Электрические манометры.

Среди электрических манометров получили распространение манометры сопротивления и ионизационные вакуометры.

Манометры сопротивления используются для измерения сверхвысоких давлений до 3000 Мпа.

Принцип действия основан на изменении сопротивления проводника при его деформации.

Ионизационные вакуометры. Трехэлектродная лампа, внутренняя полость которой сообщается с вакуумом. Электроды ионизируют молекулы газа. Широко не применяется.

Методы и приборы для измерения состава и свойств веществ.

Все методы начального анализа подразделяются на избирательные и неизбирательные.

К избирательным относятся такие, в которых датчик реагирует на анализируемый компонент и нечувствителен ко всем другим (более универсальны, но редки).

Неизбирательные чувствительны ко всем компонентам смеси. Эти методы используются для псевдобинарных смесей, в которых используется компонент, резко отличающийся по своим свойствам от всех остальных (эти методы значительно более точные).

Ионометрические анализаторы.

Принцип действия основан на измерении потенциала электрода, помещенного в раствор электролита. Используются для регулирования концентрации различных ионов (водорода, натрия, калия, хлора, кислорода), для измерения активности катионов в единицах pH.

Рассмотрим металлический электрод, помещенный в раствор, содержащий катионы: с поверхности электрода катионы металла переходят в раствор, но электрод имеет заряд «–», т.е. этот процесс происходит до состояния насыщения у поверхности электрода. Образуется двойной слой из определенных ионов и противоионов. На электроде происходит скачок потенциала, но он зависит от концентрации ионов, уже содержавшихся в растворе.

Работа изменения концентрации раствора вблизи поверхности электрода определяется:

R – универсальная газовая постоянная

T – температура

Т.к. каждый ион несет заряд, то А может быть выражена:

- равновесный скачок потенциала

Z – валентность

F – число Фарадея

Приравняв правые части, полуим:

При н.у. первое слагаемое постоянно и для водородного электрода = 0 – стандартный потенциал электрода. Тогда:

- уравнение Мернста.

В ионометрии используются электроды первого и второго рода.

Электроды первого рода.

Образованы металлом и его катионами, находящимися в растворе, т.е. этот электрод обратим относительно катионов. Используются в качестве измерительных.

Электроды второго рода.

Образованы металлом, его малорастворимой солью и анионами этой соли, находящимися в растворе. Потенциал в них зависит и от катионов и от анионов. Используются в качестве сравнительных.

Рассмотрим диссоциацию воды:

- ионное произведение воды

При н.у. для воды

- характеризует кислотные свойства раствора

- характеризует щелочные свойства раствора

Если рН = 7 – нейтральная среда

рН < 7 – кислотная среда

рН > 7 – щелочная среда

Измерительные электроды.

Используют ионоселективные электроды – стеклянные электроды.

Стекло – переохлажденная жидкость, состоящая из катионов щелочноземельного металла и анионов SiO₃.

Если тонкую пленку стекла поместить в раствор кислоты, то катионы Н⁺ этой кислоты из-за относительно высокой подвижности внедрятся в поверхность стекла и займут место щелочноземельного металла. Если тонкую пленк стекла поместить в щелочной раствор, то произойдет все наоборот.

Пусть а и в – проекции стеклянной пленки, разделяющие растворыис различными концентрациями Н⁺.

Если , то на поверхности а

на поверхности в

Рассмотрим процесс переноса Н⁺ из раствора вчерез стеклянную пленку.

На а: , т.е. окисляющая и восстанавливающая поверхности поменялись местами.

Общая работа:

Концентрацию раствора делают статичной, а растворявляется анализирующим, поэтому:

Достоинства: стеклянный электрод может использоваться во всем интервале рН, не подвергается коррозии, не пассивирует.

Недостатки: у стеклянного электрода высокое омическое сопротивление (сотни МОм).

Кроме стеклянных электродов в качестве измерительных используют ионо-селективные электроды с твердыми и жидкими мембранами. Их применяют для измерения активной концентрации ионов Li, Ca, K, Na.

Вкачестве сравнительных используют электроды второго рода.