1. ХҮНСНИЙ ШИНЖИЛГЭЭНИЙ АРГАЧЛАЛ ЛЕКЦ 5
АНАЛИЗЫН КУЛОНОМЕТРИЙН АРГА
Кулонометрийн аргын мөн чанар, ангилал
Электролитийн уусмал дундуур нэвтэрч байгаа цахилгааны тоо хэмжээг тодорхойлох
аргыг кулонометрийн арга гэнэ. Судалж байгаа уусмалд электролиз явуулж, цахилгааны тоо
хэмжээг туршлагаар тодорхойлон Фарадейн хуулийн үндсэн дээр уг уусмалд агуулагдаж байгаа
бодисын хэмжээг тооцоолоход кулонометрийн арга тулгуурладаг. Кулонометрийн арга нь физик-
химийн бусад аргуудтай харьцуулахад хэд хэдэн давуу талуудтай:
- Онцгой бага концентрацийг найдвартай тодорхойлох, автоматчилахад хялбар, батжил
муутай урвалжийг ашиглах, стандарт уусмал хэрэглэдэггүй, урьдчилан тохируулга хийхгүйгээр
хэрэглэх боломжтой. Электролиз явуулах үед тодорхой хэмжээний хүчдэл буюу цахилгаан
гүйдлийг электролизерт өгдөг. Үүнтэй холбогдож, кулонометрийн аргыг 2 том хэсэгт хуваадаг.
Потенциостатик кулонометрийн арга электролизийн бүхий л хугацаанд ажлын
электродын потенциал өөрчлөгдөхгүй байх буюу эсвэл тодорхой зүй тогтол дагуу өөрчлөгдөнө.
Гальваностатик кулонометрийн арга ажлын электродоор урсан өнгөрч байгаа гүйдлийн
хүчний хэмжээ электролизын хугацаанд өөрчлөгдөхгүй тогтмол байна.
Потенциостатик кулонометрийн арга нь потенстатик кулонометрийн шууд арга, дотоод
электролизийн, жингийн электроаналитик аргуудыг нэгтгэнэ. Потенциостатик кулонометрийн
шууд аргыг электродын процессийн дүнд уусдаг бүтээгдэхүүн үүсдэг тохиолдолд хэрэглэнэ.
Дотоод электролиз нь Потенциостатик кулонометрийн аргын нэг төрөл бөгөөд тогтмол
гүйдэл үүсгэгч хэрэглэхгүйгээр гальванийн элементийн дотор явагдаж байгаа процессын дүнд
уусмалаас металлыг дангаар ялгаруулан жингийн ялгаагаар тодорхойлдог арга юм. Тогтмол
цахилгаан гүйдлийн нөлөөгөөр электроддээр ялгарсан металлын тунадасыг жигнэх дээр
1

2. ХҮНСНИЙ ШИНЖИЛГЭЭНИЙ АРГАЧЛАЛ ЛЕКЦ 5
тулгуурласан аргууд жингийн электроанализад багтана. Энэ арга кулонометрийн аргаас өмнө
дэлгэрсэн боловч түүний нэг төрөлд багтдаг. Уг аргаар металлын шууд ялгаруулж
тодорхойлохоос гадна тэднийг ялгаж салгаж тодорхойлно. Ийнхүү ялгаж тодорхойлох ажлыг
потенциостатик буюу гальваностатик аргуудаар гүйцэтгэж болно.
Гальваностатик кулонометрийн арга нь жингийн электроанализ, гальванастатик
кулонометрийн шууд, инверсийн арга, кулонометрийн титрлэлт гэсэн аргуудыг нэгтгэдэг.
Электролизын үед өгөгдсөн гүйдлийн хүчийг тогтмол байлгахын тулд гальваностатик-ийг
ашиглана. Гүйдлийн хүчийг тогтмол барьж байгаа үед потенциастатик кулонометрийг бодвол
цахилгааны тоо хэмжээг маш нарийнвчлалтай тодорхойлно. Учир нь энэ аргаар хугацаа,
гүйдлийн хүчийг 0.1%-оос ихгүй алдаатай тодорхойлж болдог. Инвэрсийн аргад судалж байгаа
бодисыг ажлын электрод дээр уусмалаас электролизоор уусгаж, түүнд зарцуулагдаж байгаа
цахилгааны тоо хэмжээг тодорхойлно.
Тогтмол гүйдлийн нөлөөгөөр тодорхойлж байгаа бодисыг үүсгэх эсвэл түүнийг
тодорхойлоход хэрэглэгдэх урвалжийг үүсгэж чадах тийм бодисыг агуулж байгаа уусмалын
электролиз явуулах дээр кулонометрийн титрлэлт үндэслэгдэнэ. Гол төлөв кулонометрийн
титрлэлтэнд титрант нь электролизийн явцад өөрөө аяндаа үүсэх явцыг ашигладаг. Энэ
тохиолдолд ердийн титрлэлттэй төстэй боловч титрантыг гаргаж байгаа тэр электродыг генератор
электрод гэдэг. Кулонометрийн, фотометрийн, өнгөт индикаторын зэрэг аргуудыг хэрэглэдэг.
Анализын кулонометрийн аргын онолын үндэс
Цахилгаан химийн урвалын үед электрод дээр ялгарсан бодис ба электролитийн уусмал
дундуур нэвтэрч байгаа цахилгааны тоо хэмжээний хоорондын хамаарал дээр үндэслэгдсэн аргыг
кулонометрийн арга гэнэ. Өөрөөр хэлбэл судалж байгаа уусмалд электролиз явуулж, цахилгааны
тоо хэмжээг туршлагаар тодорхойлон Фарадейн хуулийн үндсэн дээр уг уусмалдагуулагдаж
байгаа бодисын хэмжээг тооцоолох арга дээр кулонометрийн арга тулгуурладаг. Электролитийн
уусмал дундуур тогтмол цахилгаан гүйдэл нэвтрүүлэхэд электрод –электролитийн шүргэлцэх
гадаргуун зааг дээр исэлдэх, ангижрах урвал явагдах процессыг электролиз гэнэ. Цахилгаан
химийн систем дундуур цахилгаан гүйдэл нэвтрүүлэх нь химийн хувиралтай холбоотой байдаг
тул электродын урвал орсон бодис ба уусмал дундуур нэвтэрсэн цахилгааны тоо хэмжээний
хооронд тодорхой хамаарал байх ѐстой.
Фарадейн I хууль. Английн физикч
М.Фарадей электролизын тооны талаас
судалж электролизын хуулийг нээсэн юм.
Электролизын үед электрод дээр ялгарч
байгаа бодисын тоо хэмжээ m уг электролит
дундуур нэвтэрч байгаа цахилгааны тоо
хэмжээнд Q шууд хамааралтай.
2

3. ХҮНСНИЙ ШИНЖИЛГЭЭНИЙ АРГАЧЛАЛ ЛЕКЦ 5
Энд: - электрод дээр ялгарч байгаа бодисын хэмжээ,
- бодисын электрохимийн эквивалент
Q- Электролит дундуур нэвтэрч байгаа цахилгааны тоо хэмжээ
Цахилгааны тоо хэмжээ нь гүйдлийн хүч ба түүнийг нэвтрүүлсэн хугацаатай шууд
пропорциональ хамааралтай.
Энд: I - гүйдлийн хүч, t - гүйдэл нэвтрүүлсэн хугацаа
Тэгвэл Фарадейн хууль доорх хэлбэртэй болно.
Цахилгаан химийн эквивалентийг доорх томьѐогоор олно.
Энд: Э- химийн эквивалент, 96500- Фарадейн тоо
Нэг гр-экв ямар ч боисыг электролизоор ялгаруулахад
цахилгаан зарцуулна. Үүнийг Фарадейн тоо гэнэ. Фарадейн 2 хууль ижил
хэмжээний цахилгааныг нэвтрүүлэхэд электролизоор үүсч байгаа бодисын хэмжээ химийн
эквивалентад шууд хамааралтай Нэг гр-экв ямарч бодисыг электролизоор ялгаруулахад
6.025∙1023х1.602∙1019=9600к цахилгаан зарцуулагдана. үүнийг Фарадейн тоо гэнэ. Фарадейн
хууль доорх хэлбэртэй болно.
3

4. ХҮНСНИЙ ШИНЖИЛГЭЭНИЙ АРГАЧЛАЛ ЛЕКЦ 5
Бодисыг электролизоор ялгаруулаха зарцуулагдавал зохих цахилгааны үр ашгийг
үнэлэх зорилгоор гүйдлийн гарц гэсэн ойлголтыг хэгэлэдэг бөгөөд энэ нь цахилгаан
ашиглалтын коэффициент юм. Кулонометрийн хамгийн түгээмэл хэрэглэдэг багаж нь
кулонометрийн титрлэлт явуулдаг Карл Фишерийн анализатор юм.
Электролизээр металлуудыг ялгаж салгах Бат
бэх, чанар сайтай металлын тунадас гаргаж авахын
зэрэгцээ тодорхойлох явдал жингийн электроанализын
амжилттай болох үндсэн нөхцөл юм. Тодорхойлж байгаа
металлуудын ионы хэт хүчдэлмйн ялгаа буюу эсвэл
электродын хэвийн потенциалын ялгаа, тэдгээр дээр
үндэслэсэн задралын хүчдэлийн ялгаан дээр тулгуурлан
тэдгээр металлуудыг ялгаж салгаж болно.
Электролизерийн 2 электродын потенциалын ялгаагаар
катодын потенциалыг тогтоож металлуудыг ялгаж
салгаж тодорхойлж болно. Металлын электролизоор
бүрэн тунадасжуулахын тулд катодын потенциал
электролизоор бүрэн тунадасжуулахын тулд катодын
потенциал электролизын эхний потенциалыг бодвол
нэлээд сөрөг утгатай байвал зохино. өгөгдсөн металл бүрэн ялгарах потенциалын үед бусад
металлууд ялгарахгүй байх тийм нөхцөлд уг металлыг бусад металлуудаас салгаж болно. Энэ
тохиолдолд металлууд катодын потенциал эрс ялгагдаж байвал зохино. Электродын хэвийн
потенциал ойролцоо металлуудыг электролизээр бүрэн ялгаж салгахын тулд катодын потенциалыг
тусгай хэмжих багажаар хянана. Электролизер руу катодын потенциалыг хэмжих стандарт
электродыг дүрж потенциаолын өгөгдсөн утгыг хянаж тогтмол байлгана. Потенциалын тодорхой
утгыг тогтмол барьж өгөгдсөн металлыг цахилгаанаар тунадасжуулах аргыг хяналтын буюу
тогтмол потенциалын үе дэх электроанаилз гэнэ. Энэ арга нь 2 электродын потенциалын ялгаагаар
катодын потенциалыг тогтоох аргыг бодвол илүү нарийн юм.
Кулонометрийн аргын багаж тоног төхөөрөмж. УИП маркийн тэжээлийн түгээмэл үүсгүүр,
Потенциостатик кулонолметрийн аргад тогтвортой гүйдэл үүсгэгчээр электрон багаж болох
потенциостатыг хэрэглэдэг. Потенциостатын үндсэн зорилго нь электрод дээрхи цахилгааны ба
химийн хувирлын үед уг ажлын электродын потенциалыг тогтмол байлгах явдал юм.
Потенциостат бол электролизер дундуур нэвтэрч байгаа гүйдлийг өөрчлөх замаар электродын
потенциалыг тогтмол барьдаг. Мөн гальваностатик кулонометрийн аргад тогтвор бүхий тогтмол
гүйдэл үүсгэгч болгон потенциостатыг хэрэглэх бөгеөд өөрөөр хэлбэл потенциостатыг
гальваностат болгон хувиргаж хэрэглэдэг.
Потенциостат байхгүй тохиолдолд хүчдэл буюу гүйдэл үүсгэгчээр тогтворжуулагчтай
шулуутгагч (ВС-12 УИП-2) ба 20-40в хүчдэлтэй аккумляторын батарей (БАС-80) хэрэглэж болно.
Хүчдэл хувиарлагчаар (ердийн реостат) тодорхой хэмжээний хүчдэл буюу гүйдлийн хүчийг
элөктролизерт өгч, ажлын электродын потенциалыг харьцуулах элөктродтой жишиж,
потенциометрээр хэмжинэ. Ажлын электродын өгөгдсөн потенциалыг тогтмол байлгахын тулд
туйлшруулагч гүйдлийн хэмжээг гараар тохируулна.
4

5. ХҮНСНИЙ ШИНЖИЛГЭЭНИЙ АРГАЧЛАЛ ЛЕКЦ 5
Хийн кулонометр. Цахилгааны тоо хэмжээг тодорхройлохын тулд кулономөтрийн аргад
устөрөгч-хүчилтөрөгчийн кулонометрийг өргөн хэрэглэдэг.
Титрлэлтийн кулонометр. Электролизийн үед үүссэн бодисын хэмжээг анализын
эзэлхүүний (титрлэлт) аргаар тодорхойлно. Ийм кулонометрт Кистяковскийн титрлэлтийн мөнгөн
кулонометр хамаарагдана.
Зэсийн (жингийн) кулонометр. Хүхэр хүчлийн зэсийн уусмалд дүрсэн зэс электродуудаас
тогтоно.
Электролизер (электролизын сав) Электролизын үед эсэргүүцэл их байх нь нилээд өндөр
хэмжээний хүчдэл шаардах тул электролизер аль болох ба эсэргүүцэлтэй байвал зохино.
Вольтметр ба милливольтметр. Хуваарь нь вольт буюу милливольтоор тохируулагдсан
хүчдэл хэмжих багаж юм. Эдгээр багаж нь дотоод эсэргүүцэл ихтэй бөгөөд хүчдэл үүсгэгчтэй
зэрэгцээ холбоогоор цахилгаан хэлхээнд залгана. Дотор нь угсарсан нэмэлт эсэргүүцлийн
цуглуулга бүхий олон хязгаартай вольтметрийг үйлдвэрлэж байна.
Амперметр ба милливольтметр. Хуваарь нь ампер буюу миллиампераар тохируулсан
гүйдлийн хүч хэмжих багаж юм. Эдгээр нь дотоод эсэргүүцэл багатай 10*5-10*6 а эрэмбийн бага
хэмжээний гүйдэл хэмжихэд миллиамперметрийг хэрэглэнэ. Амперметрийг хэлхээнд зөвхөн
угсраа залгана. Эдгээр багажуудыг дотор нь угсарсан шунтын цуглуулгатай үйлдвэрлэж байгаа
бөгөөд ийм олон хязгаартай багажаар хуваарийн олон масштабыг хэмжих боломжтой юм.
Секундомер. Электролизын явагдах хугацааг нарийн хэмжих багаж бөгөөд гүйдэл залгахад
автоматаар залгагдаж байвал зохино. Ийм электросекундомер нь хугацааг 0,01 сек нарийвчлалтай
хэмжинэ. Гүйдлийн хүч маш тогтмол байх нөхцөлд зарцуулагдсан цахилгааны тоо хэмжээг
тодорхойлох хронометрийн ийм арга нь бодисын маш бага концентрацийг тодорхойлох
боломжтой нарийн арга юм. Мөн электролизын хугацааг хэмжихэд ердийн механик
секундомерийг хэрэглэж оолно.
5