FAQ
Что такое pH и что следует знать о измерении pH?
Как выбрать материал электрода для измерений редокса — золото, серебро или платину?
Платина является универсальным материалом для электродов; её применение невозможно лишь в крайне редких случаях. В среде озона (O3) или пероксида водорода (H2O2) платина действует как катализатор, поэтому при низких концентрациях не формируется потенциал, соответствующий O3 или H2O2, в составе композитного слоя. Кроме того, платина окисляется на воздухе — не говоря уже о сильных окислителях. В первом случае электрод показывает завышенное значение редокс-потенциала, а во втором — наблюдается эффект памяти. В обоих случаях отмечается замедленная реакция. Как правило, в условиях применения озона или пероксида платиновые электроды использовать нельзя. В указанных случаях можно применять золотые электроды; более того, потенциал золотых электродов выше, чем у платиновых, а золотые или серебряные электроды также имеют преимущества при очистке сточных вод, содержащих цианиды. Цианид оказывает слабое коррозионное воздействие на поверхность электрода, что способствует поддержанию её чистоты. Однако золото не следует использовать в кислых растворах с высоким содержанием хлора, поскольку золото образует с хлором комплексные соединения, что приводит к исчезновению измерительной чувствительности. Что касается конструкции и измерительного кабеля, то принципы, предъявляемые к измерению pH, также применимы и к измерению редокса: усилитель измерительной системы должен иметь высокое входное сопротивление — не менее 1012 Ом. Редокс-значения обычно отображаются в абсолютных или относительных единицах «мВ».
Что измеряет электрод REDOX/ORP и как это измеряется?
Редокс-электрод представляет собой электрод из драгоценного металла. Он используется для измерения потенциала, при этом сам не должен вступать в химические реакции, то есть должен быть устойчивым к химическим воздействиям. В данном случае в качестве материала могут применяться только такие драгоценные металлы, как платина, золото или серебро. В качестве сравнительного электрода, как и при измерении pH, применяется система Ag/AgCl. Если ввести платиновый игольчатый редокс-электрод в раствор, содержащий хлор, между поверхностью платиновой иглы и поверхностью раствора образуется межфазный слой, называемый «двойным электрическим слоем Гельмгольца». Этот межфазный слой выполняет функцию конденсатора: одна его обкладка соединена с платиновой иглой, а другая — как и в случае измерения pH — с сравнительным электродом. Этот конденсатор заряжается под действием электрохимической разности потенциалов между платиновой иглой и раствором. При этом потенциал раствора определяется логарифмическим отношением концентраций COX/CRED и суммарной разностью потенциалов всех ионов, присутствующих в воде.
Как образуется поляризационное сопротивление Rp?
Ионы являются носителями электрического заряда и переносят его на поверхность электрода. Когда площадь поверхности электрода слишком мала или концентрация ионов чрезмерно высока, процесс обмена зарядами не может протекать достаточно быстро, в результате чего на поверхности электрода образуется ионное облако, которое экранирует электрод. В случае постоянного тока начальный ток постепенно стремится к нулю. Поскольку при измерении электропроводности используется переменный ток, возникает лишь ограниченное дополнительное сопротивление.
Что такое pH и что следует знать о измерении pH?
В общем случае измерение pH используется для определения кислотно-щелочного состояния какого-либо раствора. При добавлении кислоты в воду её кислотность повышается, а значение pH снижается. При добавлении щёлочи в воду её щёлочность повышается, а значение pH — это единица, используемая для обозначения степени кислотности или щёлочности. Когда мы говорим, что молоко «прохладное» или что кислота «слабая», это не даёт чёткого представления о состоянии объекта, поскольку мы не указываем единицу измерения и конкретное значение. В то же время, если мы говорим, что температура молока составляет 10 °C, это уже точное утверждение. Точно так же, когда мы говорим, что pH слабой кислоты равен 5,2, это также является точным понятием.
Пожалуйста, оставьте сообщение для получения соответствующей информации, мы свяжемся с вами вовремя!
Что такое pH и что следует знать о измерении pH?
㈠ Измерение pH
Основные принципы измерения pH
Пожалуй, самым известным и древним методом измерения нулевого тока, применяемым для определения хода химических реакций, является pH-метрия.
Что такое pH и что следует знать о измерении pH?
Как правило, измерение pH используется для определения кислотно-щелочного состояния данного раствора.
При добавлении кислоты в воду её кислотность повышается, а значение pH снижается. При добавлении щёлочи в воду её щёлочность повышается, а значение pH — это единица, используемая для выражения степени кислотности или щёлочности. Когда мы говорим, что молоко «прохладное» или что кислота «слабая», это не даёт точного представления о состоянии соответствующих объектов, поскольку мы не указываем единицу измерения и конкретное числовое значение. Если же мы говорим, что температура молока составляет 10 °C, это уже чёткое и определённое утверждение. Точно так же, когда мы говорим, что pH слабой кислоты равен 5,2, это тоже чёткое и точное утверждение.
В мире существует множество кислот и щелочей с различной степенью кислотности и щёлочности. Например, соляная кислота является очень сильной кислотой, тогда как борная кислота — весьма слабая (её можно использовать для промывания глаз и ран).
Степень кислотности определяется главным образом тем, насколько полно ионы водорода диссоциируют в растворе. В сильных кислотах ионы водорода диссоциируют практически полностью, тогда как в слабых — лишь в незначительной степени. Соляная кислота является сильной кислотой потому, что хлор способствует почти полному выделению ионов водорода. Борная кислота, напротив, относится к слабым кислотам, поскольку ионы водорода диссоциируют лишь в очень малом количестве. Даже химически чистая вода содержит следы диссоциации: строго говоря, свободный протон существует лишь до тех пор, пока не образует гидратную структуру с молекулами воды.
Х 2 О+Х 2 О=Н 3 О + +ОН -
Поскольку концентрацию гидрония (H3O+) можно считать равной концентрации протона (H+), указанное уравнение можно упростить до следующей широко используемой формы:
Х 2 О=Н + +ОН -
Положительный ион водорода в химии обозначается как «ион H» или «ядеро водорода». Гидратированный ядеро водорода обозначается как «гидратированный ион водорода». Отрицательный ион гидроксида называется «гидроксид-ионом».
Используя закон действия масс, для диссоциации чистой воды можно определить и выразить равновесную константу:
|
К= |
Х 3 О + · ОХ — |
|
Х 2 О |
Поскольку вода диссоциирует лишь в крайне незначительной степени, молярная концентрация воды фактически является постоянной, и на основе константы равновесия K можно вычислить ионный произведение воды KW.
KW=K×H 2 O KW = H 3 О + ·ОН - =10 -7 ·10 -7 =10 моль/л (25℃)
То есть, для одного литра чистой воды при 25°C существует 10 -7 Мур H 3 О + Ионы и 10 -7 Мур ОН - Ион.
Чтобы избежать вычислений с использованием отрицательной степени концентрации ионов водорода, биолог Зёренсен (Soernsen) в 1909 году предложил заменить этот неудобный показатель логарифмом и ввёл понятие «pH». Математически pH определяется как отрицательное значение десятичного логарифма концентрации ионов водорода. То есть:
pH = -logH +
Строго говоря, эта формула игнорирует ионы водорода (H + ) и гидроксид-ионы (OH - ) взаимодействие, поскольку между ионами действуют электрические силы, которые заметно снижают их подвижность. Иными словами: эффективная концентрация (то есть активность) ионов водорода зависит также от всех остальных растворённых ионов.
Например: когда концентрация ионов водорода составляет 10 -1 При концентрации 1 моль/л теоретически значение pH должно составлять 1,0, тогда как мы измерили лишь 1,08. Это свидетельствует о том, что коэффициент активности f ≠ 1, а равен 0,823. Иными словами, точное определение pH должно быть следующим: pH
Измерение температурного коэффициента раствора:
Поскольку ионный произведение сильно зависит от температуры, нейтральная точка чистой воды распределяется следующим образом:
0℃ = pH
25℃ = pH
75℃ = pH
00℃ = pH
Кислоты и основания разбавляются водой, и, разумеется, для них также характерна указанная зависимость pH от температуры.
Для сильных кислот влияние самодиссоциации воды равно нулю, и значение pH определяется исключительно степенью диссоциации кислоты:
При 0℃ При 25℃ При 50℃
0,001 нГн 3,00 pH 3,00 pH 3,00 pH
0,1 н HCl 1,08 pH 1,08 pH 1,08 pH
В случае щелочных растворов указанные выше эффекты становятся весьма значительными. Это объясняется тем, что в таких условиях активность ионов водорода снижается, тогда как процесс самодиссоциации воды приобретает преобладающее значение.
При 0℃ При 25℃ При 50℃
0,001 н. NaOH 11,94 pH 11,00 pH 10,26 pH
Насыщенный известковый раствор ┄┄ 12,4 pH 11,68 pH
С практической точки зрения можно сделать следующие выводы:
При контроле pH в процессах необходимо одновременно учитывать температурные характеристики раствора; сравнение значений pH может проводиться только в том случае, если измеряемая среда находится при одинаковой температуре.
Как проводить измерение pH‑значения?
Практически каждый знает о методе измерения с помощью лакмусовой бумаги, которая меняет цвет в зависимости от значения pH. Например, в кислом растворе лакмусовая бумага окрашивается в тёмно-красный или светло-красный цвет, а в щелочном — в тёмно-синий или светло-синий.
Однако при использовании этого метода в слабых буферных растворах, а также в растворах, содержащих металлические ионы или органические соединения, наблюдаются значительные погрешности (до 2 единиц pH).
Для получения точного и воспроизводимого значения pH необходимо использовать потенциометрический метод измерения pH.
Предыдущая страница:
Следующая страница:
Контактный телефон
Адрес: проспект Хэпин, 336, район Учан, Ухань
Авторское право © Компания «Ухань Нэнши — аналитические датчики»
Лицензия на ведение бизнеса
SEO
Этот веб-сайт поддерживает двунаправленный доступ по протоколам IPv4 и IPv6.