Потенціометричний метод

Принцип методу. Потенціометричне визначення рН зі скляним електро­дом ґрунтується на тому, що зміна рН розчину на одиницю приводить до змі­ни електродного потенціалу Е на 58,16 мВ за 20 °С відповідно до рівняння Нернста:

Е=Е^о+58,16 lg [Н⁺], (1.4)

де Е^о — нормальний потенціал скляного електрода (мВ), що залежить від властивостей скла, з якого виготовлено електрод.

У зв'язку з цим щоразу перед вимірюванням рН прилад зі скляним інди­каторним електродом та хлоросрібним електродом порівняння, який має ста­лий потенціал за певної температури, треба калібрувати за буферними роз­чинами з відомими значеннями рН.

Слід пам'ятати, що скляним електродом вимірюють не концентрацію, а активність іонів водню, яка пов'язана з їх концентрацією рівнянням

а_н+= f_н+ [Н⁺], (1.5)

де f_н+ — коефіцієнт активності іонів водню.

Коефіцієнт активності f_н+ залежить від іонної сили µ розчину. Іонну силу у природних водах створюють практично тільки головні іони (сольові компоненти), оскільки їх концентрація значно вища за концентрацію іонів біоген­них елементів, мікроелементів та органічних сполук. Іонну силу природної води обчислюють за рівнянням:

µ = ½ ∑С_і Z_і²,

де Сі , Zі — відповідно концентрації (моль/дм³) і заряди головних іонів (катіо­нів та аніонів).

За відомою іонною силою досліджуваної води, яка як правило не переви­щує 0,1 (табл. 1.1), знаходять f_н+. Точну концентрацію іонів водню обчислю­ють за рівнянням:

[Н⁺] = 10^-рН-рfн+ (моль/дм³),

де рf_н+ = - lg f_н+

Таблиця 1.1. Коефіцієнти активності іонів водню за різних

Значень іонної сили

Іонна сила µ	0,005	0,001	0,0025	0,005	0,01	0,05	0,10
Коефіцієнт активності fн+	0,975	0,967	0,950	0,933	0,914	0,860	0,830
рfн+	0,011	0,015	0,022	0,030	0,039	0,066	0,081

Коефіцієнти активності для проміжних значень іонної сили знаходять екс­траполяцією.

Результат вимірювання рН залежить від температури води. У сучасних рН-метрах передбачено автоматичну або ручну температурну компенсацію, яка усуває похибки, пов'язані зі зміною температури досліджуваної проби во­ди.

Потенціометричному визначенню рН не заважають кольоровість і каламут­ність води, наявність у ній суспендованих речовин, окисників та відновників, а також концентрація солей у пробі. Іноді помилки у вимірюванні рН трап­ляються за підвищеного вмісту солей натрію або за рН > 10. У таких випад­ках треба користуватись спеціальними електродами, які додаються до ком­плекту рН-метра.

Новий скляний електрод вимочують в 0,1 М розчині соляної кислоти не менш як 8 год. Електрод зберігають зануреним у дистильовану воду. Якщо на електроді утворилася плівка сторонніх речовин, то її видаляють за допомогою м'якого ватного тампона, змоченого мийним засобом або органічним розчин­ником, після чого ретельно промивають дистильованою водою.

Хлоросрібний електрод порівняння заповнюють і періодично доливають насиченим розчином хлориду калію. Всередині електрода завжди мають бути кристали хлориду калію.