Методы и приборы для анализа состава и измерения параметров веществ общие сведения. Классификация методов и приборов для анализа состава и измерения параметров веществ

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Поскольку абсолютную величину электродного потенциала практически определить нельзя, измеряют его относительное значение, для чего составляют гальванический элемент из измерительного (индикаторного) электрода, анализируемой среды и вспомогательного (в литературе встречается термин «сравнительный» электрод) электрода. Схематическое изображение такого элемента: измерительный электрод — анализируемая среда — вспомогательный электрод.

В отличие от индикаторного электрода, потенциал которого функционально связан с активностью контролируемых ионов, потенциал вспомогательного электрода должен всегда оставаться постоянным. Такой гальванический элемент называется в дальнейшем измерительной ячейкой для потенциометрических измерений.
ЭДС измерительной ячейки равна алгебраической сумме потенциалов индикаторного и вспомогательного электродов-
(7)
где ; и — потенциал соответственно измерительного и вспомогательного электродов.
Если известны нормальный потенциал индикаторного электрода и потенциал вспомогательного электрода , то формула (7) однозначно определяет активность ионов по измеренному значению ЭДС измерительной ячейки.
В качестве вспомогательных электродов обычно применяют хлорсеребряный и каломельный.
Хлорсеребряный электрод изготовляют из серебряного стержня, на поверхности которого осаждают слой малорастворимой соли AgCl. При погружении в раствор, содержащий ионы Сl, электрод приобретает потенциал, величина которого является функцией активности ионов хлора. Наиболее распространены хлорсеребряные электроды с 3,5 н. и с насыщенным раствором КСl.
Промышленный хлорсеребряный электрод (рис. 1) имеет пластмассовый корпус 1, в котором находится серебряный контакт 2. Полость вокруг контакта заполнена кристаллическим хлористым серебром. В качестве препятствия для диффузии хлористого серебра из электрода в раствор применена пористая перегородка в виде прокладки 3 из фильтровальной бумаги, зажатой капроновой шайбой 4. Хлорсеребряный электрод укреплен в дне сосуда для раствора хлористого калия. Во избежание высыхания электрода и попадания в него воздуха во время хранения и транспортирования в отверстие втулки 5, прижимающей шайбы 4, залит раствор хлористого калия и вставлена резиновая пробка 6. Электрод снабжен колпачком 7, в который также залит раствор хлористого калия.
Рис. 1. Промышленный хлор-серебряный электрод
Рис. 2. Каломельный электрод
Рис. 3. Стеклянный электрод
Каломельный электрод (рис. 2) представляет собой сосуд 2, на дне которого находится слой 5 чистой металлической ртути, покрытой слоем 4 малорастворимой пасты каломели (Hg₂Cl₂). Остальная часть сосуда заполнена раствором 3 хлористого калия. Для контакта с ртутью в дно сосуда впаяна платиновая проволока 6. Равновесный потенциал этого электрода зависит только от активности ионов хлора в растворе, которая определяется главным образом концентрацией хорошо растворимой соли КСl. Чаще всего в практике потенциометрических измерений используют каломельные электроды с насыщенным раствором хлористого калия, так как в этом случае легко поддерживать постоянную концентрацию ионов хлора.
Известно большое число конструкций каломельных электродов, характеризующихся различными технологическими и эксплуатационными параметрами. Во всех конструкциях каломельных вспомогательных электродов контакт их с контролируемым раствором осуществляется через раствор хлористого калия, образующий электролитический контакт. В месте соприкосновения контролируемого раствора с электролитическим контактом устанавливают пористые перегородки 1, через которые раствор хлористого калия постепенно просачивается в контролируемый раствор. Электрод закрыт пробкой 7.