Индикаторные электроды для измерения рН раствора
Водородный индикаторный электрод Устройство водородного индикаторного электрода аналогично НВЭ, запись его такая же: Pt (Н2)½Н+, только концентрация ионов водорода не равна 1моль/л, т.е. является неизвестной и ее нужно определить. На электроде протекает реакция: Н+ + 1 ↔ 1/2 Н2. Водородный индикаторный электрод ведет себя как электрод I рода: Так как то можно записать: (14) или тогда: (15) Составляется гальваническая цепь из водородного электрода (индикаторного) и электрода сравнения: (-) Pt(Н2)½Н+½½Cl-,Hg2Cl2½Hg (+) Е = Екаломельный – ЕВЭ. Отсюда: ЕВЭ = Екаломельный – Е = 0,247– 0,400 = –0,153 В. Из формулы (15) находим рН раствора: или Графически зависимость потенциала водородного электрода от величины рН представлена на рис.24 и выглядит следующим образом:
Тангенс угла наклона определяется формулой: Чем выше рН, тем отрицательнее значение потенциала водородного электрода. Характеристика водородного электрода: + дает самые точные показания рН и поэтому применяется для калибровки рН – метров и индикаторных электродов. - в работе неудобен (требуется водород, следует поддерживать постоянным его давление). - боится присутствия окислителей и восстановителей; платиновых ядов (As2-, S2- и т.д.). Хингидронно–платиновый электрод (хингидронный) Хингидронный электрод состоит из хингидрона, который на кончике шпателя вносят в анализируемый раствор и платины, запаянной в стеклянную трубочку, контакт которой находится снаружи. Хингидрон представляет собой эквимолярное соединение хинона и гидрохинона, который в водном растворе распадается на свои компоненты: хинон и гидрохинон: Если в растворе содержатся ионы Н+ , то хинон может переходить в гидрохинон: С6Н4О2 + 2Н+ С6Н4(ОН)2. Окисленная форма Восстановленная форма Если в такой раствор погрузить платиновый электрод, то создается окислительно–восстановительная система, потенциал которой равен: (18) т.к. [C6H4O2] = [C6H4(OH)2], то их можно сократить. После соответствующих преобразований видно, что потенциал электрода зависит только от концентрации ионов водорода: (19) Таким образом, хингидронный электрод несет водородную функцию, т.е. реагирует на изменение концентрации ионов водорода. При 20 0С . Пример: Составим гальваническую цепь из индикаторного ХГЭ и электрода сравнения (ХС) (-) Ag½AgCl, Cl-½½H+ Х, ГХ½Pt (+) Е = ЕХГ – ЕХС
Характеристика хингидронного электрода: 1. Очень прост в обращении. 2. Позволяет производить точные измерения с любыми приборами. 3. Боится сильных окислителей и восстановителей, которые могут навязать ему свои потенциалы. 4. Дает точные показания в кислой и нейтральной средах, а при рН > 8 потенциал становится таким низким, что гидрохинон начинает окисляться в хинон кислородом воздуха и показания становятся неточными. 5. Загрязняет анализируемый раствор и, следовательно, для технологических измерений непригоден. В настоящее время применяется редко: (геология, почвоведения, учебные работы). Стеклянный электрод Схема стеклянного электрода представлена на рис.25. Он представляет собой стеклянную трубку (2) с шариком (1) на конце диаметром 15 – 20 мм и толщиной стенок 0,06–0,1 мм, изготовленным из специального сорта стекла определенного состава. В стеклянный сосуд помещается контакт (3). Внутрь электрода заливается раствор (4). Сверху электрод закрывается колпачком (5). Стеклянный электрод относится к ионселективным электродам, они характеризуются тем, что являются узко направленными электродами, только на один ион. Стекло, применяемое для изготовления стеклянных электродов, содержит большое количество щелочных металлов (лития и натрия) и способно обмениваться катионами металлов с ионами водорода, содержащимися в растворе: Sil – Li+ + H+ ↔ Li+ + Sil – H+. На границе стекло – раствор возникает скачок потенциала (Е1), зависящий от величины рН раствора: Е1 = Е0 – 0,058 рН(внеш). Внутрь электрода заливается раствор НCl с определенной концентрацией ионов водорода, который, соприкасаясь с внутренней поверхностью стекла, тоже дает скачок потенциала (Е2): Е2 = Е0 + 0,058 рН(внутр). Е2 = const, т.к. ампула запаяна. Следовательно, тонкая стеклянная стенка ведет себя подобно водородному электроду. Кроме того, внутрь стеклянного электрода опущена серебряная проволочка, покрытая малорастворимой солью хлорида серебра и на ее поверхности тоже образуется скачок потенциала (Е3). Е3 = const, так как он представляет собой электрод II рода. Тогда суммарный скачок потенциала стеклянного электрода равен: ЕС.Э = Е1 + Е2 +Е3, или ЕСЭ = ЕСЭ0 – 0,058 рН + Е2 +Е3 Если Еусловн. СЭ = ЕСЭ0 + Е2 +Е3 Тогда Характеристика стеклянного электрода: + Механически прочен. + Химически устойчив. + Не боится ни восстановителей, ни окислителей, ни механической грязи (можно чистить щеточкой ).
К недостаткам стеклянного электрода можно отнести следующие: ‒ E0усл. зависит от сорта стекла, состава внутреннего раствора, от серебряного контакта. Он может значительно колебаться у электродов одной серии и поэтому для измерения рН не применяется, поэтому каждый электрод снабжается паспортом. ‒ Стекло обладает огромным сопротивлением » 5×108 Ом и что делает невозможным использование обычной компенсационной схемы и обычного потенциометра. В настоящее время этот недостаток преодолён применением ламповых приборов (милливольтметров, рН-метров) с огромным входным сопротивлением (порядка 1012 Ом).
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2517)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |