Інформаційна частина. Потенціометричне визначення рН водних розчинів

Потенціометричне визначення рН водних розчинів

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Основу потенціометричного (електрометричного) методу визначення рН розчинів становить вимірювання напруги гальванічного елементу, один з електродів якого (індикаторний) є чутливий до зміни концентрації водневих йонів у розчині. В даній лабораторній роботі використовується гальванічний елемент, що складається з хлорсрібного електроду порівняння та індикаторного скляного електроду:

Ag | AgCl, KCl || Досліджуваний розчин || скло | 0,1 Н HCl, AgCl | Ag.

Потенціал хлорсрібного електроду (j_хс), згідно з рівнянням Нернста, можна записати у вигляді наступного виразу:

j_хс = j_хс° – 0,059 lg a_Cl^–, (6.1)

де j_хс° – стандартний потенціал пари AgCl/Cl^– хлорсрібного електроду; a_Cl^– – активність йонів Хлору в насиченому розчині КCl. Потенціал хлорсрібного електроду в даному колі зберігає постійне значення – 201 мВ (25 °С).

Потенціал скляного електроду можна виразити рівнянням (6.2):

j_с = j_с° + 0,059 lg a_Н+ = j_с° – 0,059 р, (6.2)

де j_с° – стандартний потенціал скляного електроду – величина, яка залежить від конструкції електроду та сорту скла з якого виготовлена мембрана; a_Н+ – активність водневих йонів в досліджуваному розчині; рН – водневий показник розчину.

Напруга (Е) хлорсрібно-скляного кола рівна різниці потенціалів електродів:

Е = j_с – j_хс = j_с° – 0,059рН – j_хс = j_с° – j_хс – 0,059 рН. (6.3)

При деякому значенні рН потенціали електродів – порівняння та індикаторного, вирівнюються, а напруга кола рівна нулю (Е=0). Розчин з рН, для якого виконується умова Е = 0 називають ізопотенційним, відповідне значення водневого показника – ізопотенційною точкою (рН_і). В ізопотенційній точці рівняння (6.3) перетворюється у вираз:

j_с° – j_хс = 0,059рН_і. (6.4)

З врахуванням цього, рівняння (6.3) для напруги кола з розчином рН якого відмінне від рН_і можна переписати в наступній формі:

Е = 0,059рН_і – 0,059рН = 0,059(рН_і – рН). (6.5)

Рівняння (6.5) лежить в основі потенціометричного визначення рН водних розчинів. Знаючи величину рН_і скляного електроду і виміривши напругу кола із досліджуваним розчином, за рівнянням (6.5) можна обчислити рН цього розчину. Величина рН_і є індивідуальною характеристикою скляного електроду, і залежить від його конструкційних особливостей та матеріалу мембрани.

Оскільки, в ізопотенційній точці Е _і може дещо відрізнятися від нульового значення, більш коректним є визначення рН з допомогою калібрувального графіка Е–рН. З цією метою готують серію стандартних буферних розчинів (рН = 1…10) і визначають напругу хлорсрібно-скляного кола для кожного з розчинів. За одержаними результатами будують калібрувальний графік.

Дата добавления: 2015-05-23