Титраторы

ТИТРАТОРЫ, приборы, предназначенные для автоматич. или полуавтоматич. выполнения титриметрич. анализа (см. Титриметрия). Т. удобны при выполнении массовых однотипных анализов, а также для анализа проб, содержащих ядовитые радиоактивные или взрывоопасные в-ва. Облегчают работу аналитика, повышают производительность труда.

Т. бывают лабораторные (как правило, полуавтоматические) и промышленные (автоматические) непрерывного, непрерывно-циклич. и периодич. действия. Т. делят по способу фиксирования результатов титрования на указывающие, регистрирующие, сигнализирующие и регулирующие. Конечную точку титрования устанавливают по макс. наклону на кривой титрования или по величине первой или второй производной этой кривой.

В лабораторных Т. отбор пробы и добавление необходимых объемов реагентов и р-рителя проводят вручную, перемешивание осуществляют мех. мешалкой; термостати-рование не предусмотрено; процесс титрования полуавтоматический: пуск титранта производится вручную, а прекращение его подачи в момент достижения конечной точки-автоматически. Осн. узлы лабораторного Т.: бюретка для титранта, сосуд для титрования с устройством для перемешивания, прибор для измерения контролируемого параметра (потенциометр, рН-метр, кондуктометр и т. д.). Эти Т. используют либо для научно-исследоват. работ, либо для серийных однотипных анализов. В первом случае приходится выполнять разнообразные анализы, поэтому желательно иметь достаточно универсальный Т., допускающий быструю замену титранта, регулирование скорости перемешивания и т. д. Как правило, в таких случаях необходимо регистрировать всю кривую титрования для более объективной и точной оценки результатов. В случае выполнения серийных анализов важнее всего производительность труда, надежность прибора; результаты регистрируют для их последующего контроля.

В промышленных Т. автоматизированы все операции титриметрич. анализа: отбор определенного объема анализируемого р-ра, добавление отмеренного объема реагента и р-рителя, перемешивание, термостатирование, дозирование титранта (титрование), определение конечной точки, прекращение подачи титранта, фиксирование результатов, удаление из сосуда для титрования проанализир. р-ра, промывание сосуда и заполнение бюретки титрантом для след. титрования. В нек-рых Т. предусмотрены устройства для регулирования концентрации определяемого в-ва в заданном интервале.

По принципу управления подготовит. операциями различают две группы промышленных Т. К первой относят те приборы, в к-рых спец. командные устройства (чаще всего электрич. или пневматич. таймеры) подают сигнал на выполнение отдельных операций по определенной программе, независимо от выполнения предыдущей операции. Эти Т. сравнительно просты и надежны, но не очень производительны, т.к. программа задается исходя из макс. продолжительности каждой операции. Ко второй группе относят Т., в к-рых операции проводятся последовательно без пауз, т. е. окончание одной операции служит сигналом для начала другой. Подачу сигналов осуществляют с помощью электродов или фотоэлектрич. устройств, контролирующих уровни р-ров в ячейке для титрования и дозаторах. Для управления автоматич. узлами используют релейные схемы. Такие Т. характеризуются миним. продолжительностью цикла, но они значительно сложнее и поэтому менее надежны.

Промышленные Т. способны длит. время работать в отсутствие лаборанта в запыленных помещениях, при по-выш. влажности, во вредной для человека атмосфере, в широком интервале т-р, а часто и в условиях вибрации. Их используют для контроля, а иногда и для регулирования мн. хим.-технол. процессов.

По способу определения конечной точки все Т. делятся на потенциометрические, кулонометрические, кондуктометри-ческие, амперометрические и фотометрические.

Потенциометрический Т. состоит из двухэлектродной ячейки и устройства для преобразования ее эдс в выходной сигнал. В качестве индикаторных применяют электроды первого (серебряный) и второго (хлоридсеребряный) рода, инертные (платиновый, золотой, никелевый) и мембранные (стеклянные, ионоселективные) электроды (см. также По-тенциометрия).

Амперометрический Т. включает ячейку с поляризуемым (от внеш. источника напряжения) индикаторным электродом и неполяризуемым электродом сравнения. Существуют Т. с двумя поляризуемыми индикаторными электродами; в этом случае электрод сравнения не нужен и такой Т. проще и надежнее. При изменении состава титруемого р-ра изменяется сила тока, протекающего через ячейку. Ток вызывает падение напряжения на калиброванном сопротивлении, откуда поступает выходной сигнал. В качестве индикаторных применяют платиновые, амальгамированные и графитовые электроды (см. также Амперометрическое титрование).

Действие кондуктометрических Т. основано на регистрации изменения уд. электрич. проводимости анализируемого р-ра. Согласно закону Кольрауша, для разб. р-ра наблюдается линейная зависимость между его уд. электрич. проводимостью и концентрацией. Наиб. распространение получили Т. контактные двухэлектродные и бесконтактные высокочастотные с емкостной измерит. ячейкой. Преимуществом последних является отсутствие гальванич. контакта анализируемого р-ра с электрич. цепью измерит. ячейки. Принцип их действия основан на взаимод. электромагн. поля высокой частоты с анализируемым р-ром в ячейке емкостного или индуктивного типа. Наиб. часто применяют Т. с емкостными измерит. ячейками-стеклянными сосудами, на наружной пов-сти к-рых закреплены два металлич. электрода, подключенных к источнику напряжения высокой частоты (см. Кондуктометрия).

В кулонометрических Т. применяют титрование с внутр. и внеш. генерацией титранта. В первом случае в ячейке кроме индикаторного электрода и электрода сравнения находятся генераторный и вспомогат. электроды (из платины или золота): титрант получают непосредственно в ячейке для титрования в результате электрохим. р-ции на генераторном электроде с участием специально введенного вспомогат. реагента, реже-р-рителя (напр., воды) или материала электрода (напр., серебряного анода). Такие Т распространены благодаря простоте конструкции и высокой точности. Но при наличии побочных р-ций нарушается 100%-ный выход по току и тогда прибегают к внеш. генерации титранта, т.е. электролиз для получения последнего проводят в спец. ячейке, откуда титрант смывается в ячейку для титрования потоком электролита.

Работа фотометрического Т. основана на измерении поглощения монохроматич. излучения при прохождении его через титруемый р-р. Обычно используют одноканальную схему, включающую источник излучения, монохроматор, кювету (к-рая служит сосудом для титрования), приемник излучения (фотоэлемент), преобразующий энергию излучения в электрич. сигнал, и измерит. устройство. Возможно безындикаторное и индикаторное титрование. В первом случае при определенной длине волны регистрируют изменение оптич. плотности р-ра, обусловленную одним из участников р-ции титрования. Во втором случае фиксируют изменение окраски индикатора при достижении конечной точки титрования. Часто для индикации конца титрования измеряют интенсивность люминесценции титруемого р-ра, возбуждаемой УФ излучением.

Лит.: Весклер М. А., Денисов С. С., Автоматизация химических анализов растворов, М., 1965; Кантере В.М., Казаков А. В., Кулаков М. В., Потенциометрические и пирометрические приборы, М., 1970; Казаков А. В., Кантере В. М., Галкин Л. Г., Титрометры, М., 1973. Г.В. Прохорова.