- •15. Теоретические основы фотометрического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода.
- •Основные методы фотометрических измерений Метод градуировочного (калибровочного) графика
- •16. Теоретические основы кондуктометрического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода
- •Эквивалентная электропроводность
- •Высокочастотное титрование
- •Кондуктометрический анализ
- •17. Теоретические основы потенциометрического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода Теоретические основы потенциометрии
- •Классификация электродов
- •Измерение эдс компенсационным способом
- •Элемент Вестона
- •Элемент Якоби-Даниэля
- •Измерение эдс некомпенсационным методом
- •Прямая потенциометрия
- •Индикаторные электроды для измерения рН раствора
- •Потенциометрическое титрование
- •18. Теоретические основы полярографического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода.
- •Iд ↑, следовательно с ↑
- •19. Теоретические основы хроматографического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода
- •Основные части газового хроматографа
- •Жидкостная хроматография (жх)
- •Ионообменная хроматография
- •Тонкослойная хроматография (тсх)
- •Развитие метода
- •20. Теоретические основы гравиметрического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода
Измерение эдс компенсационным способом
Для измерения ЭДС с высокой точностью используется компенсационный метод. Схема измерения ЭДС компенсационным методом представлена на рисунке.
Сущность метода заключается в том, что ЭДС изучаемого гальванического элемента сравнивается с источником напряжения АК, которое подводится к реохорду АВ, эта часть схемы называется большой цепью. На реохордной проволоке располагается подвижный контакт К, который движется по проволоке.
В малую боковую цепь включается исследуемый элемент Ех соединенный с гальванометром G, передвигая контакт К по реохорде находят такое положение, когда гальванометр показывает 0. Это соответствует уравнению:
(10)
является нестабильной величиной, так как со временем аккумулятор разряжается. Чтобы устранить зависимость от, в малую цепь параллельно изучаемому элементу включается нормальный элемент Вестона с точно известной величиной потенциала.
Кроме того схема дополнительно снабжена ключом KU, который поочередно замыкается на исследуемый элемент и элемент Вестона.
Переключив ключ на нормальный элемент Вестона и снова, передвигая по реохордной проволоке ключ К, находят его новое положение, соответствующее отсутствию тока в малой цепи. Для этого случая можно записать равенство:
(11)
Поделив уравнения (10) на (11), получаем:
(12)
ЭДС элемента Вестона постоянна и равна 1,018 В. Для вычисления неизвестной ЭДС – (ЕХ) достаточно знать соотношение отрезков АК / АК'.
Суть компенсации заключается в следующем:
- аккумуляторы и элементы малой боковой цепи подключаются таким образом, чтобы через участок АК ток проходил в противоположном направлении, передвигая контакт К мы компенсируем напряжение идущее от аккумулятора.
Преимуществом компенсационного способа измерения ЭДС является высокая точность и отсутствие ошибок, связанных с сопротивлением элемента или его поляризацией.
Элемент Вестона
Он представляет собой две стеклянные пробирки, соединенные между собой.
В одно колено помещается металлическая ртуть, затем сверху меркурсульфатная паста, которая готовится аналогично каломельной пасте. Во второе колено помещается амальгама кадмия содержащая 10–13% кадмия, сверху насыпаются кристаллы сульфата кадмия содержащие кристаллизационную воду.
Сосуд заполнен насыщенным раствором сульфата кадмия CdSO4. В нижнюю часть пробирок впаяны платиновые проволочки для контакта.
Элемент Вестона записывается следующим образом:
(–)Cd | CdSO4 || SO42-, Hg2SO4 | Hg (+)
В нем протекают реакции:
Cd0-2e Cd2+
Hg2SO4+2e 2Hg0+ SO42-,
Суммарная реакция:
Hg2SO4 + Cd0 2Hg0 + CdSO4
Элемент Вестона относится к нормальным элементам. Нормальными называются элементы, которые имеют постоянную не изменяющуюся во времени и практически независимую от температуры ЭДС.
Основным прибором, применяемым в потенциометрическом методе анализа, является потенциометр, схема которого представлена на рис. 5. В нем смонтирована вышеуказанная схема с выводом контактов для подключения испытуемого гальванического элемента, гальванометр G, нормальный элемент Вестона, аккумулятор, вместо реохордной проволоки в прибор вмонтирован магазин сопротивлений (11 штук). Первые 10 сопротивлений соединены при помощи одиннадцати контактов, образуя коммутатор потенциометра. Одиннадцатое сопротивление представляет собой проволоку одинакового сечения, намотанную на барабан, с подвижным контактом реохорда. Перед началом измерения гальванометр устанавливают на нуль, включив в малую цепь потенциометра элемент Вестона с помощью сопротивления R. Затем цепь переключают на исследуемый элемент и, регулируя R1 – R10 и, напоследок, R11 (самая точная настройка), вновь выводят стрелку гальванометра на нуль. Величину ЭДС считывают с показаний шкал коммутатора и реохорда.
Кроме потенциометров, в химических лабораториях используются ламповые вольтметры – рН - метры, например, рН - 340 – это самый распространенный в настоящее время прибор. рН - метры по сравнению с потенциометрами дают менее точные результаты. Примечательно, что эти приборы имеют огромное входное сопротивление порядка 1012 Ом.