Потенціометричний метод аналізу рідин

Базується на вимірюванні різниці електричного потенціалу двох електродів, які поміщенні в досліджуваний розчин причому 1 електрод – допоміжний – має постійний потенціал, а потенціал другого – визначається активністю іонів. Електроди бувають 1-го і 2-го роду.

В електродах 1-го роду реакція йде між металом і його катіоном, який знаходиться в розчині (Hg, Ag, Cu, Pb, водневий електрод).

Водневий електрод являє собою губчату платину через яку продувається H₂ малорозчинної солі і розчину добре розчиненої солі з аніоном, який є в малорозчиненій солі.

Приклад: хлор-срібний (Ag/AgCl/KCl), коломелевий електрод (Hg/HgCl₂/KCl).

Електроди 1-го роду застосовуються рідко тому що окисні процеси на поверхні металу спотворюють потенціал електроду. В ряді випадків застосовують електрод з безперервним механічним очищенням. Є ще окремі групи електродів: це інертні матеріали, які застосовують для електричного контакту з рідиною.

Приклад: графіт

Найчастіше поширене вимірювання активності іонів водню:

[H₂O] ↔ [H⁺] + [OH^-]

Константа дисоціації:

Застосовують спрощений вираз:

де - іонний множник для води:

55,5· =10^-14 при 22ºС

Датський фізик ввів поняття pH:

pH=-lg [H⁺]

pH – це десятковий логарифм, взятий зі знаком «-» від значення концентрації іонів водню

при 22ºС pH=-lg10^-7=7

Активність іонів не завжди співпадає з концентрацією. Тому pH – це десятковий логарифм взятий зі знаком «-» від активності іонів.

При 0ºС pH=7.97

При 100ºС pH=6.12

pH=(0-14)

кислі середовища – pH<7

лужні середовища – pH>7

Використовують для вимірювання pH:

1. Порівняльний або допоміжний електрод (хлор-срібний або каломелевий), його потенціал постійний і не залежить від активності іонів.

2. Вимірювальний електрод – його потенціал залежить від активності іонів

Ідеальний по характеристиках, але не зручний у використанні електрод, його потенціал міняється на 58 мВ/1pH.

Тому замість водневого електроду у вимірюванні застосовують скляні електроди. Які мають таку саму характеристику, але в менших межах використання (1:13, 2:12 pH)

1. Скляна трубка;

2. Скляна сфера з легованого скла товщина стінки – 0,1мм і тонших;

3. Срібна дротина, покрита AgCl;

4. Ущільнювач;

5. Розчин HCl (KCl).

1. Ртуть;

2. Вивід;

3. Напівпровідникові перегородки;

4. Скляний опір;

5. Скляна трубка;

6. Ущільнювач;

7. Запущений розчин HgCl₂;

8. Розчин KCl.

Система має вигляд

Ag | AgCl, HCl | скло | контрольований розчин | KCl, HgCl₂| Hg

Скляний електрод має дуже великий верхній опір до 1000 МОм. У зв’язку з цим вимірювальні схеми pH-метрів мають мати дуже великий вхідний опір 10¹²Ом і споживати малий струм 10^-12А. Тому застосовують спеціальні схеми підсилювачів.