керівництвом акад. Б.П. Нікольського: М.М. Шульц, П.А. Крюков та ін.
В даний час відома дуже велика роль іонів водню у всіх хімічних і біологічних процесах. Тому вимірювання величини рН має велике значення в біології, медицині, хімії, в сільському господарстві, в хімічній, нафтовій, паперової, харчової промисловості, в гальванотехніки і т.д.
Потенциометрический метод набагато точніше, ніж колориметричний, але вимагає устаткування лабораторій спеціальними приладами - pH-метрами.
Саме цей метод я використав на практиці для визначення pH досліджуваного розчину.
.4 Прилади потенціометричних методів
Основним елементом приладів для електрохімічного аналізу є електрохімічна комірка. У методах без накладення стороннього потенціалу (потенціометричних) вона являє собою гальванічний елемент, у якому внаслідок протікання хімічних окислювально-відновних реакцій виникає електричний струм. В осередку типу гальванічного елемента в контакті з аналізованих розчином знаходяться два електроди - індикаторний електрод, потенціал якого залежить від концентрації речовини, і електрод з постійним потенціалом - електрод порівняння, щодо якого вимірюють потенціал індикаторного електрода. Вимірювання різниці потенціалів виробляють спеціальними приладами - потенціометрами.
Прилади для електрохімічних визначень крім електрохімічної комірки, мішалки, навантажувального опору включають пристрої для вимірювання різниці потенціалів, струму, опір розчину, кількості електрики. Ці виміри можуть здійснюватися стрілочними приладами (вольтметр або мікроамперметр), осцилографами, автоматичними самописними потенціометрами. Якщо електричний сигнал від осередку дуже слабкий, то його підсилюють за допомогою радіотехнічних підсилювачів.
Рис. 2 Схема осередки для потенціометричних вимірювань
Прилад, який я використовував у своїй роботі, називається pH-метр - прилад для вимірювання водневого показника (показника pH), який характеризує активність іонів водню в розчинах , воді, харчової продукції та сировині, об'єктах навколишнього середовища та ін.
Дія pH-метра засноване на вимірюванні величини ЕРС електродної системи, яка пропорційна активності іонів водню в розчині водневого показника. Вимірювальна схема по суті являє собою вольтметр, проградуйований безпосередньо в одиницях pH для конкретної електродної системи.
Дві головні настройки виконуються при калібруванні по буферним розчинам з точно відомим значенням pH - встановлюється крутизна посилення і зміщення нуля. Так само налаштовується так звана ізопотенціальної точка (pH і, E і) - значення pH і відповідна йому ЕРС, при яких ЕРС системи не залежить від температури.
.5 Електроди
У потенціометрії зазвичай застосовують гальванічний елемент, що включає два електроди, які можуть бути занурені в один і той же розчин (елемент без перенесення) або в два різних за складом розчину, які мають між собою рідинної контакт (ланцюг з перенесенням).
Перший електрод - це електрод, потенціал якого залежить від активності (концентрації) визначаються іонів в розчині, називається індикаторним.
Для вимірювання потенціалу індикаторного електрода в розчин занурюють другий електрод, потенціал якого не залежить від концентрації визначаються іонів. Такий електрод називається електродом порівняння. Величину ЕРС можна розрахувати за різниці потенціалів цих електродів.
Залежність величини електродного потенціалу (ЕП) від активності іонів у розчині виражається рівнянням Нернста:
де Е 0 - електродний потенціал; R - універсальна газова постійна (R=8.314 Дж/моль? К); Т - абсолютна температура; n - число електронів (з), беруть участь у реакції; c - концентрація, моль/дм 3; f - коефіцієнт активності.
Так як в потенціометрії використовуються розбавлені розчини, де f прагнуть до одиниці, то активність (а) заміняють на концентрацію (с).
Якщо перейти від ln до lg, то при T=298K (25 ° С) рівняння запишеться у вигляді
Індикаторні електроди
У потенциометрическом методі аналізу використовують оборотні електроди. Струми обміну для оборотних електродів досягають кілька десятків і сотень мА/см2. Потенціал у таких електродів залежить від активності компонентів електродної реакції відповідно до термодинамічними рівняннями. На оборотних електродах швидко встановлюється рівновага, і скачки потенціалів залишаються незмінними в часі. При проходженні електричного струму скачки потенціалів не повинні значно змінюватися; ...
