Другие электроды для определения активности ионов воДорода

К числу мембранных электродов относят прежде всего давно известный стеклянный электрод, широко применяющийся для определения активности ионов водорода — измерения pH. В последние годы предложено много других мембранных электродов, посредством которых измеряют активность (концентрацию) различных ионов и проводят потенциометрическое титрование. Известны, например, электроды для определения ионов натрия, калия, кальция, магния, цинка, свинца, лантана, хлора, брома, иода, фтора, нитрата, перхлората. [c.468]

Простейшим и наиболее распространенным потенциометрическим сенсором является сенсор для определения активности ионов водорода. Среди конструкций датчиков для определения pH, основанных на традиционных методах и материалах, можно выделить два варианта исполнения, имеющих преимущества по сравнению с обычным стеклянным электродом. Одним из них является двойная концентрическая конструкция , в которой стеклянный электрод и электрод сравнения размещены соосно один по отношению к другому стеклянный электрод образует центральную часть, а электрод сравнения занимает кольцевое пространство вокруг него. Сравнительно недавно предложен электрод тройной концентрической конструкции с платиновым термометром сопротивления для измерения температуры, который размещается в центральной секции электрода. Благодаря размещению датчика температуры внутри электрода система характеризуется высоким быстродействием (время запаздывания менее 1 минуты). [c.555]

При потенциометрическом определении активности ионов водорода ан+ и pH среды используются электроды, потенциал которых зависит от йц раствора электролита. Удобными и часто используемыми электродами являются водородный, хингидронный и стеклянный электроды. Кроме указанных, используется также ряд других электродов. [c.162]

ДРУГИЕ ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ИОНОВ ВОДОРОДА [c.230]

Построение ряда напряжений в каком-либо растворителе не вызывает принципиальных затруднений, если выбрать определенный электрод сравнения. Однако, при сравнении потенциалов электродов и рядов напряжений в разных растворителях возникают принципиальные трудности, так как при переходе от одного растворителя к другому изменяется стандартный потенциал как электрода сравнения, так и электродов из других металлов. В этой связи Плесков [135] указывал на неудачный выбор в качестве стандартного электрода для сравнения рядов напряжений в разных растворителях водородного электрода, поскольку активность ионов водорода сильно изменяется при переходе от воды к органическому растворителю. В качестве стандартного электрода для сравнения рядов напряжений в разных растворителях он предложил использовать рубидиевый электрод. Большой кристаллографический радиус и минимальный заряд иона НЬ+ приводит к минимальной сольватации иона. Поэтому его сольватация не должна значительно изменяться при переходе от воды к другим растворителям, и, следовательно, нормальные потенциалы рубидиевого электрода в разных растворителях не должны сильно различаться. [c.74]

Наряду с определением активности ионов водорода и pH потенциометрический метод широко применяется и для определения общей концентрации той или другой кислоты (или основания) под названием потенциометрического титрования. Сущность потенциометрического титрования заключается в том, что при титровании измеряется потенциал электрода, погруженного в титруемый раствор. Потенциал электрода меняется. ро мере титрования, причем в эквивалентной точке происходит резкое его изменение. Ход процесса существенно зависит от силы кислоты и основания, применяемых в опыте. [c.598]

Этот стандартный потенциал, по определению, равен нулю при всех температурах. Поэтому, измерения потенциала водородного электрода не могут дать точного сравнения между истинной активностью ионов водорода при двух разных температурах. Для получения численной шкалы активности мы должны выбрать стандартную шкалу при каждой температуре. Таким образом, мы имеем несколько различных шкал pH, причем pH при одной температуре не имеет количественного соответствия с pH при другой температуре. [c.39]

Наиболее известным стеклянным электродом является электрод для определения pH (рН-метрический). Его поведение может быть описано, несмотря на некоторые неопределенности самого понятия pH, уравнением Нернста в широкой области изменения активности ионов водорода. Обнаружение отклонений от идеальной электродной функции (например, щелочная ошибка — отклонения при высоких значениях pH) послужило толчком к поискам стеклянных электродов, обратимых к другим ионам. Обзор теоретических и экспериментальных исследований в этой области можно найти в ряде прекрасных статей [1—6] и монографий [7—10]. В этой главе рассмотрены лишь работы, появившиеся в последние годы, что согласуется с изложением материала в других главах, а также с объемом книги. [c.267]

Чтобы иметь возможность получить условные значения pH или активности ионов водорода по величине э. д. с. этого элемента необходимо только выбрать значение Е° + Ед, которое мы будем называть стандартным потенциалом элемента. Однако эта процедура оказывается непрактичной при современных измерениях pH, в частности, когда употребляется стеклянный электрод. Стандартный потенциал одного элемента может заметно отличаться от потенциала другого, совершенно идентичного по конструкции элемента и может также заметно изменяться во времени. Следовательно, предпочтительно повторять определения ° + д через небольшие промежутки времени. Эта стандартизация достигается с помощью измерения Es — э. д. с. элемента (1) со стандартным раствором (ран которого обозначен pHs), заменяющим раствор х в элементе. Необходимая разность потенциалов получается затем из уравнения (HI. 4 ). [c.66]

В зависимости от цели применяют стеклянные электроды различных размеров и формы. Их используют для определения pH крови и других биологических жидкостей, для непрерывного измерения и записи на ленту самописца активности иона водорода в потоке растворов или для оценки pH в одной капле раствора или меньшем объеме. Наиболее часто применяемая форма стеклянного мембранного электрода изображена на рис. 11-3. Он представляет собой тонкостенный шарик, изготовленный из специального стекла, высокочувствительного к активности ионов водорода в растворе, припаянный к концу обычной стеклянной трубки. Внутри стеклянного шарика находится разбавленный водный раствор хлористоводородной кислоты, обычно 0,1 Р. В раствор хлористоводородной кислоты опущена часть серебряной проволоки, покрытая хлоридом серебра, остальная часть проволоки проходит через трубку, заполненную смолой, и создает электрический контакт с внешней цепью. Таким образом, стеклянный электрод включает в себя внутренний хлорсеребряный электрод сравнения, погруженный в разбавленный раствор хлористоводородной кислоты, заключенный внутри чувствительного к pH стеклянного шарика. Иногда используются другие внутренние электроды сравнения, включая каломельный электрод. [c.372]

Наличие щелочной ошибки у стеклянных электродов ранних конструкций привело к изучению влияния состава стекла на величину этой ошибки. В результате этих исследований были разработаны стекла, для которых член / o6(i/b/i/h) i в уравнении (17-19) стал настолько мал, что щелочная ошибка оказалась незначительной вплоть до pH 12. Другие исследования были направлены непосредственно на отыскание состава стекол, характеризующихся высоким значением этого члена, с целью создания стеклянных электродов для определения катионов, иных, чем ионы водорода. Для этого необходимо, чтобы активность ионов водорода а в уравнении (17-19) была пренебрежимо мала по сравнению со вторым членом, содержащим активность другого катиона bi. В таких условиях потенциал электрода не зависел бы от pH, но изменялся бы пропорционально рВ. [c.432]

Чтобы иметь возможность получить условные значения pH или активности ионов водорода по величине э. д. с. этого элемента необходимо только выбрать значение ° -ь д, которое мы будем называть стандартным потенциалом элемента. Однако эта процедура оказывается непрактичной при современных измерениях pH, в частности, когда употребляется стеклянный электрод. Стандартный потенциал одного элемента может заметно отличаться от потенциала другого, соверщенно идентичного по конструкции элемента и может также заметно изменяться во времени. Следовательно, предпочтительно повторять определения через небольшие [c.66]

Чаще всего нас интересует активность водородных ионов, или pH, а экспериментально можно найти только средний коэффициент активности как же коррелируют эти величины Удовлетворительной формулы, описывающей зависимость между рассчитанной активностью отдельного иона и величинами, находимыми на опыте, еще не получено. Обычно активность ионов водорода связывается со значением потенциала для водородного электрода (см. разд. 6 гл. II). Однако данные о потенциале водородного электрода редко используются при определении pH, так как этот метод неудобен. Как показывает тщательный анализ, при использовании соответствующим образом калиброванного рН-метра со стеклянным электродом удается получать величины, весьма близкие к истинным значениям pH для 0,1 Л/ раствора НС1 получается, например, величина pH 1,11. В повседневной практике за величину pH принимают соответствующие показания рН-метра. Если мы хотим определить величину рсН, то тогда необходимо найти значение —logYн+ что можно сделать на основании теории Дебая — Хюккеля или инымп методами. Иногда средние коэффициенты активности ионов находят в результате определения э. д. с. или других измерений, а затем сводят в таблицы. Однако при изучении какого-либо одного раствора подобные измерения проводят редко. [c.69]

Для измерения pH применяют электродные системы избирательного действия, ЭДС которых зависит от активности ионов водорода в анализируемом растворе. Это электродные системы со стеклянным индикаторным электродом и каломельным электродом сравнения. Потенциал стеклянного электрода является функцией pH анализируемой среды. Чувствительная часть стеклянного электрода изготовлена в виде стеклянной мембраны (шарика). Потенциал стеклянного электрода определяется измерением разности потенциалов между двумя сторонами мембраны, с одной стороны которой находится анализируемый раствор, а с другой — раствор с определенным значением pH. Определение pH воды высокой чистоты связано со значительными трудностями, так как в контакте с воздухом она может резко изменить свою характеристику, прежде всего за счет поглощения из воздуха оксида углерода или аммиака. С целью исключения этой помехи ВТИ разработана система измерения pH в лабораторных условиях, которая обеспечивает отсутствие загрязнения пробы углекислотой и другими газообразными примесями из атмосферы. Достигается это применением герметизированной проточной ячейки. [c.237]

Относительно высокая концентрация ионов НСО3 во внутреннем растворе гарантирует прямую связь между концентрацией СОг во внешнем растворе и активностью ионов водорода во внутреннем растворе. В качестве ион-селективного электрода на водородный ион используют обычный стеклянный электрод, а градуировка основана на уравнении Нернста. Измерение pH можно использовать и для определения других газов, таких, как 80г или N02. Подходящие химические реакции приведены в табл. 7.7-3. [c.498]

В заключение необходимо отаетить, что определенные нами константы являются концентрационными в том смысле, что они справедливы для ионной среды, в которой были получены экспериментальные данные, т.е. для раствора серной кислоты и сульфата калия с ионной силой, равной 0,6. Используемая в работе величина pH фактически является показателем активности ионов водорода, т.е. величиной, непосредственно сопоставимой с результатами измерений с помощью стеклянного электрода. В то же время другие члены в выраже-72 [c.72]

Кроме величины поляризации на скорость электродных процессов влияют некоторые другие факторы. Рассмотрим катодное восстановление ионов водорода. Если катод изготовлен из платины, то для выделения водорода с заданной скоростью необходима определенная величина катодной поляризации. При замене платинового электрода на серебряный (при неизменных прочих условиях) для получения водорода с прежней скоростью понадобится ббльшая поляризация. При замене катода на свинцовый поляризация потребуется еще большая. Следовательно, различные металлы обладают различной каталитической активностью по отношению к процессу восстановления ионов водорода. Величина поляризации, необходимая для протекания данного электродного процесса с определенной скоростью, называется перенапряжением данного электродного процесса. Таким образом, перенапряжение выделения водорода на различных металлах различно. [c.294]

Ионоселективный электрод состоит из мембраны, которая более или менее селективно реагирует на отдельные виды ионов и которая соприкасается с одной стороны с раствором, содержащим определяемый ион, а с другой стороны — обычно с раствором, содержащим ионы определенной активности и соприкасающимся с подходящим электродом сравнения. В качестве примера можно привести стеклянный рН-электрод, в котором мембраной является стекло, реагирующее на ионы водорода, а электроды сравнения — каломельный или хлорсеребряный электрод. [c.263]

Среди прямых методов определения коэффициентов активности наиболее важным является метод, основанный на определении электродвижущих сил. Остановимся еа нем -коротко Определение коэффициентов активности методом электродвижущих сил — прямой метод, так как потенциалы электродов зависят от активности ионов, паходящихся в растворе. Например, цепь Pt(H2) IНС11 Ag I Ag, которую используют для определения коэффициентов активности НС1, содержит один электрод, обратимый к иону водорода, а другой — к иону хлора. [c.92]

Из выражения (350) и (351) видно, что потенциал водородного электрода определяется не только активностью водородных ионов, но и парциальным давлением водорода. Следовательно, водородный электрод (так же как и другие газовые электроды) оказывается более сложным, чем электроды первого или второго рода, потенциалы которых зависят непосредственно от активности одного сорта ионов. Согласно определению условной шкалы электродных потенциалов, стандартный потенциал водородного электрода е г+ Н2 при всех температурах принят равным нулю, поэтому вместо (350) можно написать [c.164]

Определение коэффициентов активности методом электродвижущих сил — прямой метод, так как потенциалы электродов зависят от активности ионов в растворе. Нанример, цепь Pt(H2) НС1 ( Ag I, Ag, которую используют для определения коэффициентов активности НС1, содержит один электрод, обратимый к иону водорода, а другой — к иону хлора. [c.33]

Величина ан в уравнении (П.15) —это активность ионов водорода в растворе х, а i— активность ионов хлора в растворе КС1, находящегося в контакте с каломельным электродом. Следовательно, снаа не поддается прямому измерению и не может быть прлучен из уравнений (II. 15) или (II. 15 )- Точное определение faii требует не только данных по диффузионным потенциалам, но и по коэффициентам активности С1" в 0,1 н. растворе КС1. Не существует совершенно строгих способов определения ни одной из этих величин. Однако, если сохраняется постоянным при переходе от одного измерения к другому и ее величина объединена с другими постоянными слагаемыми уравнения (II. 15 , мы получим при 25° С [c.32]

Эти выводы были использованы для разработки метода стандартных добавок, согласно которому стандартный раствор NaF добавляют к анализируемому раствору и измеряют потенциал фторидного электрода после введения каждой добавки. При сведении к минимуму изменения факторов, оказывающих влияние на коэффициент активности фторида, например, ионной силы раствора и диффузионного потенциала, зависимость потенциала электрода от концентрации фторида подчиняется уравнению Нернста. В кислых растворах можно определять общую концентрацию фторида (свободного и связанного в недиссоциированные частицы) при условии, если активность ионов водорода остается неизменной, в растворе отсутствуют другие фторидные комплексы, кроме соединений фторида с водородом, и концентрация несвязанного фторида достаточна для его определения. Метод подробно описан в оригинальной работе. Рассмотрена возможность определения фторида в растворах, содержащих различные неорганические ионы. В присутствии металлов, мешающих определению фторида, поскольку они связывают последний в прочные комплексы (например, А13+, иоГ, Fe введение HsP04 оказывается [c.355]

Если активность ионов водорода в одном из растворов, например ян , известна, то возможно определение активности другого раствора ан . Так как сопротивление стеклянной пленки достаточно велико, измерение ЭДС цепи со стеклянным электродом требует чувствительного прибора (электрометра). Стеклянный электрод обладает рядом преимуществ перед водородным и хпнгидроииым и может быть использовап в широком диапазоне pH. Он пе отравляется и па него не действуют окислители и восстановители. Работа с иим не требует введения посторонних веществ (например, водорода, хингидрона). [c.163]

Другие методы определения конечной точки. С первого взгляда могло бы показаться, что непосредственное измерение потенциала электрода (аналогично измерениям pH) может быть легко использовано для определения рМ в процессе титрования ЭДТА. К сожалению, многие металлические электроды не являются обратимыми, особенно при крайне низких концентрациях соответствующих ионов металлов (для переходных металлов обратимость не наблюдается даже при сравнительно высоких концентрациях ионов этих металлов). Часто мешают не только малые плотности токов обмена, но также побочные электродные реакции, приводящие к возникновению смешанного потенциала (раздел 15-10). Это особенно относится к наиболее активным металлам в растворах их ионов с очень низкими концентрациями в этом случае металлы имеют высокие восстановительные потенциалы и определение сталкивается со множеством помех. В частности, мешающее действие часто оказывает выделение водорода. [c.264]

Нормальные потенциалы. Для определения значения потенциала используют метод, основанный на сравнении потенциала одного электрода с потенциалом другого. В качестве эталона выбирают нормальный водородный электрод, представляющий собой платиновую пластинку, покрытую платиновой чернью, насыщенной водородом при нормальном атмосферном давлении и погруженной в раствор с активностью водородных ионов, равной 1 г-экв. Водород, адсорбированный платиной, ведет себя по отнощеиию к водородным ионам в растворе так же, как металлический электрод по отношению к своим ионам. Установившееся равновесие соответствует уравнению На ill ЗН" - -2 - Потенциал водородного электрода условно принимают равным нулю, а любому другому электроду, измеренному по отношению к нему, приписывают потенциал, равный э. д. с. гальванического элемента. Нормальным электродным потенциалом Eq называется потенциал электрода, погруженного в раствор соответствующей соли с активностью ионов в 1 г-экв, измеренный относительно нормального водородного электрода. [c.429]

Медь в присутствии ионов меди или цинк в присутствии ионов цинка или любой элемент в присутствии его ионов называется электродом. Очевидно, чтобы вообще получить потенциал, который можно было бы измерить, необходимо иметь два электрод или полуэле-мента, соединенных вместе. Возникает вопрос какая доля общего напряжения элемента Даниэля получается от цинкового электрода и какая — от медного Истинная величина напряжения таких отдельных электродов не может быть измерена, но принято следующее условие. Водородный электрод принят в качестве стандартного и определен как элемент, обладающий нулевым напряжением при единице активности водородных ионов и при давлении газообразного водорода в 760 мм ртутного столба при любой температуре. Водородные ионы и водородный электрод будут детально рассматриваться в специальной главе. Тогда напряжение всех других электродов (элементов, находящихся в контакте с раствором своих ионов) дается по огношению к стандартному водородному электроду, для которого, как указано, принято нулевое напряжение. Каждый элемеаят имее1 свой нормальный электрод, состоящий из вещества в стандартном состоянии, находящегося в растворе своих ионов при активности, равной единице, и при 25°С. [c.116]

В качестве примера рассмотрим опытную установку, показанную на рис. 6. В одном из сосудов (слева) находится цинковая палочка, погруженная в раствор сернокислого цинка, а в другом — покрытая платиновой чернью платиновая пластинка, погруженная в раствор разбавленной серной кислоты и омываемая струей водорода. Подобный электрод обладает вполне определенным потенциалом, и притом характерным для водорода. Поэтому он называется водородным электродом. (Простейшая форма водородного электрода, применяющаяся для различных целей, изобрашена на рис. 7.) Разность потенциалов между цинковым и водородным электродами можно легко измерить. Она равна, если пренебречь диффузионным потенциалом (который при надлежащей постановке опыта в большинстве случаев можно свести практически к ничтожной величине ), разности 2п РДР разность потенциалов между цинковой палочкой и раствором сернокислого цинка, а Е — разность потенциалов между водородным электродом и раствором серной кислоты. Последнее справедливо ввиду того, что, кроме трех мест соприкосновения I раствор 2п804 раствор Н28041 Нг), в цепи нигде нет скачкообразного падения потенциала. Если условия опыта подобрать так, чтобы активность ионов 2п" в рас- [c.47]

Если в раствор, содержащий равные единицы активности (V 5 доп. 26) окислителя и восстановителя, опустить платиновую пластинку н сочетать такой электрод с водородным (рис. У-34), то может быть определен нормальный окислительно-восстановительный потенциал (Ео) данной системы. Потенциал этот (для установления которого существуют и другие методы) характеризует относительную — по сравнению с водородом в стандартных условиях — тенденцию данного окислителя к присоединению электронов или восстановителя к их отдаче. При положительном знаке потенциала система имеет преимущественно окислительный, при отрицатель- д ном — преимущественно восстановительный характер. Например, нормальные потенциалы си- -0,4 стем р2 + 2е = 2Р и Нг + 2е = 2Н равны соот ветственно +2,87 и —2,25 в. Следовательно, у мо лекулы р2 сильно выражена окислительная тен-денция, а у иона Н — восстановительная. [c.293]