27

Laboratoria Chemii Fizycznej

ĆWICZENIE NR 54

TEMAT: Skalowanie elektrody szklanej

Piotr Tylak

Data: 2.06.2009r.

Godziny zajęć: 12:15 - 16:15

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zakresu aktywności jonów wodorowych w roztworze (zakresu pH roztworu), dla którego potencjał elektrody szklanej zmienia się prostoliniowo.

Wstęp teoretyczny:

Do wyznaczania pH mogą służyć półogniwa:

-wodore

-tlenkowe (antymonowe,irydowe)

-chinhydronowe

W praktyce najczęściej stosowana jest elektroda szklana należąca do grupy półogniw specjalnych (membranowych)

Siła elektromotoryczna SEM ogniwa pozwala oznaczyć pH roztworu. Zasada elektronicznego pomiaru wartości pH jest następująca. Zanurzenie elektrody pomiarowej do zakwaszonego roztworu wodnego powoduje powstanie siły elektromotorycznej (SEM) między tą elektrodą i roztworem, a wartość SEM jest bezpośrednią miarą koncentracji jonów wodoru.

Elektroda pomiarowa składa się z rurki szklanej, zwanej elektrodą szklaną (jej potencjał jest funkcją liniową pH), i z zawartego w niej roztworu standardowego. Do prawidłowego pomiaru SEM potrzebny jest jeszcze potencjał odniesienia. Do tego służy następna zanurzona elektroda. Ze względu na materiał, jakiego się używa na tę elektrodę, jest ona nazywana elektrodą kalomelową (elektroda o stałym, niezależnym od pH potencjale). Elektrody szklana i kalomelowa, tzn. elektrody pomiarowa i odniesienia, tworzą wspólnie łańcuch pomiarowy do wzmacniacza pomiarowego pH.

Potencjał elektrody szklanej E_szkl określany jest wzorem:

E⁰_szkl jest potencjałem standardowym elektrody szklanej, który zależy od jej budowy, a przede wszystkim szkła, z którego zbudowano elektrodę i dlatego może zmieniać się w czasie.

Mierniki stosowane do pomiarów, nazywane pehametrami, są wyskalowane bezpośrednio w jednostkach pH. Ze względu na zmienność potencjału standardowego elektrody szklanej E⁰_szkl, pehametry wymagają kalibrowania przy pomocy roztworów buforowych o stałym pH.

Wyniki pomiarów:

VNaOH (ml)	pH buforu	pH zmierzone	VNaOH (ml)	pH buforu	pH zmierzone

Wykres:

Wnioski:

Z analizy wykresu wynika, że zakres aktywności jonów wodorowych w roztworze (zakresu pH roztworu), dla którego potencjał elektrody szklanej zmienia się prostoliniowo, kończy się przy pH równym 9,5. Powyżej tej wartości roztwór jest na tyle alkaliczny że istnieje możliwość zmiany właściwości szkła co powoduje zakłócenia liniowej zależność potencjału od pH buforu , podobne zakłócenia mają miejsce przy pH < 3,29. Wynika z tego, że elektroda szklana nie powinna być stosowana zarówno dla roztworów silnie kwasowych jak i mocno zasadowych.

---