Используемое оборудование

Поскольку стеклянный электрод имеет очень большое сопротивление, ЭДС цепей с этим электродом обычно измеряют с помощью высокоомных вольтметров, имеющих градуировку в единицах рН и называемых рН-метрами или иономерами¹. В зависимости от электрической схемы рН-метра и от завода, на котором он изготовлен, внешний вид прибора, а также конструкция и вид органов управления различаются.

При измерении рН или рХ стеклянный или другой измерительный (индикаторный) электрод через коаксиальный кабель и штекер подключается к соответствующему гнезду прибора. Таких гнёзд может быть два и любое из них можно включить в цепь соответствующим переключателем («Изм 1» или «Изм 2»). Вспомогательный электрод (обычно электрод сравнения ЭВЛ-1М3) включается в гнездо прибора «ВСП».

Для учёта зависимости констант уравнения (3.35) и рН от температуры в раствор вместе с электродами вводится термокомпенсатор, корректирующий показания рН-метра и подключаемый к соответствующему гнезду рН-метра. Температуру раствора можно задать и переключателем на лицевой панели прибора. Для этого в растворе вместе с электродами должен находиться термометр, а автоматическая компенсация температуры отключена соответствующим выключателем на задней стенке прибора.

Электроды вместе с автокомпенсатором или термометром закрепляются в держателе входящего в состав комплекта рН-метра штатива, на котором закреплена поворачивающаяся подставка для стакана с раствором.

На задней панели рН-метра имеется клемма заземления, обозначаемая символом , с которой соединяется провод заземления штатива и обязательно провод контура заземления.

На лицевой панели рН-метра расположены два переключателя. Положение одного из них или утопленная его соответствующая кнопка определяет вид измеряемой величины: рН или ЭДС (в милливольтах). Причём знак перед надписью «mV» означает знак электрода гальванической цепи, подключённого к центральному проводнику кабеля или к гнезду «ИЗМ».

Второй переключатель служит для выбора диапазона измеряемых величин. Диапазон «-1÷14» – самый широкий, однако погрешность измерений в нём наибольшая. Он служит для предварительной оценки измеряемой величины с тем, чтобы для более точного измерения последней переключиться на узкий диапазон, в который попадает измеряемая величина. Этот переключатель имеет также положение «НИ», когда рН-метр может быть использован как высокоомный гальванометр в потенциометрической схеме при измерении ЭДС цепей с очень большим сопротивлением.

рН-метр вместе с электродной системой требует калибровки, как при установке нового электрода, так и в процессе эксплуатации, поскольку характеристики электрода со временем изменяются. Для этого на передней панели прибора имеются специальные регуляторы, оси которых обычно зафиксированы. Настройка рН-метра по стандартным буферным растворам описана в прилагаемой к прибору инструкции.

Чтобы установился необходимый режим работы рН-метра, прибор следует включить за 20 – 30 минут до начала измерений. Перед включением рН-метра необходимо убедиться, что кнопка «0,t» (если таковая имеется) утоплена и включён диапазон измерений “-1÷14”. Эти органы управления должны находиться в указанных положениях и при замене раствора, а также после завершения измерений. Переключателем «рН – mV» выбрать измеряемую величину.

Электроды перед погружением в раствор необходимо промыть водой, а её остатки с их поверхности удалить фильтровальной бумагой, при этом шарик стеклянного электрода нельзя вытирать. Такая операция производится при каждой последующей замене раствора. Уровень последнего в стакане должен быть таким, чтобы в раствор был полностью погружен шарик стеклянного электрода. Если термокомпенсатор отсутствует, установить значение температуры раствора с помощью соответствующего регулятора.

Отсчёт измеряемой величины по шкале показывающего прибора производится после установления постоянного положения стрелки. Время установления показания обычно не превышает трёх минут¹.

Приближённое значение измеряемой величины отсчитывается по нижней шкале стрелочного прибора. Если измеряется ЭДС системы, то полученная величина умножается на 100 (результат получается в милливольтах)². Далее переключателем диапазонов выбирается тот диапазон, в который попадает найденное значение. Отсчитанная по соответствующей шкале величина прибавляется к начальному значению шкалы. Например, в диапазоне “-1÷14” стрелка показывает величину рН, равную 5,9. Следовательно, переключателем надо выбрать диапазон “4÷9”. Если после этого стрелка остановилась на значении 1,83, то измеренное значение рН оказывается равным 4 + 1,83 = 5,83. Если бы при этом измерялась ЭДС и соответствующий переключатель находился в положение “–mV”, то величина ЭДС равнялась бы 5,83  100 = 583 милливольта, причём к гнезду “ИЗМ” или к центральному проводнику кабеля подключён отрицательный электрод цепи. На некоторых рН-метрах каждому диапазону отвечает своя градуировка шкалы. В таком случае результат отсчёта по соответствующей шкале не требуется прибавлять к её началу.

По завершении измерений электродную систему оставить погружённой в воду или в 0,1-нормальную соляную кислоту.