pH-метр, иономер, ионометрия
Предлагаем к поставке широкий выбор аналитических приборов : рН-метров и иономеров.
Водородный показатель pH (potentia Hydrogeni) – отражает степень активности ионов водорода в растворе. Чистая вода H2O имеет нейтральный кислотно-щелочной баланс – в ней концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов ([H+] =[OH-]) . В кислом растворе - больше концентрация ионов водорода ([H+]>[OH-]), в щелочном растворе - больше концентрация гидроксид-ионов ([H+]<[OH-]).
Концентрация ионов водорода в чистой воде (нейтральной среде) при температуре 25°С равна 10-7 моль/литр – не очень удобно пользоваться такими единицами измерения. Поэтому ввели водородный показатель pH, который равен десятичному логарифму со знаком минус от концентрации: pH = - lg [H+].
Для нейтрального раствора pH = -lg [10-7] = 7,
для кислого раствора pH > 7, для щелочного раствора pH < 7.
При повышении температуры нейтральный pH становится больше 7.
Для температурной компенсации используется датчик температуры.
Принцип действия pH-метра основан на измерении ЭДС электродной системы, пропорциональной водородному показателю.
Как выбрать иономер?
1. Не обязательно покупать специализированный прибор, чтобы заняться ионометрией! Достаточно приобрести электронный вольтметр с подходящим входным сопротивлением. (О том, как сделать правильный выбор читай пункт 2.) Однако, работая с вольтметром, вы лишаетесь многих удобств, которые предоставляет специализированный прибор - иономер. Использование иономера позволяет, например, не строить на миллиметровой бумаге градуировочных графиков, так как все градуировочные характеристики, необходимые для последующих расчетов, хранятся в памяти прибора. Некоторые иономеры позволяют выводить результаты анализа разными способами исчисления концентрации, такими как в мг/л, pX, M. Из этого следует, что если появляется необходимость провести испытания какого-либо прибора, то можно воспользоваться обычным электронным вольтметром. Массовые же ионометрические анализы целесообразно производить специализированным прибором.
2. Самая важная характеристика прибора - входное сопротивление, так как она определяет точность измерения потенциала! Приближенные расчеты просты. Точность измерения потенциала испытуемого электрода зависит от входного сопротивления прибора и сопротивления электрической цепи, которую составляют индикаторный электрод, электрод сравнения и анализируемый раствор. Относительная погрешность измерения потенциала вычисляется следующим образом:
= (r /(R+r)) 100%, где
R - входное сопротивление прибора;
r - сопротивление внешней электрической цепи.
Так как сопротивление индикаторного электрода, как правило, существенно больше сопротивления электрода сравнения и сопротивления раствора, то r является сопротивлением испытуемого индикаторного электрода. Расчеты показывают, что если ориентироваться на стеклянный электрод, как самый высокоомный, то измерения с его помощью в диапазоне потенциалов 0-1000 мВ и точностью 0.1 мВ должно проводиться прибором с входным сопротивлением >1012Ом. Для справки следует упомянуть о том, что сопротивление стеклянного электрода составляет 10-100 МОм.
3. Не вызывает сомнения, что лучше иметь прибор с дискретность измерения потенциала 0.1 мВ, хотя реальная погрешность измерения потенциала у приборов обычно бывает выше в 2-3 раза. Выбирая такой прибор, прежде всего, достигается цель повышения точности анализа. Менее значительным, но не бесполезным, преимуществом является то, что большая дискретность позволяет более точно определить момент стабилизации потенциала для вялой динамики. Однако, не всегда выбирая прибор поточнее, можно достичь лучшей точности анализа. Например, использование точного прибора для работы в полевых условиях не приносит ощутимых выгод так, как из опыта проведения таких работ известно, что погрешность определений составляет в лучшем случае 10-20%. Эта погрешность определяется главным образом причинами, не имеющими отношения к точности электрических измерений. Таким образом, в полевых условиях возможно использование прибора с дискретностью измерений 1мВ, что экономически целесообразней, так как чем точнее прибор, тем выше его цена.
4. Некоторые иномеры предоставляют возможность работы с градуировками, состоящими из нескольких экспериментальных точек. На первый взгляд кажется, что такой прибор позволяет без особых осложнений производить измерения в области малых концентраций, где градуировка нелинейна. Опыт показывает, что это не так! Поскольку нелинейность градуировки в области малых концентраций чаще всего вызывается растворением вещества мембраны электрода, то воспроизводимость градуировки зависит от многих параметров, таких как объем анализируемого раствора, режим перемешивания раствора и тд. Бывает и так, что параметры растворения невозможно контролировать. Таким образом, измерения в области малых концентраций требуют значительных усилий. В связи с этим напрашивается вывод о том, что лучше работать в области линейности градуировки. Обобщая, можно сделать вывод о том, что градуировка по нескольким экспериментальным точкам занимает более скромное место, чем это может показаться на первый взгляд.
