8. Оформлення протоколу
8.1 На титульній стороні подвійного аркуша вкажіть П. І. Б. студента, групу, найменування лабораторної роботи й дату її виконання.
8.2 Коротко опишіть стенд, мету і порядок виконання роботи.
8.3 Наведіть результати спостережень, розрахунків:таблиці, формули і висновки.
Л а б о р а т о р н а р о б о т а № 21
Вивчення комплекту промислового рН-метра типу рН-261 і його елементів
1. Мета роботи - вивчення чутливого елемента (електродної системи) рН-метра й перевірка працездатності комплекту промислового рН-метра.
2. При виконанні лабораторної роботи студент повинен:
Знати: мету і зміст майбутньої роботи, порядок її виконання й основні теоретичні положення даної теми.
Вміти: користуватися вимірювальними приладами лабораторного стенда.
3. Загальні положення
Автоматичні потенциометричні аналізатори (рН-метри й рХ-метри) застосовуються в системах безперервного технологічного контролю й регулювання кислотності, лужності; окисно-відновлювального потенціалу й ін. параметрів фізико-хімічних, біохімічних, і хімічних процесів, які характеризуються рівнем активності іонів водню, натрію, хрому та інших речовин у розчинах.
Принцип дії аналізаторів заснований на законі Нернста (21.1), що зв'язує величину потенціалу Е, що виникає на поверхні електрода з металу (або його важкорозчинної солі), при його зануренні в розчин, де є іони цього металу (солі) з активною концентрацією аi:
(21.1)
$ > де Е0 - нормальний потенціал металу (при одиничній концентрації його іонів у розчині, рівної 1 грам-еквівалент (моль) на 1 літр; R, Т - газова постійна й абсолютна температура; n, Р - валентність іонів і число Фарадея.
Кислотність (лужність) розчинів характеризується значенням негативного логарифма активності іонів аН водню, що позначається рН (водневий показник):
рН = - Lg аН (21.2)
Для нейтральних розчинів рН=7, кислі розчини мають рН<7, лужні рН>7.
На величину рН впливає температура. Дистильована вода, наприклад, при температурі 22 0С нейтральна, має рН=7, однак при нагріванні до 100 0С вона здобуває кислі властивості: рН=6,12. При нульовій температурі вода має лужні властивості: рН=7,97. Тому промислові рН-метри мають температурний коректор результату вимірювання.
Більшість потенціометричних аналізаторів вимірюють е.р.с., що розвивається чутливим елементом, який представляє собою електродну систему, до складу якої входять вимірювальний і допоміжний електроди (рис.49).
У рХ-метрах визначення концентрації аніонів і катіонів Nа+, K+, Ca+, Hb-, Cl-, Br-, I- та інших, а також окисно-відновного потенціалу здійснюється іоноселективними електродами.
Мілівольтметр
Рис. 49 - Чутливий елемент (електродна система) рН-метра
У рН-метрах водневий показник визначається скляними вимірювальними електродами, що перетворюють рівень активності іонів водню Н+ (величину рН) у значення електрорушійної сили.
Скляний електрод, показаний на рис. 49, виконано зі скляної трубки 1, до кінця якої припаяна тонкостінна мембрана 2 з літієвого скла у вигляді кульки. На зовнішній поверхні мембрани при її зануренні у розчин розвивається потенціал ЕН, що залежить від активної концентрації іонів водню Н+. Скляний електрод заповнений розчином 3 соляної кислоти НСL постійної концентрації, який замикає електричне коло між мембраною й платиновим контактним електродом 4, з'єднаним з вивідним проведенням.
Допоміжні електроди, призначені для створення опорного потенціалу (порівняння), бувають звичайно двох типів: виносними проточними або зануреними непроточними.
Допоміжний хлор-срібний електрод непроточного типу, показаний на рис.49, складається з товстостінної трубки 5, усередині якої знаходиться срібний контакт 6, занурений у насичений розчин 7 суміші хлористого калію KCL і кристалів хлористого срібла AgCL. Від аналізованого розчину внутрішня поверхня електрода 6 ізольована гумовими мембранами 8, між якими знаходиться розчин KCL. Електричне коло між контактом 6 і аналізованим розчином здійснюється по поверхні трубки 5 у місцях прилягання мембран 8.
Для перевірки чутливих елементів рН-метрів застосовують буферні розчини, які готовлять шляхом розчинення еталонів (стандартних зразків) складу солей, які називаються стандарт-титрами, у дистильованій воді. Кожний буферний розчин, отриманий таким чином, є робочим еталоном певного значення рН, а набір буферних розчинів дозволяє протестувати рН-метр у ряді точок його діапазону вимірювання.