Кулонометрия
Кулонометри́я — один из электрохимических методов анализа, основанный на измерении электрического заряда, который проходит через электролизёр при электрохимических окислительно-восстановительных реакциях на рабочем электроде[1]. Потенциал рабочего электрода при кулонометрии отличается от равновесного значения[2].
В основе кулонометрии заложен объединённый закон Фарадея, который устанавливает связь между массой электропревращённого вещества m (г) и количеством заряда Q (Кл)[3]:
- ,
где:
- F = 96 485,33(83) Кл·моль−1 — постоянная Фарадея;
- M — молярная масса вещества;
- z — валентное число ионов вещества (число электронов на один ион).
Кулонометрический метод анализа широко применняется в аналитической химии с 40-х годов XX века.
Классификация
Все методы кулонометрии разделяют на две группы: потенциостатические (потенциал рабочего электрода либо остаётся неизменным в течение всего времени электролиза, либо изменяется по определённому закону) и гальваностатические (остаётся неизменной в течение всего времени величина тока, текущего через рабочий электрод).
Потенциостатическая кулонометрия включает в себя прямой метод (прямая потенциостатическая кулонометрия), метод внутреннего электролиза и метод весового электроанализа (электрогравиметрия).
Гальваностатическая кулонометрия также объединяет в себе несколько методов: электрогравиметрию (как и в случае с потенциостатической кулонометрией), прямой метод (прямая гальваностатическая кулонометрия), инверсионный метод и кулонометрическое титрование.
Достоинства и недостатки
Кулонометрия является абсолютным методом, не требующим приготовления стандартных растворов и построения градуировочных графиков. Метод обладает высокой точностью, воспроизводимостью, низкими пределами обнаружения, позволяет анализировать малоустойчивые соединения.
Недостатками являются сложность используемой аппаратуры, необходимость строго фиксировать время окончания химической реакции.
Аппаратура
Для кулонометрии используют кулонометры или кулонометрические анализаторы. Различают электрогравиметрические, титриметрические и газовые кулонометры. Также, часто используемыми являются серебряный, медный и водородно-кислородный кулонометр[4].
Применение
Используется для определения массы вещества, которое участвует в электрохимической реакции. Также применяется для исследования в стехиометрии, кинетике, идентификации образовавшихся продуктов реакции, а также для изучения состава малорастворимых и комплексных веществ, для разделения металлов, в фазовом анализе, для изучения коррозии металлов и изделий.
Примечания
- ↑ Кнунянц И.Л. Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 553—554. — 670 с. — ISBN 5-85270-008-8.
- ↑ Электрохимические методы анализа — статья из Большой советской энциклопедии.
- ↑ КУЛОНОМЕТРИЯ • Большая российская энциклопедия - электронная версия. old.bigenc.ru. Дата обращения: 28 мая 2025.
- ↑ Жерин И. И., Амелина Г. Н., Страшко А. Н., Ворошилов Ф. А. Основы электрохимических методов анализа. Часть 2. Неравновесные методы анализа. — Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2015. — 178 с.