Експериментальна частина.

1. Включіть установку в мережу 220В.

2. Прогрійте протягом 15 хв.

3. Проведіть обнулення приладу, використавши ампулу з дистильованою водою (кільце 16).

4. Проведіть вимірювання відомих концентрацій глюкози (ампули № 1-7). Побудуйте графік, відклавши по осі х – концентрацію в цукрових градусах, по осі у – покази мілівольтметра у мВ.

5. За допомогою отриманої залежності знайдіть концентрації у трьох ампулах.

Література

1. Измерения в промышленности. Справочник. /Под ред. П.Профоса/. – М. Металлургия, 1991.

2. Датчик контроля сахарности. ДКС. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

3. В.Е.Кузмичев. Законы и формулы физики. –К. Наукова думка, 1989. ‑862с.

Лабораторна робота n4.

Тема: Дослідження конструкції електродів для визначення водневого показника рН.

Мета роботи: Дослідження електродів для визначення водневого показника рН.

Прилади і матеріали: іонометр лабораторний И-130, набір електродів для визначення рН, фіксанали для виготовлення зразкових буферних розчинів, насичений розчин КСl, термометр скляний лабораторний ТЛ-2М.

Теоретичні відомості.

Потенціометрія представляє собою вимірювання напруги холостого ходу гальванічних елементів. Ці елементи складаються з двох різних електродів, вміщених в електроліт.

Потенціал електроду складається з цілого ряду гальванічних напруг, які називаються частинними потенціалами. Самі по собі ці потенціали виміряти неможливо. Тільки коли два електроди з'єднані в електродне коло, можна виміряти потенціал U, який є арифметичною сумою частинних потенціалів. Всередині конкретного вимірювального або порівняльного електроду також можуть сформуватись різні частинні потенціали.

Вимірювальним колом гальванічний елемент можна назвати в тому випадку, коли один з електродів є вимірювальним, а другий – електродом порівняння.

На вимірювальному електроді має формуватися потенціал, який по можливості однозначно характеризує стан електроліту. Цей стан може виражатися активністю або концентрацією певного іона, або станом окисно-відновної рівноваги.

Електрод порівняння на відміну від вимірювального, повинен мати потенціал, який не залежить від складу електроліту. Дана вимога може бути виконана тільки тоді, коли система електроду порівняння відділена від вимірювального середовища діафрагмою. При цьому електрод порівняння працює з переносом іонів. Особливим випадком є вимірювання величини показника рН.

Навіть сама чиста вода має деяку електричну провідність, зумовлену наявністю іонів. Ці іони виникають в результаті реакції, яка називається автопротолізом:

(1)

Іонне відтворення води К_w описується законом дії мас і дозволяє судити про ступінь розвитку дисоціації. При активності іонів, а при температурі 25°С воно складає

. (2)

Величина К_w залежить від температури. З виразу (2) слідує:

. (3)

В 1 літрі самої чистої води при 25°С є 19∙10^-7г іонів H₃O⁺ і 19∙10^-7г іонів OH^-. Така вода рахується нейтральною.

В водних розчинах нейтральність, яка характеризується (3), спостерігається лише в рідких випадках. А рівність (2) в деяких межах є справедливою. Реакцію розчина можна характеризувати по активності протонів:

.

Реакція розчину характеризується величиною показника рН , певним чином зв'язаного з активністю протонів. Цей показник визначається з виразу:

. (4)

При кімнатній температурі отримують слідуючі співвідношення:

	pH	Реакція розчину
>10-7	<7	Кисла
10-7	7	Нейтральна
<10-7	>7	Лужна

Залежність іонного відтворення К_w від температури приводить до того, що точка нейтральності зміщується з зміною температури. Наприклад, при 100°С нейтральній реакції відповідає рН = 6,14, а при 0°С – рН = 7,5. Межі діапазону зміни рН також змінюються в залежності від температури. При кімнатній температурі діапазон зміни рН від 0 до 14, а при 60°С - від -1 до 15.

По термодинамічним причинам рівняння (4) піддається перевірці лише в особливих випадках. Різні побудовані для практики шкали рН відносяться до точно специфікованих буферних розчинів.

Буферні розчини. Буферними називаються розчини з певним значенням водневого показника рН, в основному нечутливі, наприклад, до добавлень кислоти або лугу, або до розбавлення. Буферні розчини вміщають сіль слабкої кислоти з сильною основою або слабкої основи з сильною кислотою. З використанням значень рK для слабких кислот або основ величину рН можна розрахувати по концентраціям (с) кислоти, солі і основи згідно формулам:

. (5)

. (6)

Значення рК представляють собою від'ємний логарифм константи дисоціації кислоти (S) або основи (В).

Центр тяжіння буфера, тобто максимальна буферна здатність досягається при рН = рК. Значення рН буферних розчинів змінюється при їх розбавленні в дуже малій степені. Рецептури приготування буферних розчинів існують в стандарті кожної країни.

С

І - вимірювальний;

ІІ - електрод порівняння;

1,4 - стержні електродів;

3,5 - система порівняння;

2 - скляна мембрана заповнена буферним розчином;

6 - діафрагма.

кляні електроди для вимірювання рН. В якості вимірювальних електродів в наш час найширше використовують скляні. Вони виконані в вигляді стержня із скла з високою ізоляційною здатністю, що не впливає на величину рН; на стержень наплавлений тонкостінний балон з мембранного скла, чутливого до іонів Н⁺. Пристрій для вимірювання рН з скляними електродами показаний на мал.1.