Определение рН среды потенциометрическим методом

Потенциометрия - это электрохимический метод анализа, основанный на зависимости величины электродного потенциала, а, следовательно, и электродвижущей силы (ЭДС), составленного из соответствующих электродов гальванического элемента, от состава раствора.

Для определения величины водородного показателя (pH) среды применяются, так называемые, pН - индикаторные электроды, потенциал которых зависит от активности ионов водорода в растворе, например, водородный электрод, хингидронный электрод и, наиболее широко применяющийся в настоящее время, стеклянный электрод.

Главной частью стеклянного электрода является тонкостенный стеклянный шарик из специального сорта стекла. Внутрь шарика налит 0,1н. раствор соляной кислоты и введен внутренний хлорсеребряный электрод, который служит тоководом и проводит электроны обратимо во внутренний раствор и от него. Потенциал внутреннего электрода должен иметь постоянное значение. Когда электрод погружают в раствор, в поверхностные слои стекла электрода из раствора интенсивно проникают ионы водорода, вытесняя ионы содержащегося в стекле щелочного металла, например натрия:

H⁺_{раствор} + Na⁺_стекло D H⁺ _стекло + Na⁺ _{раствор}

Это приводит к тому, что между стеклом и раствором возникает разность потенциалов, величина которой определяется

только активностью ионов водорода в растворе:

и - постоянные величины, зависящие от используемых электродов.

Таким образом, стеклянный электрод работает как водородный электрод, так как его потенциал зависит от активности ионов водорода.

Для определения рН среды потенциометрическим методом составляется гальванический элемент, состоящий из двух электродов: измерительного (рабочего), потенциал которого зависит от активности (концентрации) ионов водорода в растворе, например, стеклянного, и электрода сравнения (например, хлорсеребряного), имеющего постоянную величину потенциала. Электродвижущая сила (ЭДС) такого гальванического элемента будет тоже зависеть от активности ионов водорода, а значит и рН среды.

Величина (ЭДС) таких гальванических элементов легко определяется практически с помощью катодных вольтметров или широко применяемых в настоящее время специальных приборов рН-метров (рН-340, рН-141, иономер рН-121 и др.).