ТИТРАТОРЫ, приборы,
предназначенные для автоматич. или полуавтоматич. выполнения титриметрич. анализа
(см. Титриметрия). Титраторы удобны при выполнении массовых однотипных
анализов, а также для анализа проб, содержащих ядовитые радиоактивные или взрывоопасные
в-ва. Облегчают работу аналитика, повышают производительность труда.
Титраторы бывают лабораторные
(как правило, полуавтоматические) и промышленные (автоматические) непрерывного,
непрерывно-циклич. и периодич. действия. Титраторы 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 титраторах 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 титратора: бюретка для титранта, сосуд для титрования с устройством
для перемешивания, прибор для измерения контролируемого параметра (потенциометр,
рН-метр, кондуктометр и т. д.). Эти титраторы используют либо для научно-исследоват.
работ, либо для серийных однотипных анализов. В первом случае приходится выполнять
разнообразные анализы, поэтому желательно иметь достаточно универсальный титратор,
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 титраторах 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 титраторах предусмотрены устройства для регулирования концентрации определяемого
в-ва в заданном интервале.
По принципу управления
подготовит. операциями различают две группы промышленных титраторов. 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 титраторы сравнительно просты и надежны,
но не очень производительны, т.к. программа задается исходя из макс. продолжительности
каждой операции. Ко второй группе относят титраторы, 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 титраторы характеризуются миним.
продолжительностью цикла, но они значительно сложнее и поэтому менее надежны.
Промышленные титраторы 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 титраторы делятся на потенциометрические, кулонометрические, кондуктометри-ческие,
амперометрические и фотометрические.
Потенциометрический титратор
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 титратор включает
ячейку с поляризуемым (от внеш. источника напряжения) индикаторным электродом
и неполяризуемым электродом сравнения. Существуют титраторы с двумя поляризуемыми индикаторными
электродами; в этом случае электрод сравнения не нужен и такой титратор 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
титраторов 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 титраторы 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 титраторы 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 титраторах
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 титраторы 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
титратора 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.