10.16 : קולומטריה בזרם קבוע: טיטרציה קולומטרית

טיטרציות קולומטריות הן סוג של ניתוח טיטרמטרי שבו המגיב נוצר באופן חשמלי, וכמותו נמדדת בהתבסס על הזרם וזמן היצירה. האלקטרון משמש כסטנדרט למגיב. הפרוצדורה דומה לטיטרציות קונבנציונליות, כולל זיהוי נקודת הקצה.

הדרישות הבסיסיות לטיטרציות קולומטריות הן: (1) יעילות של 100% בתגובת האלקטרודה שמייצרת את המגיב ו-(2) תגובה סטויכיומטרית ורצוי מהירה בין המגיב שנוצר לחומר הנמדד. המגיב יכול להיווצר ישירות בתוך תמיסת הבדיקה או חיצונית בתמיסה נפרדת.

טיטרמטריה קולומטרית מציעה יתרונות רבים, כולל רגישות גבוהה בשל מדידה מדויקת של כמויות קטנות של חשמל. בנוסף, היא אינה דורשת תמיסות סטנדרטיות, מאפשרת שימוש במגיבים לא יציבים, מאפשרת יצירה של כמויות קטנות של טיטרנטים, מונעת דילול המדגם, מספקת תוצאות מדויקות יותר באמצעות טיטרציה מקדימה, ומתאימה לשליטה מרחוק ואוטומטית.

טיטרציות קולומטריות דורשות מקור זרם קבוע ואינטגרטור למדידת מכפלת הזרם והזמן. תא הטיטרציה כולל בדרך כלל כוס, אלקטרודות ייצור, אלקטרודות עזר ואלקטרודות אינדיקטוריות.

נהלים כלליים לטיטרציות קולומטריות כוללים הכנת תא האלקטרוליזה עם אלקטרודות ייצור ואינדיקטור, מילוי התא עם תמיסת הבדיקה, כיוון הזרם, ואפשרות לתגובה להתרחש. נקודת הקצה של הטיטרציה מוערכת בהתבסס על שינוי הזרם במהלך הטיטרציה. אלקטרודת העזר או הנגד, שמשלימה את המעגל החשמלי, נשארת מבודדת מהתמיסה הראשית כדי למנוע זיהום. לעיתים המגיב נוצר חיצונית לפני שמוסיפים אותו לכלי הטיטרציה.

נקודות קצה בטיטרציות קולומטריות ניתנות לזיהוי באמצעות אינדיקטורים כימיים, תצפיות פוטנציאומטריות, או פרוצדורות אמפרומטריות. שיטות אלו מתבססות על יצירת תנאים שגורמים לחומר הנמדד או לטיטרנט להגיב באלקטרודת אינדיקטור וליצור זרם פרופורציונלי לריכוז החומר האלקטרואקטיבי.

מגבלות טיטרציה קולומטרית עם יצירה פנימית של הטיטרנט כוללות נוכחות של חומרים שעשויים להגיב באלקטרודות הייצור וקושי במציאת נקודת השקילות בשיטות אמפרומטריות עבור דגימות גדולות. ניתן להתגבר על מגבלות אלו על ידי יצירת המגיב באופן חיצוני בזרם קבוע וביעילות של 100% בתא ייצור חיצוני, שאותו מוסיפים לאחר מכן לתא הטיטרציה. למרות החיסרון הקטן של דילול תוכן תא הטיטרציה, שיטה זו מתאימה היטב לשליטה אוטומטית ולמדידת חומרים בכמויות קטנות.