КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАК АБСОЛЮТНЫЙ МЕТОД В

КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАК АБСОЛЮТНЫЙ
МЕТОД В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ.
НОВЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Зайцев Н.К.
РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
ООО «Эконикс-Эксперт»
Кулонометрический метод анализа основан на применении известного закона Фарадея,
связывающего количество прореагировавшего на электроде вещества с величиной
прошедшего через электрод заряда. Прохождение электрического тока через металлы и
графит связано с движением электронов, а через растворы и расплавы – с движением ионов.
Поэтому единственным способом протекания стационарного тока через электрод
оказывается электрохимическая реакция. Уравнение Фарадея записывается следующим
образом.
n
M  Q M   Idt

,
zF
zF
где n – количество прореагировавшего вещества;
М – эквивалентная масса определяемого вещества, мг/моль;
I – сила тока, А;
t – время электролиза, с;
z – количество электронов, переходящих в ходе реакции на одну молекулу
определяемого вещества;
F – константа Фарадея (96485,3415  0,0039), Кл/моль.
Время электролиза, необходимое для превращения определяемого вещества,
определяется различными инструментальными методами, как электрохимическими, так и
оптическими.
Наиболее распространенным в настоящее время является гальваностатический режим
проведения кулонометрических определений, так как инструментально удобнее определять
время, чем какие-либо другие параметры.
Кулонометрическое определение может проводиться с прямой реакцией определяемого
вещества на электроде, однако чаще на электроде вырабатывается титрант, реагирующий с
определяемым веществом. Этот метод гораздо более универсальный, так как один и тот же
титрант может применяться для определения разнообразных веществ, а также и для
определения групповых параметров.
Традиционно в нефтегазовом комплексе кулонометрические определения применяются
для измерения содержания воды, серы и галогенорганики в нефти. Мы реализовали такие
процессы: Методы определения воды на титраторе Карла Фишера «Эксперт-007», а
определение серы и галогенорганики – на кулонометре «Эксперт-006» в совокупности с
цифровой трубчатой печью и подходящей системой сжигания пробы и улавливания паров
сгорания.
За последние несколько недель мы подобрали удачные условия для определения на
кулонометре «Эксперт-006» бромного числа нефтепродуктов. Бромное число - суммарный
параметр, который характеризует содержание непредельных связей в данном нефтепродукте.
Для определения эффективного количества непредельных связей в РФ применяется йодное
число и бромное число, а за рубежом – только бромное число. Мы подобрали удачный
разбавитель для нефтепродуктов, так что с использованием бромида натрия удается
получить хорошо воспроизводимые и достоверные значения бромного числа. Это позволяет
избегать работы с элементарным бромом и повышает производительность и точность
аналитических определений. Йодное число пока не удается измерять таким образом, однако,
помимо этого, у нас есть сомнения в целесообразности определения йодного числа в
принципе.
Другим интересным приложением кулонометрических методов анализа является
пищевая промышленность. В частности, в последнее время значительное внимание
общественности привлекает измерение антиоксидантной активности различных продуктов:
чая, кофе, соков, алкогольных напитков, лекарственных препаратов. Антиоксиданты
позволяют человеку легче переносить так называемый окислительный стресс,
сопровождающийся возникновением в организме пероксинитрита и других агрессивных
окислителей. Кулонометрия может сыграть эффективную роль в определении этого
параметра, поскольку позволяет произвести эффективное и неселективное титрование
имеющихся в продуктах восстановителей до заданного потенциала.
В прессе Великобритании поднята кампания против чая с молоком – утверждается, что
добавление молока в чай уменьшает его антиоксидантную активность, то есть уменьшает
пищевую ценность чая. Нам показалось, что снижение антиоксидантной активности за счет
добавления молока маловероятно. Скорее наоборот, антиоксидантные свойства должны
усиливаться. Так как у молока должна быть какая-то собственная антиоксидантная
активность. Возможности кулонометра «Эксперт-006» производства фирмы «ЭкониксЭксперт» позволяют количественно проверить, правда ли это или чисто рекламный ход
какой-то группы предпринимателей. Результаты такой экспериментальной проверки
показывают, что при внесении в чай молока не только не происходит уменьшения
антиоксидантной активности, но она даже увеличивается на 10-15%. С другой стороны,
происходит перераспределение антиоксидантов по стакану, так как слой молока может их
концентрировать.