Определение pH

Определение pH

• Решение PH Концепция водородного индекса была введена Серенсеном в 1909 году. Серенсен понимал отрицательный десятичный логарифм молярности ионов водорода как водородный индекс. pH = -log [H + | Соренсен предложил использовать элементарные измерения ЭДС для определения значений pH. Pt, H2 | HC1, xllKCl; 0, 1M | Hg2Cl2, Hg

• В то время считалось, что электродвижущая сила элемента зависит не от его активности, а от концентрации вещества. £ = £ 80 NZ — ^ — 1n [H + | [H +] = acHCh (9,13) Где а — электрически рассчитанная степень диссоциации HC1 Молярная концентрация раствора СНС | -НС1. В этих условиях и при 25 ° C £ ^ 0 нц = 0,3376 В и pcH = E-0 3376 = —Fr ^ Bo—> Символ psH означает единицу измерения рН шкалы частиц- Хэй.

Значение Sohu было определено экспериментально, и концентрация ионов водорода [H +] в стандартном растворе была рассчитана по следующей формуле. Людмила Фирмаль

Как видите, эта величина не является достаточно точной мерой концентрации иона водорода или его активности. Фактически, значение [H +], рассчитанное по уравнению (9.13), не является активностью ионов водорода. Это потому что == [H + 1yh + и концентрации не равны.

Для полной диссоциации HCl. Согласно современным представлениям ЭДС элемента Соренсена представляется следующим уравнением E = E ° -Qj-1pan + ac, + (9,14) Где Eu — диффузионный потенциал. В настоящее время значение pH считается характеристикой активности ионов водорода. pH = -lgaH- = -log [H ^ J YH ^ = paH. Следовательно, низкий индекс «а» может быть введен в символ рН pcN.

Согласно определению рН в формуле (9.14), Pn = D 7,30; ZD £ J + ‘g a a- (9,15) Уравнение (9.15) показывает, что данные о диффузионном потенциале и активности ионов SG при 0,1 М KCl необходимы для точного определения pH. Ни одно из этих значений не является абсолютно точным, поэтому значения рН, найденные в экспериментах, не являются точными. Эти проблемы были преодолены путем введения соответствующего ГОСТа по шкале рН.

Шкала рН, принятая в СССР по ГОСТ 8.134–74 (СТ СЭВ 629–77), основана на воспроизводимых значениях рН следующих растворов: 1) 0,1 моль / кг раствора Н 2 ОН (рН 1,10 при 0 ° С и 1,14 при 150 ° С), 2) 0,05 моль / кг H2O раствора тетраоксалата калия KNS204-Н2С204-2Н20 (рН 1,666 при 0 ° С и 1,806 при 95 ° С); 3) раствор тартрата калия С4Н5О6К, насыщенный при 25 ° С (рН 3557 при 25 ° С и 3,90 при 150 ° С); 4) раствор Н2О 0,05 моль / кг гидрофталата калия СвНООЖ (рН 4,003 при 0 ° С и 4,227 при 95 ° С);

5) 0,025 моль / кг H2O раствора KH2P04 и 0,025 моль / кг H2O раствора Na2HP04 (pH 6,984 при 0 ° C и 7,14 при 150 ° C); 6) 0,08695 моль / кг H2O раствора KH2P04 и 0,03043 моль / кг H2O раствора Na2HP04 (pH 7,534 при 0 ° C и 7,367 при 50 ° C); 7) 0,01 моль / кг раствора H2O тетрабората иттрия Na 2 CV UN 20 (pH 9,464 при 0 ° C, 8,68 при 150 ° C);

8) Раствор гидроксида кальция Ca (OH) 2, насыщенный при 25 ° C (pH 13,423 при 0 ° C, 11,449 при 60 ° C). ГОСТ обеспечивает значение pH этих растворов с шагом 5 ° в широком диапазоне температур от 0 до 95 ° C или 150 ° C. Шкала рН имеет внутреннюю консистенцию. Это означает, что экспериментально измеренный pH не зависит от того, какой раствор выбран в качестве стандарта.

Ведущий набор стандартных решений также используется в других странах, таких как США, Великобритания и Япония. PH стандартного раствора устанавливается путем измерения электродвижущей силы цепи без движения. Для этой цели чаще всего используются цепочки типа Pt (H2> буфер, KCllAgCl, Ag).

• Такие системы все еще испытывают трудности, связанные с оценкой коэффициента активности отдельных ионов, но не требуют учета диффузионного потенциала. Когда pHx и pHst — это значения pH тестового раствора и стандартного раствора, а Ex и tg — ЭДС элементов типа Pt (H2) | HA || KC1, p-plAgCl, Ag — тестовый раствор и стандартный раствор EX = E ° + pH * — \ pa- + £ i (г); (9,15, f ^ pH ^ -flneo + £ (9-17) E cr-E D (секунды).

Вычитая уравнение (9.17) из (9.16) (Пример — Ешьте 4 — £ d (s) — Получает $ F 2,303RT Различные индикаторные электроды, такие как водород, хингидрон и стекло, могут быть использованы для экспериментальных измерений рН. В последнее время наиболее практичное применение было найдено в стеклянных электродах, используемых в присутствии окислителей в широком диапазоне рН.

Стеклянный электрод (рис. 9.3) заполнен тонкостенным стеклянным шариком / раствором HCl или буфером 2. Людмила Фирмаль

Хлоридный электрод 3 расположен внутри шара. Это устройство обычно закрыто защитной трубкой 4. Перед началом работы погрузите стеклянный электрод в 0,1 М HCl на некоторое время. В этом случае ионы водорода из раствора обмениваются на ионы натрия из стеклянной мембраны, и в системе устанавливается некоторая степень равновесия.

Подготовленный таким образом электрод имеет протоны на поверхности стекла в равновесии с протонами в растворе и может использоваться для определения рН. Поэтому реакция электрода на стеклянном электроде сводится к обмену ионов водорода между раствором и стеклом. Н + (р-р) ^ Н + (стекло), Другими словами, это не имеет ничего общего с переходом электронов.

Ионы водорода на внешней поверхности мембраны находятся в равновесии с исследуемым раствором и межфазным водородным ионом f. Возможность возникает 1 pH * = pH Следующее решение. + (N к иону водорода во внешней мембране. Аналогичным образом, на границе раздела между внутренними поверхностями мембраны, потенциал RT ll_ £ llUL2) He (2) г он * ш ОН <1) Где en + (*)

Поверхностная активность И * V1 E2 = E ° 2 Где en + (2 и aNL2) Активность ионов водорода во внутреннем растворе и на внутренней поверхности мембраны. 9.3. Стеклянный электрод Рисование Общий потенциал стеклянной мембраны составляет £ m = £, — £ 2 = — £ 8 + f7ln ^ Oh + a’n + p) и Cc- (2) постоянные значения, уравнение принимает вид: £ m = const In en + (x), То есть мембранный потенциал характеризует рН тестируемого раствора.

Измерение pH с помощью стеклянного электрода является измерением цепи ЭДС. Hg, Hg2Cl2 | KClk, rw | Стекло | HC1 | AgCl, Ag EMF для этой цепи £ = £, — £ 2, (9,18) где Ei-> Hg2ci2iHg —j- aci- (i) -Y до aH + (*> £ i — Q RT * RT | 2 = £ AgciiAg—— maoi- (2) — ^ — tan + (cr> Подставляя последнее соотношение (9.18), £ = [£ Hg2asiHg-> AgciiAg + q ^ ‘** + -y-1n Yan + <cn] -y-1n an + (x) = £ glass-y- 1n Yan + (x) или £ = £? Gskl + 2,303- ^ pH

Является ли так называемый асимметричный потенциал, который является разностью потенциалов между двумя сторонами стеклянной мембраны, также входным сигналом? Это вызвано несоответствием свойств по разные стороны мембраны и может быть измерено экспериментально, если один и тот же раствор находится на обеих сторонах мембраны. £?

Значение Flowing также зависит от константы равновесия H + (pp) ^ H (стекло), которая характеризует тип стекла и другие свойства стеклянного электрода. Стеклянный электрод В’1 тех. Стандартный потенциал 1 обычно не определяется. При использовании заводского рН-метра шкала рН-метра калибруется непосредственно в единицах рН, поэтому эту операцию можно заменить, установив для прибора стандартный буфер.

Основными преимуществами стеклянных электродов являются простота использования, возможность применения в широком диапазоне pH, быстрое уравновешивание и возможность измерения pH в окисленном состоянии.

Система восстановления. К недостаткам относятся уязвимость конструкции и сложность работ при переходе на сильно щелочные и сильно кислотные растворы. Однако в настоящее время стеклянные электроды наиболее широко используются для измерения pH. Этому способствует промышленное распространение рН-метров со стеклянными электродами.

Смотрите также:

Решение задач по аналитической химии

Диффузионный потенциал	Ионоселективные электроды
Прямая потенциометрия	Основные приемы ионометрического анализа