Теоретичні положення

В основі електрохімічних методів аналізу і досліджень є процеси, які відбуваються на електродах або в між електродному просторі.

Потенціометричний аналіз ґрунтується на вимірюванні потенціалів електродів залежно від концентрації іонів, що визначаються, у відповідній окислювально-відновній системі.

Потенціометрія об’єднує групу методів визначення різних фізико-хімічних величин і кількісного аналізу розчинів на основі вимірювання ЕРС (електрорушійної сили).

Величина електродного потенціалу залежить від:

• температури;

• природи металу і природи розчинника;

• активності іонів у розчині (молярної концентрації);

Рівняння Нернста встановлює залежність між значенням рівноважного електродного потенціалу та концентрацією реагуючих речовин:

, де

φ⁰ – стандартний електродний потенціал;

Стандартний електродний потенціал визначається як ЕРС елемента, складеного з досліджуваного електрода і нормального водневого електрода за умови, що концентрації (активності компонентів) потенціал визначальної реакції, яка відбувається на визначальному електроді, дорівнюють одиниці.

Для аналітичних потенціометричних визначень в досліджуваний розчин потрібно занурити два електроди: робочий (індикаторний) електрод – за потенціалом якого визначають концентрацію іонів у розчині та електрод порівняння (стандартний) електрод – відносно якого вимірюють потенціал індикаторного електрода. Складають гальванічний елемент з двох електродів: стандартний (електрод порівняння) – φ=const; електрод визначення (індикаторний електрод) – φ залежить від С (активності) іонів водню у розчині.

• Індикаторний електрод – електрод вимірювання, потенціал його залежить від концентрації досліджуваних іонів у розчині. Належать: водневий, скляний, хінгідронний, сурм’яний, платиновий, срібний, ртутний електроди. Найчастіше як індикаторний електрод використовують скляний електрод, який добре працює у будь-яких агресивних середовищах, і будь-якому діапазоні рН, не чутливий до окислювально-відновних процесів, індиферентний до ПАР, білків.

Скляний електрод – іонно-селективний електрод мембранного типу. Воднева функція скляного електрода пояснюється особливим хімічним складом скла. Інтервал вимірювання рН = 0,5 – 12.

• Електрод порівняння (стандартний електрод) – відносно якого вимірюють потенціал індикаторного електрода. Потенціал електрода порівняння залишається сталим при зміні концентрації досліджуваних іонів.

Пряма потенціометрія ґрунтується на прямому визначенні потенціалу індикаторного електрода і обчисленню концентрації визначуваного іона за рівнянням Нернста. Цей метод широко використовується в рН-метрії.

Вимірювання рН застосовують в технохімічному контролі харчових продуктів в їх виробництві, де біохімічні та мікробіологічні процеси дуже залежать від рН середовища.

Прилади: потенціометри, шкала яких проградуйована в одиницях рН (відпадає потреба у побудові калібрувального графіка); рН-301, рН-340, рН-262, рН-673, П-261, іономір ЕВ-74.

Методичні рекомендації по роботі з приладом і проведенню вимірювань Технічна характеристика рН-метра «рН-301»

• Прилад застосовують для визначення рН водних розчинів, електрорушійної сили (ЕРС) вимірювальної електрохімічно, а також застосовують при проведенні потенціометричного ти комірки та температури розчинів. Прилад застосовують для вимірювання рН водних розчинів у різних галузях.

• Діапазон вимірювання рН на приладі від ‑ 1,000 до 14,000. Діапазон вимірювання ЕРС – від мінус 1000,0 мВ до 1000,0 мВ. Діапазон показів температури – від 0,0⁰С до 100,0⁰С.

• Температура навколишнього середовища від 10 до 35⁰С. Відносна вологість навколишнього повітря – до 80%. Температура проби ‑ від 0⁰С до 90⁰С.

• Час встановлення робочого режиму ‑ не більше 1 хвилини.

• Час неперервної роботи – не більше 8 годин.

• Границі допустимої абсолютної похибки при вимірюванні рН, за умов градуювання приладу буферними розчинами становить від ±0,02 до ± 0,05.