Опис приладу «рН-метр учбовий»

Будова рН-метра та його конструктивні особливості. Цей прилад, зовнішній вигляд та органи керування якого зображено на рис. 5.1 і 5.2, призначений для вимірювання активності іонів водню й температури розчинів, які потрібно дослідити.

Рис. 5.1

Зовнішній вигляд

рН-метра

Конструктивно прилад виготов­лено у вигляді переносного прист­рою з автономним живленням і циф­ровим рідиннокристалічним індика­тором. У верхній частині корпусу розташовані два гнізда для з’єднан­ня з датчиками pH і температури. У нижній частині корпусу знаходиться відсік для встановлення елементу живлення типу «Крона» або іншого з напругою 9 В. З лівого боку на кор­пусі розташовані кнопки вимикання живлення й вибору режимів роботи.

Для проведення калібрування рН-метра з правого боку містяться отвори під викрутку. Датчик температури розташований у циліндри­чному фторпластиковому корпусі пристрою. Як датчик температури використовується скляний комбінований електрод типу ЕСК – 10601/7. У верхній частині електрода під захисною поліетиленовою трубкою знаходиться отвір для заливання електроліту.

Технічні характеристики рН-метра

Діапазон вимірювання рН …………………………………………… 1-12 рН

Розчин-електроліт хлорного калію з концентрацією……………….. 3 мол/л

Точність вимірювання………………………………………………… 0,01 рН

Похибка вимірювання рН без урахування компенсації:

в діапазоні +20...+30 °С................………………………… не більше, ніж ±0,1 рН

в діапазонах +15...+20 °С і +30...+40 °С………………… ....не більше, ніж ±0,2 рН

в діапазонах +5...+ 15 °С і +40...+45 °С …………………….не більше, ніж ±0,3 рН

Діапазон вимірювання температури розчинів………………………... 0 °С...+50 °С

Похибка вимірювання температури…………………………. не більше, ніж ±1 °С

Рис. 5.2

Будова й розташування органів керування рН-метра:

1 – корпус рН-метра; 2 – датчик температури; 3 – дат­чик рН; 4 – потенціометри для калібрування: а) зміщення нуля, б) рН, в) температури; 5 – кнопка вимикання приладу;

6 – кнопка для зміни режимів вимірювання

Підготовка приладу до роботи. Перед початком роботи не­обхідно переконатися у наявності електроліту в електроді, відсутно­сті смужки, що використовується під час консервування приладу, та відсутності механічних пошкоджень електрода й з’єднувального кабелю. Потім робочу мембрану електрода потрібно опустити в роз­чин соляної кислоти концентрацією 1 моль/л і витримати не менше 8 годин. Перед початком вимірювань необхідно зняти пробку зі злив­ного отвору. Рівень електроліту в електроді повинен перевищувати рівень рідини у вимірювальній склянці.

Після цього переходять до наступного етапу – калібрування приладу.

Примітка 5.1. Підготовка приладу до роботи та його калібру­вання проводиться навчально-допоміжним персоналом у відповід­ності до рекомендацій, наведених в інструкції (технічному паспорті) до приладу.

Примітка 5.2. Значення рН залежить від температури розчину.

Калібрування приладу. Загальні відомості про буферні роз­чини. Для калібрування рН-метра необхідно підготувати два еталон­них буферних розчини: рН = 1,65 і рН = 9,18. Калібрування потрібно проводити при температурі розчинів +25 ± 3 °С. Під час перемішу­вання розчинів забороняється доторкатися скляним електродом до стінок вимірювального стакана.

Увімкнути прилад і встановити режим вимірювання рН. З’єднати електрод із відповідним гніздом на корпусі приладу й опустити його в розчин із рН = 1,65, потім перемішати розчин і витримати 2-3 хви­лини. Регулювальним гвинтом потенціометра (поз. 4а), встановити покази приладу на позначці «0,00». Промити електрод дистильова­ною водою, висушити фільтрувальним папером і помістити його в розчин із рН = 9,18. Потім перемішати рідину і зачекати 2–3 хви­лини. Поступово обертаючи гвинт потенціометра (поз. 46), встано­вити на індикаторі покази «7,53». Якщо використовується буферний розчин із рН = 1,68, то необхідно встановити покази «7,5». Потім, обертаючи гвинт (поз. 4а), встановити покази приладу на позначці «9,18». Після цього потрібно перевірити покази приладу у будь-якому з розчинів у діапазоні від 1 до 12 рН. При відхилені показів більше, ніж на ±0,05 рН, калібрування приладу слід повторити.

Установити режим вимірювання температури, з’єднати датчик температури з відповідним гніздом і опустити датчик та еталонний електрод температури у ємність із водою, в якій проводиться вимі­рювання.

Розведення розчину не впливає на його рН, оскільки він зале­жить лише від співвідношення концентрації солі (С_солі) та кислоти (С_{кислоти}) і не залежить від ступеня розведення, що підтверджується формулою:

pH = рК_{кислоти}+ (5.6)

де

рК_{кислоти}=-lgК_дис.. Якщо С_{кислоти}=С_{солі ,} то рН=рК_{кислоти}

Зміна співвідношення концентрацій кислоти та її солі дає змогу приготувати буферні розчини із заданими значеннями рН. Для луж­ного буферного розчину рН обчислюють із рівняння:

рН = 14 - рК_осн - ; _РН=14-рК_осн-lg (3.7)

Найважливішою характеристикою буферного розчину є його буферна ємність, що визначається кількістю кислоти або лугу, яку потрібно додати до 1 л цього розчину для зміни показника рН на одиницю об’єму. Максимальну ємність мають концентровані розчи­ни з однаковими концентраціями кислоти (лугу) та солі.