29. Потенциометрические анализаторы pH-метры.
Принцип действия потенциометрических анализаторов, относящихся к электрохимическим средствам измерений, основан на измерении потенциала электрода, размещенного в электролите, по которому определяется концентрация определяемого компонента анализируемого вещества.
В силу того, что электродный потенциал непосредственно измерить нельзя, его измеряют косвенным путем по ЭДС гальванического элемента, составленного из измерительного (индикаторного) электрода и сравнительного (вспомогательного или опорного) электрода. Оба электрода погружены в исследуемый электролит, например, анализируемую жидкость, протекающую через ячейку. Потенциал измерительного электрода Еи изменяется при изменении концентрации ионов в анализируемой среде, а потенциал сравнительного электрода остается постоянным, так как он не зависит от концентрации ионов в анализируемой среде. ЭДС такого гальванического элемента Е определяется разностью потенциалов измерительного и сравнительного электродов: Е = Еи - Еср,
Где Е – ЭДС гальванического элемента, В; Еи – потенциал измерительного электрода, В; Еср – постоянный потенциал, В.
В потенциометрии при создании гальванических элементов и электродов используются следующие потенциалы: электродный, возникающий при погружении металлических электродов в раствор их ионов; мембранный, возникающий на мембранах, обладающих селективной проницаемостью для одного типа ионов (полупроницаемые мембраны) и разделяющих два одинаковых раствора, содержащих эти ионы в различных концентрациях; окислительно-восстановительный (редокс-потенциал), устанавливающийся на инертных металлических электродах, помещенных в раствор окислительно- восстановительных веществ; диффузионный, возникающий в месте контакта двух растворов одного и того же вещества, обладающих разной концентрацией, или между двумя растворами разных веществ.
рН – это кислотность среды ( 0 -14 ), меньше 7 кислотная , больше 7 щелочная.
Для определения величины pH существуют два основных метода:
1)колориметрический - основан на изменении окраски индикатора, добавленного к исследуемому раствору, в зависимости от величины pH.
2) потенциометрический - основан на измерении ЭДС электродной системы, состоящей из индикаторного электрода и электрода сравнения. Электрод сравнения иногда называют вспомогательным электродом.
При этом значения концентраций, измеряемых потенциометрическими
анализаторами, составляют 10-2—10-7 г-ион/л.
30. Электролизные анализаторы.
Получение измерительной информации этими анализаторами соответственно базируется на определении в специальных электролитических ячейках зависимости между силой тока и напряжением, силой тока и количеством электричества. Электролизные анализаторы различных типов и конструкций находят широкое применение в лабораторных анализах жидкостей и газов. Гальванические газоанализаторы используются для измерения концентрации кислорода в различных многокомпонентных газовых смесях. Диапазоны измерений от 0—0,001 до 0—0,02% об. Классы точности 5—10, Время реакции 0,5—3 мин. При больших, чем приведенные, концентрациях кислорода статическая характеристика гальванических газоанализаторов становится нелинейной. В гальванических газоанализаторах имеется гальванический элемент (электролитическая ячейка) с щелочным электролитом и двумя электродами: свинцовым анодом и серебряным катодом. Катод располагается в электролите в полусмоченном состоянии. Разность электродных потенциалов указанных электродов определяет потенциал,
приложенный к электролитической ячейке, так как в данном случае в данной ячейке имеется внутренний источник электрической энергии. Электролит предварительно насыщается анализируемым газом. Сигналом такого газоанализатора является ток, протекающий между электродами по внешней цепи и определяемый электрохимической реакцией деполяризации катода. Частично погруженный в электролит серебряный электрод обеспечивает процесс переноса кислорода за счет его ионизации на границе раздела трех фаз (электролит — электрод—анализируемый газ) из газовой фазы в электролит.
Действие деполяризационных газоанализаторов, обычно используемых для измерения концентрации кислорода, основано на деполяризации кислородом поляризованного электрода электролитической ячейки, между электродами которой приложена некоторая внешняя разность потенциалов. Деполяризационные газоанализаторы кислорода имеют диапазоны измерений от 0—0,01 до 0—10% об., классы точности 5—10, время реакции 1—1,5 мин.
Здесь электролит насыщается газом при движении последнего по винтовому каналу и транспортируется в верхнюю часть абсорбера, где размещены золотые электроды электролитической ячейки: анод , представляющий собой проволоку, и катод , выполненный в виде пластины, изогнутой гармошкой. К электродам приложено поляризационное напряжение от стабилизированного источника (1,95 ± 0,2) В. При поступлении к катоду растворенного в электролите кислорода этот электрод частично деполяризуется, что вызывает появление тока во внешней цепи, значение которого пропорционально концентрации кислорода в анализируемом газе. Ток преобразуется преобразователем в унифицированный сигнал, воспринимаемый потенциометром.