химический каталог




рН-МEТРИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

рН-МEТРИЯ, совокупность потенциометрич. методов определения водородного показателя рН. Они основаны на измерении эдс гальванич. элемента, состоящего из индикаторного электрода, обратимо реагирующего на изменение активности % ионов водорода, и электрода сравнения (насыщенного каломельного или хлорсеребряного). Последний обычно погружают в раствор электролита, который соединен с исследуемым раствором солевым мостиком-трубкой, заполненной насыщ. раствором КСl.

Индикаторным может служить водородный электрод, который представляет собой покрытую платиновой чернью платиновую пластинку, погруженную в раствор кислоты, насыщенный газообразным водородом. При парциальном давлении водорода рH2 = 1 атм (101,3 кПа) и активности ионов Н3О+ aHзO+ = 1 потенциал этого электрода принят за нуль при любой температуре (стандартный водородный электрод). В соответствии с уравением Н+ + е1/2Н2 потенциал водородного электрода E=- 0,0591рН (В) при 25°С. Водородный электрод пригоден для определения рН в интервале от 0 до 14. Для практическое работы он не удобен из-за относительно сложной конструкции, довольно быстрого отравления платины, необходимости получения электролитически чистого Н2 и невозможности измерения рН в присутствии окислителей, восстановителей и ионов тяжелых металлов. Поэтому обычно применяют др. электроды, обратимые относительно ионов Н+ ,-сурьмяный, хингидрон-ный и стеклянный, потенциалы которых отсчитывают от потенциала стандартного водородного электрода (водородная шкала потенциалов).

Сурьмяный электрод изготавливают из чистой метал-лич. Sb. Согласно уравению Sb2O3 + 6Н+ + 6е2Sb + ЗН2О, потенциал сурьмяного электрода Е = Е» + (RT/F)lnан+ , где Е»- экспериментально определяемая константа, R -газовая постоянная, Т-абс. температура, F- число Фарадея. Показания прибора с использованием этого электрода стабильны, погрешности измерений не превышают b0,2 рН в интервале рН 3-10; электрод пригоден для измерения рН в отсутствие окислителей, H2S и ионов тяжелых металлов; при этом необходимо контролировать температуру раствора.

Х и н г и д р о н н ы й э л е к т р о д представляет собой гладкий платиновый электрод, погруженный в исследуемый раствор, насыщенный хингидроном - молекулярным комплексом 1:1 хинона (Q) и гидрохинона (H2Q). В соответствии с уравением Q + 2Н+ + 2еH2Q потенциал электрода Е = E0Q/H2Q + + (RT/2F)ln(aQa2H+/aH2Q). Так как (aQ/aH2Q) = 1, то E = = E0Q/H2Q + (RT/F)lnaH+ . Последнее уравение справедливо в интервале рН 1-8; при рН > 8 отношение aQ/aH2Q не является постоянной величиной вследствие окисления хинона растворенным О2. Хингидронным электродом нельзя пользоваться в щелочной среде, в присутствии окислителей, восстановителей, аминов, NH3 и солей аммония. Достоинство этого электрода-низкое электрический сопротивление, что позволяет применять для измерения рН простую электрический схему (см. рис. в ст. Потенциометрия).

Наиб. распространен стеклянный электрод, который представляет собой тонкостенный шарик из стекла спец. состава (например, 72% SiO2, 8% СаО, 20% Na2O), припаянный к стеклянной трубке. Внутрь шарика наливают 0,1 М раствор НСl и погружают в него хлорсеребряный электрод (серебряная проволока в насыщ. растворе AgCl)- внутр. электрод сравнения. Чувствительной к ионам Н+ является только стеклянная мембрана на кончике электрода, к-рую предварительно хорошо вымачивают в 0,1 М растворе НСl. Потенциал стеклянного электрода определяется уравением Е = const + + 0,0591 lgaH+ в широком интервале рН, протяженность которого зависит от сорта стекла. Состав стекла, применяемого для изготовления мембраны, влияет на величину константы равновесия (КH-M) обмена между ионами Н+ в слое гидратированного геля на поверхности мембраны и ионами щелочных металлов в растворе. Большинство электродов не способны различать ионы Н+ и ионы Na+, K+, Li+ при рН > 11, но есть электроды, дающие правильные результаты вплоть до рН 14. Недостаток стеклянного электрода-нестабильность во времени т.называют потенциала асимметрии (входит в величину const), обусловленного неравноценностью внешний и внутр. поверхности стеклянной мембраны. Поэтому необходимо периодически градуировать электрод по буферным растворам с известным рН (см. ниже). Потенциал стеклянного электрода устанавливается очень быстро, погрешность измерения рН в интервале 2-10 составляет b0,05 рН. Не мешают растворенные газы, окислители, восстановители, белки. Мешают дегидратирующие вещества, концентемпературир. растворы щелочей и кислот. Неправильные результаты получаются в растворах с низкой буферной емкостью, например в воде. Стеклянный электрод пригоден для измерения рН не только растворов, но и эмульсий, суспензий, паст. В зависимости от назначения его размеры варьируют в широких пределах. Есть электроды, позволяющие измерять рН весьма малых объемов (~0,02 мл).

Стеклянный электрод обладает высоким электрический сопротивлением (107-108 Ом), поэтому для измерения его потенциала необходим спец. прибор -рН-метр, который представляет собой электронный вольтметр с высоким входным сопротивлением или потенциометр с электронным усилителем (вместо гальванометра). В последнем случае усиленный на несколько порядков ток в цепи с исследуемым элементом можно детектировать грубым миллиамперметром.

Для измерения рН стеклянный электрод и электрод сравнения (каломельный) погружают сначала в буферный раствор с известным рНст (т.называют рН-стандарт) и настраивают рН-метр на величину рН этого раствора. Затем электроды промывают и переносят в исследуемый раствор с рНx; при этом рНх = рНст + [(Еx - Eст)F/2,303RT], где Ех и Eст-соответ-ствующие потенциалы стеклянного электрода. Для удобства шкалу рН-метра градуируют в единицах рН и снабжают спец. устройством для контроля температуры раствора (чтобы регулировать величину 2,303RT).

Для градуирования стеклянного электрода в качестве рН-стандартов рекомендованы: насыщ. раствор тартрата К, 0,05 М раствор бифталата К, смесь 0,05 М раствора КН2РО4 и 0,025 М раствора Na2HPO4, смесь 0,008695 М раствора КН2РО3 и 0,03043 М раствора Na2HPO4, 0,01 М раствор Na2B4O7. При 25 °С величины рН этих растворов равны 3,56; 4,01; 6,87; 7,41; 9,18 соответственно. Причем рН будет иметь одно и то же значение независимо от того, какой из рН-стандартов был взят при градуировке электрода.

Хотя измеренные рН-метром значения рН равны — lgaHзO+ только для очень разбавленных водных растворов, тем не менее эти величины служат полезной характеристикой кислотности растворов, в том числе и неводных. При замене воды неводным растворителем увеличивается электрический сопротивление раствора, становится менее воспроизводимым потенциал электрода, поэтому рекомендуется рассматривать каждый раствори-тель как независимую систему с собственной шкалой кислотности, протяженность которой определяется величиной константы автопротолиза растворителя.

рН-Метрию применяют для контроля различные технол. процессов, в лабораторная исследованиях и т.д.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы 3д макс для иногородних
вай фай для автомобиля цена
antall grand vitara 02
гироскутеры аренда

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)