однокамерным (без диафрагмы) и двухкамерным (с диафрагмой), и, заполняется безводным электролитом — реактивом Фишера, который содержит йодисто-водородную кислоту, сернистый ангидрид, метанол, имидазол, диэтаноламин, йодиды. Вода анализируемой пробы реагирует с йодом до образования йодисто-водородной кислоты HJ. На аноде цепи генерации протекает электрохимический процесс получения молекулярного йода путем окисления йодид-ионов 2I- — 2e -> I2, а на катоде — восстановление ионов водорода с выделением молекулярного водорода H2.

Действие преобразователя как процесс преобразования массы воды в количество электричества можно представить согласно теории автоматического управления, как процесс управления концентрацией йода в растворе, при этом входным воздействием является химическая стадия — взаимодействия молекул воды по реакции Фишера с молекулярным йодом в эквивалентном стехиометрическом соотношении, управляющим – скорость генерации молекулярного йода на аноде системы генерации до первоначальной концентрации, а рассогласование определяется воздействием раствора на поляризованные индикаторные электроды. Выходной величиной является количество электричества, затраченное на компенсацию входной величины – массу воды. Выходная величина связана с входной законом Фарадея – заряд пропорционален количеству сгенерированного йода: Q = v * z * F, где Q — количество электричества, Кл; v — количество молекулярного йода или воды, моль; z — число электронов; F — постоянная Фарадея, 96485 Кл/моль. В итоге, содержание воды в известной массе вещества, пропорционально количеству электричества, затраченному на ее компенсацию йодом, например в % содержании: W = Q * M * 100% / z * F * m, где W – влажность, %; Q — количество электричества, Кл; M – молярная масса воды, г/моль; z — число электронов; F — постоянная Фарадея, 96485 Кл/моль; m — масса пробы анализируемого вещества, г.
Величина электрического тока должна полностью расходоваться на компенсацию воды анализируемого вещества, содержащейся в рабочем электролите, и соответствовать 100% «выходу по току» или «эффективности титрования». Момент достижения точки эквивалентности (т.э.) соответствует полной компенсации воды с образованием незначительного избытка йода.