1. ПОТЕНЦИОМЕТРИЙН АРГА
Энэ арга нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг цахилгаан химийн анализын арга юм.
Электродын тэнцвэрийн потентциал нь уусмалын ионы концентрациас хамаардаг дээр
тулгуурлан электродын потенциалыг хэмжих дээр үндэслэгдсэн арга юм. Энэ аргаар мөн л
олон тооны металл, металл бишүүдийг тодорхойлох боломжтой юм. Шинжилж байгаа
уусмалд дүрсэн янз бүрийн электродуудын потенциал буюу янз бүрийн хэлхээний
цахилгаан хөдөлгөгч хүч (ц.х.х)-ийг хэмжиж, түүнийг ашиглан системийн шинж чанарыг
тодорхойлогч физик химийн аль нэг хэмжигдэхүүн болон ионы буюу бодисын
концентрацийг тодорхойлно.
Потенциалын хэмжээ нь электродын төрх байдал, уусмалын шинж чанар,
концентраци, тэнд явагдаж байгаа химийн урвалын шинж чанар, орчны температур зэрэг
бусад хүчин зүйлээс хамаарна. Электродын потенциал буюу ц.х.х-ийг хэмжин химийн
урвалын явцыг ажиглан үйлдвэрийн технологийн дэглэмийг хянаж шалгаж болно.
Потенциометрийн аргад электродууд нь индикаторын үүргийг гүйцэтгэнэ. Лабораторийн
практикт анализын эзэлхүүний аргад эквивалент цэгийг олох, уусмал дахь ионы
концентрацийг тодорхойлох, химийн урвалын механизмыг судлахад анализын
потенциометрийн аргыг хэрэглэдэг.
Потенциометрийн аргын онолын үндэс.
Хэвийн болон стандарт потенциал нь бодит нөхцөлд системийн төрх байдлыг
харьцуулахад тохиромж муутай юм. Зөвхөн исэлдэн ангижрах системээс төдий бус урвал
яюагдаж байгаа орчноос хамаарах потенциалыг бодит потенциал гэнэ. Бодит петенциалын
хэмжээ нь уусмалын идэвхийн коэффициент болон ионы хүчнээс хамаарна. Ихэнэх
тохиолдолд бодит потенциалын хэмжээг туршлагаар тодорхойлно.
Электродын потенциол. Металл электродыг уг металлын ионыг агуулж байгаа
уусмалд дүрэхэд хатуу ба шингэн фазын хооронд тэнцвэр тогтоно.
Өнгөрсөн зууны эцсээр эрдэмтэн В. Нернст электродын тэнцвэрийн потенциалын
тоон утгыг илэрхийлэх үндсэн тэгшитгэлийг бодож гаргасан тэр үеэс потенциометрийн
арга боловсрогдсон байна. Потенциометрийн шууд аргаар электродын потенциалын
холбогдлыг хэмжиж аваад, дараа нь уусмал дахь тодорхойлох гэж байгаа ионы
концентрацийг тооцоолно. Энэ арга нь устөрөгчийн ионы концентрацийг тодорхойлоход
өргөн хэрэглэгдэж байгаа бөгөөд орчны рН тодорхойлох бусад аргуудтай харьцуулахад
олон давуу талуудтай. Орчин үед потенциометрийн арга нь физик химийн янз бүрийн
тогтмол, аналитик химид уусмал дахь бодисын концентрацийг буюу уусмалын хүчиллэг,
шүлтлэг чанарыг тодорхойлоход болон технологийн янз бүрийн процессыг хянах, шалгах
1

2. автомат тасралтгүй аргуудад өргөн хэрэглэгдэж байна. Poterntia- чадал, хүч (латин үгнээс
гаралтай) Metreo-хэмжих
Тэнцвэрийн потенциал. Металл-уусмалын зааг дээр үссч байгаа электродын
потенциалын хэмжээг тэнцвэрийн потенциал гэнэ. Электродын тэнцвэрийн потенциалын,
уусмал дахь металлын ион концентрацаас хамаарах хамаарал нь Нернстийн тэгшитгэлээр
илэрхийлэгдэнэ.
0
стандарт потенцал
R-хийн тогтмол
T-температур
F-Фарадейн тогтмол
n- электроны тоо (урвалд орж буй)
Хэвийн потенциал. 1 г-экв концентрацитай харгалзах давсны уусмалд дүрсэн
металл электродын потенциалыг хэвийн потенциал гэнэ. Хэвийн потенциал нь тухайн
металлын шинж төрх, байдлыг илэрхийлсэн хэмжигдэхүүн юм.
Потенциометр гальваник элементүүдийг дараах тохиолдолд ашиглана.
1. Хоѐр электрод нэг шинжлэх уусмалд дүрэгдсэн
2. Электродууд янз бүрийн уусмалд дүрэгдсэн (гэхдээ уусмал нь өөр хоорондоо
цахилгаан контакттай байхад) 2 дахь тохиолдолд уусмалыг өөр хооронд нь диффузийн
аргаар хольж болно. Тэдгээрийг ихэвчлэн сийрэг, керамик эсвэл пластмасс, шилэн
хаалтаар тусгаарлана. Гальваник элемэнтүүдийг зөөгдөх ба зөөгдөхгүй гэж 2 ангилна.
Зөөгдөхгүй элементийг химийн урвалын тэнцвэрийн тогтмол, электродын потенциал,
электродын диссоциацийн тогтмол, ионы идэвх, идэвхийн коэффициентийг хэмжихэд
ашиглана. Зөөгддөг элементийг тэнцвэрийн тогтмол, ионы идэвх болон идэвхийн
коэффициент, шинжилгээний потенциометрийн аргын үед хэрэглэнэ. Энэ аргыг:
Шууд потенциометр
Потенциометрийн титрлэлт гэж ангилна.
Шууд арга-ионыг тодорхойлоход (Ж: AgNO3 уусмал дах Ag+, индикатор электрод Е-ийн
утгаар) хэрэглэнэ. Гэхдээ энэ үед электролизын процесс нь эргэх процесс байна. Түүхийн
эх сурвалжаас үзэхэд шууд потенциометрийн анхны арга нь устөрөгчийн рН-ийг
тодорхойлох арга байжээ. Харин ион солилцооны электродын хальс үүссэнээр ионометр
үүсэх эх үндэс тавигджээ. Потенциометрийн хуваарийн тохиргоо хүндрэлтэй байх ба
яагаад гэвэл түүнд нийцсэн стандарт байхгүй. Иймээс ион солилцооны электродыг
хэрэглэх үед хамаарлыг хэмжилтийн графикийн тусламжтайгаар тодорхойлно. Шууд
потенциометрт редоксонометр, стандарт болон бодит исэлдэн ангижрах тэнцвэрийн
2

3. потенциалын концентрацийг хэмжинэ. Исэлдэн ангижрах урвалын потенциал нь бодисын
исэлдэн ангижрах хэлбэрээс хамаарна. Шууд потенциометрийн давуу талууд:
Хэмжих ажиллагааны үед өөрчлөгдөхгүй.
Тодорхойлох бодисыг урьдчилан ялгах боломжгүй.
Энэ аргыг автоматжуулж болно.
Тасралтгүй үргэлжлэх технологийн процессын үед ашиглаж болно.
Потенциометрийн титрлэлтийн аргын тусламжтайгаар усан ба усан бус орчинд
тодорхойлох ба энэ аргаар янз бүрийн хүчиллэг, исэлдэн ангижрах, үндсэн, тунадасжих
урвалыг тодорхойлно. Хүчиллэг, үндсэн урвалд индикатороор дурын электродыг хэрэглэж
болох ба устөрөгчийн, хингидрон, сурьма, шилэн электродууд хэрэглэдгээс хамгийн өргөн
хэрэглэдэг нь шилэн электрод юм. Потенциометрийн титрлэлтийн давуу талууд:
Химийн индикаторыг ашиглаж болно.
Титрлэлтийн эцсийн цэгийг тогтооход нарийвчлал сайтай.
Булингартай, будагтай уусмалыг титрлэх боломжтой.
Потенциометрийг аналитик химид уусмал дах бодисын концентрацийг тодорхойлох, рН
хэмжихэд ашиглана. Анализын потенциометрийн арга нь редоксонометрийн исэлдэн
ангижрах урвалын, ионометрийн, термодинамикийн ба физик химийн хэмжигдэхүүнийг
тодорхойлох арга, потенциометрийн титрлэлтийн гэсэн үндсэн чиглэлээр хөгжиж байна.
Редоксонометрийн арга. Энэ арга нь уусмал дахь исэлдэн ангижрах системийн
потенциалыг хэмжих явдал дээр үндэслэсэн аргуудыг нэгтгэдэг юм. Энэ аргыг эрдэмтэн
В.Кларка үндэслэсэн бөгөөд энэ талаар анхны судалгааг 1923 онд явуулжээ. Энэ аргын
хөгжилтөнд Оросын эрдэмтэн Б.Н Никольский, түүний шавь нар ихээхэн хувь нэмэр
оруулсан байна. Орчин үед редоксонометрийн аргыг протолик ба комплекс үүсгэх
процессыг судлах болон янз бүрийн үйлдвэрийн процессыг хянахад хэргэлэж байна.
Ионометрийн арга. Энэ арга нь ион- селектив электродыг хэрэгдэн янз бүрийн фаз
дахь ионы идэвхийг буюу концентрацийг шууд тодорхойлох аргуудыг нэгтгэнэ. Энэ аргад
рН метрийн , катионометрийн, анионометрийн рагууд хамаарна. рН метрийн аргыг уусмал
дахь ионы концентрацийг тодорхойлоход хэрэглэдэг бол катионометрийн ба ионометрийн
аргыг янз бүрийн ионуудын идэвхи ба концентрацийг шууд тодорхойлоход хэрэглэнэ.
Потенциометрийн титрлэлтийн арга. Химийн урвалын явцыг ажиглах,
эквивалент цэгийг тодорхойлоход энэ аргыг өргөн хэрэглэж байгаа бөгөөд индикатор
хэрэглэж явуулдаг ердийн титрлэлттэй харьцуулахад энэ арга нарийвчлал сайтайгаас
өнгөт индикатор хэрэглэх боломжгүй бодисыг титрлэхэд ашиглаж байна. Мөн уусмалд
байгаа хэд хэдэн бодисыг нэг удаагийн туршилтаар нэгэн зэрэг тодорхойлж болно.
Потенциометрийн титрлэлтийг явуулахад саармагжих, исэлдэн ангижрах, тунадасжих,
комплекс үүсэх зэрэг урвалуудыг ашиглана. Титрлэлтийг шууд, дифференциаль, давхар
уламжлалын гэж ангилах ба сүүлийн 2 арга нь титрлэлтийн эцсийн цэгийг тодорхойлох
нарийвчлалыг ихэсгэнэ.
Потенциометрийн аргад хэрэглэгдэх электродууд
3

4. Электродын төрлүүд.
Сонгодог электродын төрлүүд.
0 бүлгийн электрод: Цагаан алт, паллади, алт зэрэг идэвхгүй металл электрод ба
исэлдэх-ангижрах хэлбэрийг агуулж буй уусмалаас тогтоно.
1 бүлгийн электрод: Эргэх чанартай буюу металл/ металлын ион гэсэн системээс
тогтоно. Өөрөөр хэлбэл идэвхтэй металл, түүний ионыг агуулсан уусмалаас тогтоно.
2 бүлгийн электрод: Эргэх чанартай буюу металл нь металлын ионы давсны
уусмал ба илүүдэл анионтой (X-) тэнцвэрт орших систем.
Уусмал дахь ионы концентрациас хамаарч электродын тэнцвэрийн потенциал
өөрчлөгдөхийг катион буюу анионы хувьд эргэх чанар гэнэ. Эргэх чанартай буюу металл
нь ерөнхий 1 анионы муу уусдаг хоѐр давс ба хоѐрдугаар катионы илүүдэл бүхий
уусмалтай тэнцвэрт орших систем (эсвэл хоѐрдугаар металлын ионы комплекс уусмал)
Үүнтэй холбогдуулан 1-р зэргийн, 2-р зэргийн электрод гэж ангилна. Өөрийнх нь давсны
уусмалд дүрсэн зарим металлууд уусмалд байгаа ионуудтайгаа тэнцвэрийн байдалд
оршино. Тогтмол температурт энэ тэнцвэрийн байдал зөвхөн металлын төрх, байдал,
уусмал дахь уг металл ионы концентрациар тодорхойлогдоно. Ийм электродын потенциал
4

5. нь электродын хэмжээ, уумалын эзэлхүүн зэрэг хүчин зүйлээс хамаарахгүй. Энэ
электродыг 1-р зэргийн электрод гэнэ.
Ижил анионтой өөр давсны илүүдлийг агуулсан, өөрийнхөө муу уусдаг давсны
ханасан уусмалд дүрсэн тэр металлыг 2-р зэргийн электрод гэнэ. Ийм электродод хлор-
мөнгөний электрод хамаарна. 2-р зэргийн электрод нь 1-р зэргийнхтэй харьцуулахад эргэн
нөхөгдөх чанартай байдгаараа ялгагдана. 2-р зэргийн электродын потенциал тодорхойлогч
ионы функцийг металл катионууд бус илүүдэл байдалтай орших хялбар уусах давсны
анионууд гүйцэтгэнэ.
Потенциометрийн титрлэлтэнд хэрэглэгдэх электродууд нь бүх тохиолдолд эргэх
чанартай бөгөөд өөрөөр хэлбэл, уусмал дахь ионы концентраци хувирахад тэдгээрийн
потенциал нь хувирч байх ѐстой. Уусмал дахь тодорхойлж байгаа ионы концентрацийн
өөрчлөлтөнд мэдрэмтгий, ердийн титрлэлтийн индикаторыг орлож чадах тийм
электродыг индикатор электрод гэнэ. Потенциометрийн хүчил шүлтийн аргад хэрэглэгдэх
электродууд нь устөрөгчийн ионы концентрацийн хувьд эргэх электрод юм. Саармагжих
урвалд ба уусмалын рН тодорхойлоход хингидрон, шилэн, сурьма электродыг өргөн
хэрэглэнэ.
Мембран буюу ион-сонгомол электрод. Уусмалд нэг ионы хувьд мэдрэмтгий
өөрөөр хэлбэл зөвхөн нэг ионы хувьд ионы идэвх буюу концентрацийг хэмжихэд
сонгомол чанартай электродыг хэлнэ. Ион сонгомол электродыг доорх байдлаар ангилна.
5

6. Индикатор электрод. Индикатор электродын потенциал нь уусмал дахь
тодорхойлж буй ионы идэвх (концентраци)-ийн логарифм утгатай шууд пропорциональ
хамааралтай, Нерстийн тэгшитгэлээр илэрхийлж болдог индикаторыг хэлнэ. Голчлон
хэрэглэгддэг харьцуулах электродод: хлортмөнгөний электрод Ag|AgCl, KCl , каломель
электрод Hg| Hg2Cl2, KCl орно. Практикт хамгийн өргөн ашигладаг потенциометр нь
рНметр юм. рНметрээр орчны хүчиллэг, шүлтлэг, саармаг эсэхийг тодорхойлдог.
Устөрөгчийн ионы концентрацийг хэмжих замаар уусмалын рН-ийг тодорхойлно. рНметр
нь шилэн электрод ба харьцуулах электрод болох каломель электродоос тогтоно. Шилэн
электродын потенциал нь зөвхөн устөрөгчийн ионы концентрациас хамааран өөрчлөгддөг
байна.
рН= -lg [H+]
Энд: [H+]- устөрөгчийн ионы концентраци
рН-метрээр хөрсний болон төрөл бүрийн уусмалын орчнийг тодорхойлохоос гадна
потенциометрийн титрлэлтийн аргаар хүчил, шүлтийн тоо хэмжээг тодорхойлох
боломжтой.
6

7. Хингидрон электрод. Хингидрон нь С6 Н4 О2 х С6Н4(ОН)2 , хинон, гидрохиноны
эквимоляр нэгдэл бөгөөд энэ нь уусмалдаа хинон, гидрохинон болж задарна.
С6 Н4 О2+2Н+ +2е- С6Н4(ОН)2
Хинон гидрохинон
Шүлтлэг орчинд хингидрон электродыг хэрэглэж болохгүй .Харин рН 0-8,5 рН
тохиолдолд хэрэглэнэ.
Сурьма электрод. Энэ нь металл сурьма, түүний муу уусдаг ислээс тогтсон 2-р
зэргийн электрод юм. Sb/Sb2O3. Сурьма электрод нь савх хэлбэртэй байхаас гадна
электролизийн аргаар бэлтгэж болно. Энэ электрод нь рН 0-12 хооронд хэмжихэд
тохиромжтой.
Устөрөгчийн электрод. Электролизоор цагаан алтны үетйг гадаргууд нь суулгасан
цагаан алтан ялтсаас тогтох бөгөөд түүнийг хий байдалтай устөрөгчөөр тасралтгүй угааж
шингээсэн байна. Ийм электродыг устөрөгчийн ионы тодорхой концентрациьай уусмалд
дүрэхэд цагаан алтны гадаргуу дээр адсорбцлогдсон устөрөгч ба уусмал дахь устөрөгчийн
ионы хооронд тэнцвэр тогтоно. Энэ электрод нь хэд хэдэн дутагдалтай талтай.
Устөрөгчийн электродыг хүхэрт устөрөгч, мышьякт устөрөгч, хүчилтөрөгч гэх мэт
бодисууд хордуулдаг. Иймээс түүнийг цэвэрлэхэд хугацаа, тоног төхөөрөмж
шаардлагатай.
Анализ хийх хугацаа шаардлагатай.
Энэ электродыг хүчтэй исэлдүүлэгч буюу ангижруулагч агуулж байгаа уусмалд
хэрэглэж болохгүй.
7

8. 8