Основы потенциометрии.
Измерение ЭДС
В отличие от электродных гальванических потенциалов, измерение которых невозможно, ЭДС гальванических элементов поддается измерению.
Существует две основных группы методов измерения ЭДС:
Точный и долгий. Данный метод измерения проводится на основе компенсационного эффекта, то есть путем сравнения ЭДС неизвестного элемента с ЭДС известного элемента.
Для измерения ЭДС компенсационным методом необходимо как минимум: неизвестный гальванический элемент, известный гальванический элемент (с известной ЭДС), высокочувствительный гальванометр и реостат:
В
данном случае гальванические элементы
включены на встречу друг другу. Перемещая
ползунок реостата, (меняя сопротивление)
можно добиться полного отсутствия тока
в цепи. Данное явление и будет называться
компенсацией.
В
простейшем случае:
В этом случае ЭДС неизвестного элемента рассчитывается исходя из соотношения сопротивления участков ab и ac реостата.
Данные группы методов являются очень точными, но трудоемкими. Поэтому чаще всего используют другую группу методов
Приближенное измерение ЭДС быстро.
Данная группа методов использует специальные приборы – вольтметры.
Сила тока согласно закону Ома
R – Сопротивление внешней цепи, определяемое вольтметром.
r – Внутреннее сопротивление гальванического элемента.
Чаще всего, вольтметр обладает большим сопротивлением.
Измерение рН растворов потенциометрическим методом
Наиболее распространенным является измерение pH с помощью стеклянного электрода. В этом случае потенциал на границе стеклянного электрода:
Чаще всего при выводе зависимости потенциала стеклянного электрода от концентрации ионов водорода в растворе используют обратную величину – константу обмена
Потенциал стеклянного электрода сложным образом зависит от концентрации ионов водорода, но, в общем, определяется формулой:
Стеклянные электроды чаще всего используют в паре с хлорсеребряным, который выступает в качестве электрода сравнения.
Для большинства ионоселективных
электродов
,
поэтому
В стандартных условиях
Если условия отличаются от стандартных, следует использовать температурную зависимость ЭДС.
В сильнощелочных растворах
,
поэтому
Измерение рН становится не точным,
поэтому в сильнощелочных растворах
используют электроды с усиленной
натриевой функцией, то есть со специально
повышенной константой обмена, чтобы
выполнялось условие
В этом случае
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ!!!