8.8. Потенциометрический метод определения рН растворов.

Определение рН раствора этим методом сводится к установлению потенциала (е) электрода определения, погруженного в исследуемый раствор, и основано на зависимости его величины от значения рН. Величину электродного потенциала (е) электрода определения находят по ЭДС цепи, составленной из электрода сравнения (у него потенциал известен) и электрода определения. Например, составим электродную пару из хингидронного (индикаторного) и хлорсеребряного (сравнения) электродов (см. рисунок).

Характеристики элемента:

1. Схема элемента: Ag, AgCl / Cl¯ // Pt / H⁺, С₆Н₄О₂ , С₆Н₄О^2-

Для определения ЭДС необходимо выяснить, какой из этих электродов будет выполнять функцию катода, а какой – анода, т. е. на каком из электродов будет проходить процесс восстановления, а где будет проходить процесс окисления. Что бы это определить, нужно сравнить величины электродных потенциалов, используемых электродов, т. к. известно, что анод имеет мѐньшую величину электродного потенциала. Воспользуемся справочными данными (25^оС):

е^о_х.г. = 0,699 В

е _х.с. = 0,201 В

Для определения электродного потенциала электрода определения воспользуемся уравнением Нернста:

е _х.г. = е^о_х.г. + 0,059 lg a _H+ = 0,699 + 0,059 lg a _H+

Из уравнения следует, что е _х.г. значительно больше, чем е _х.с., поэтому хингидронный электрод будет катодом, а хлорсеребряный – анодом.

2. Электродная реакция:

На катоде: С₆Н₄О₂ + 2Н⁺ + 2ē ↔ С₆Н₄(ОН)₂ - процесс восстановления;

На аноде: Ag - ē → Ag⁺

Ag⁺ + Cl¯↔ AgCl

Ag + Cl¯- ē ↔ AgCl – суммарная реакция – процесс окисления.

Е = е_к - е_а = е_х.г.- е_х.с.

Е = 0,699 + 0,059 lg a _H+ - 0,201

Е = 0,699 - 0,059 рН - 0,201

0,498 - Е

рН =

0,059

Упражнения для самостоятельной работы:

1. Гальванический элемент составлен из цинкового и золотого электродов. Записать схему гальванического элемента, химическую реакцию, протекающую в нем, рассчитать стандартную ЭДС элемента.

2. Удельная электропроводность 0,5 Н раствора нитрата магния равна 4,38_*10^-2 ом^-1_*м^-1. Вычислить эквивалентную электропроводность.

3. Вычислить степень диссоциации 0,3 Н раствора уксусной кислоты, если удельная электропроводность раствора 1,2_*10^-3 ом^-1 м^-1. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разведении λ _оо =350 ом^-1_*м²_*экв^-1.

4. Потенциал водородного электрода в исследуемом растворе равен -0,177 В. Чему равен рН раствора?

5. Чему равен ЭДС гальванического элемента, состоящего из двух медных элек­тродов, погруженных в растворы CuS0₄, один с концентрацией 0,01 моль/л, другой с концентрацией 0,1 моль/л?

6. Электроды определения –

1. электроды, потенциал которых зависит от концентрации каких-либо ионов в растворе

2. величина электродного потенциала не зависит от концентрации протонов

3. электроды, потенциал которых точно известен, устойчив во времени и не зависит от концентрации ионов в растворе

7. Окислительно-восстановительные электроды –

1. электроды, у которых мѐньшая величина электродного потенциала

2. электроды, где все элементы полуреакции (и окисленная и восстановленная форма) находятся в растворе.

3. электроды, погруженные в раствор, служащие переносчиками электронов

8. Диффузионный потенциал

1. возникает при соприкосновении растворов разных концентраций

2. возникает при повреждении клетки и называется «потенциалом повреждения»

3. уменьшается, если растворы электролитов разных концентраций разделены мембраной.