Цель лабораторной работы

Изучение принципа действия и устройства лабораторного многопредельного рН-метра рН-673М. Изучение конструкции стеклянного, каломельного и хлорсеребряного электродов.

Измерение концентрации водородных ионов

Кислотность и щелочность любых водородных растворов кислот и щелочей можно выразить в функции концентрации водородных ионов, которая может быть определена по величине потенциала, возникающего на границе различных электродов, опущенных в раствор.

Скорость диссоциации V₁ пропорциональна действующей массе недиссоциированных молекул воды, т.е.

V₁ = k₁*[H₂O]                                                                   (24)

Скорость маляризации V₂ пропорциональна произведению концентрации ионов Н и ОН, т.е.

V₂ = k₂*[H⁺]*[OH^-],                                                    (25)

При равновесии V₁₌ V_2, тогда

k₁/k₂ = k = [H⁺]*[OH^-] / [H₂O],                                        (26)

где k - константа диссоциации.

Опытами установлено, что для нейтральных растворов [H⁺]=[OH^-]=10^-7 г-моль/л. При растворении в воде кислоты концентрация ионов водорода [H⁺] увеличивается, а при растворении щелочи - уменьшается. Поэтому у кислых растворов [H⁺] > 10, а у щелочи [H⁺] < 10.

На практике концентрацию водородных ионов численно характеризуют отрицательным логарифмом концентрации ионов водорода, так называемым водородным показателем pH:

pH = -lg ([H⁺]).                                                                (27)

При этом нейтральная реакция раствора соответствует pH=7, кислая pH<7, щелочная pH>7.

Измерение активности водородных ионов производится с помощью электродов. При внесении электрода в водный раствор возникает пограничный (электродный) потенциал, величина которого определяется активной концентрацией ионов в растворе. Измерить абсолютно значение указанных потенциалов трудно. Поэтому в систему вводится дополнительный, сравнительный, электрод, обладающий определенными, постоянным по величине потенциалом. В качестве измерителей применяются водородные и стеклянные электроды, в качестве сравнительных - каломельные и хлорсеребрянные.

Градуировка и проверка pH-метров производится по образцовым (буферным) растворам, значение pH которых устойчиво и не изменяется при небольшом разбавлении.

Измерение разности потенциалов преобразователя со стеклянным электродом должно осуществляться вторичным прибором с большим входным сопротивлением, т.к. величина сопротивления больше 10 МОм.