Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Как работает измерительный рН-электрод.





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

Рассмотрим подробнее работу рН-чувствительного электрода, проследим, откуда возникает соотношение (3). Конструктивно рН-электрод выполняют в виде стеклянной трубки, один конец которой заканчивается тонкостенным стеклянным шариком (рис.1). С другого конца в трубку погружают серебряную проволоку, покрытую плотным слоем хлорида серебра. Трубку заливают 0,1 М раствором соляной кислоты, так что кислота полностью, без пузырей заполняет шарик и проволока глубоко погружена в раствор соляной кислоты. Пузыри в шарике препятствуют работе рН-электрода, нарушают контакт между проволокой и стеклянной мембраной, который осуществляется через раствор соляной кислоты. Поэтому «неработающий» рН-электрод иногда достаточно встряхнуть (для удаления внутренних пузырей), чтобы он заработал. Таким образом, электрохимическая цепь, представляющая собою рН-электрод, погруженный в тестируемый раствор, может быть изображена следующим образом:

 

Ag│AgCl │HCl (0,1 M)│стеклнная мембрана│внешний раствор, ( рНвнешн, [H+]внешн) (5)

 

Обозначим разность потенциалов между Ag и AgCl DU1, между AgCl и HCl (0,1 M) DU2, между HCl (0,1 M) и внешним раствором DU3.

Разность потенциалов между Ag и AgCl определяется равновесием, связанным с обменом на этой границе ионами Ag+. Дело в том, что, хотя хлорид серебра относится к полупроводникам n-типа, то есть основными носителями электричества в нем являются электроны, из-за особенностей кристаллической структуры солей серебра и свойств иона серебра подавляющая часть электрической проводимости обеспечивается подвижными ионами серебра, которые не находятся на правильных местах в кристалле (дефектами Френкеля) (неосновные носители). С другой стороны, металлическое серебро, это кристаллическое тело, где в узлах кристалла находятся ионы серебра, а между ними распределен электронный газ. Таким образом. ионы серебра присутствуют в достаточном количестве в обеих фазах и именно их быстрый межфазный обмен приводит к равновесию, которое обеспечивает стабильность DU1 при фиксированной температуре. Таким образом, DU1 является константой.

Разность потенциалов между AgCl и HCl (0,1 M) определяется равновесием, связанным с обменом на этой границе ионами Cl-. В растворе устанавливается динамическое равновесие, определяемое произведением растворимости хлорида серебра. Сколько хлорида переходит в раствор, столько и выпадает из раствора соляной кислоты.

Потенциалопределяющая реакция может быть записана следующим образом:

 

Cl- в хлориде серебра ↔ Cl- в соляной кислоте (6)

 

Величина разности потенциалов в этом случае может быть выражена известным уравнением Нернста:

 

DU2 = DU20 + (RT/F) ln ([Cl-]в хлориде серебра/[ Cl-]в соляной кислоте) (7)

 

Здесь DU2 – разность потенциалов между хлоридом серебра и соляной кислотой при концентрации хлорида в кислоте 0,1 моль/л, DU20 – разность потенциалов между хлоридом серебра и соляной кислотой при концентрации хлорида в кислоте 1 моль/л (стандартная), R, T и F – соответственно универсальная газовая постоянная, абсолютная температура и число Фарадея. Поскольку действующая концентрация хлорида в хлориде серебра постоянна от природы, а в соляной кислоте постоянна за счет того, что трубка закрыта и не обменивается веществом с внешним пространством, значит постоянно и их отношение и логарифм отношения: DU2 = const.

Остается только один компонент цепочки из последовательно соединенных электрохимических элементов DU3. Это разность потенциалов на стеклянной мембране. Материал мембраны выбирается таким образом, что это стекло пропускает ионы водорода и не пропускает других ионов. Многочисленные экспериментальные исследования показали, что эта разность потенциалов определяется уравнением:

 

DU3 = (RT/F) ln ([H+]внешн /[ H+]в соляной кислоте) (8)

 

Строгой теории для объяснения этого факта до настоящего времени не существует, хотя и существует несколько объяснений. Логарифм отношения равен разности логарифмов:

 

DU3 = (RT/F) ln ([H+]внешн ) - (RT/F) ln [ H+]в соляной кислоте) (9)

 

Второе слагаемое в правой части уравнения (9) не зависит от состава внешнего раствора, поэтому мы можем считать его константой. Таким образом, суммарный потенциал рН-электрода относительно раствора рассчитывается как:

 

Uизм = DU1 +DU2+DU3=DU1 +DU2 - (RT/F) ln [ H+]в соляной кислоте) + (RT/F) ln ([H+]внешн) =

= a +(RT/F) *2,303*lg([H+]внешн) = a -(RT/F) *2,303* рНвнешн = a + b рНвнешн (10)

 

Таким образом. доказывается соотношение (3). Здесь сделаны обозначения: а= DU1 +DU2 - (RT/F) ln [ H+]в соляной кислоте) и b =-(RT/F) *2,303. При выводе также использовано тождество для перехода от натуральных логарифмов к десятичным: lnx = 2,303 lgx.

 

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.