6.Измерение эдс гальванических элементов компенсационным способами.

Для измерения ЭДС с высокой точностью используется компенсационный метод. Схема измерения ЭДС компенсационным методом представлена на рис.3.

Сущность метода заключается в том, что ЭДС изучаемого гальванического элемента сравнивается с источником регулируемого напряжения, которое подводится к реохорду АВ. Напряжение на реохордной проволоке можно менять от нуля (точка А) до ЭДС аккумулятора (точка В).

Рис.3 Схема измерения ЭДС компенсационным методом

Навстречу ЭДС аккумулятора к концу реохорда А и к скользящему контакту К присоединяется испытуемый элемент. Это соединение называется малой боковой осью. В малую цепь включается гальванометр с нулем в середине шкалы; передвигая контакт К находят такое положение, когда сила тока равна 0. Тогда можно записать соотношение:

или . (10)

является нестабильной величиной, так как со временем аккумулятор разряжается. Чтобы устранить зависимость от , в малую цепь параллельно изучаемому элементу включается нормальный элемент Вестона с точно известной величиной потенциала. Переключив ключ на нормальный элемент Вестона и снова, передвигая по реохордной проволоке ключ К, находят его новое положение, соответствующее отсутствию тока в малой цепи. Для этого случая можно записать равенство:

. (11)

Поделив уравнения (10) на (11), получаем:

. (12)

ЭДС элемента Вестонапостоянна и равна 1,018 В. Для вычисления неизвестной ЭДС – (Е_Х) достаточно знать соотношение отрезков АК / АК^'.

Преимуществом компенсационного способа измерения ЭДС является высокая точность и отсутствие ошибок, связанных с сопротивлением элемента или его поляризацией.

7.Устройство, запись и работа элемента Вестона.

Элемент Вестона представляет собой две стеклянные пробирки, соединенные между собой (рис.4). В одно колено помещается ртуть, затем

Рис. 4. Устройство нормального элемента Вестона

амальгама кадмия (10–13% кадмия в ртути), кристаллы , в другое колено – ртуть, далее меркурсульфатная паста. Сосуд заполнен насыщенным раствором сульфата кадмия CdSO₄. В нижнюю часть пробирок впаяны платиновые проволочки для контакта. Элемент Вестона записывается следующим образом: (–)Cd | CdSO₄ || SO₄^2- || Hg₂SO₄ | Hg (+).

В нем протекают реакции: Cd⁰-2_eCd²⁺ ,Hg₂SO₄+2_e 2Hg⁰+ SO₄^2-,

Суммарная реакция: Hg₂SO₄ + Cd⁰ 2Hg⁰ + CdSO₄

Нормальными называются гальванические элементы, которые имеют постоянную не изменяющуюся во времени и практически независимую от температуры ЭДС.

Основным прибором, применяемым в потенциометрическом методе анализа, является потенциометр, схема которого представлена на рис. 4. В нем смонтирована вышеуказанная схема с выводом контактов для подключения испытуемого гальванического элемента, гальванометр G, нормальный элемент Вестона, аккумулятор, вместо реохордной проволоки в прибор вмонтирован магазин сопротивлений (11 штук). Первые 10 сопротивлений соединены при помощи одиннадцати контактов, образуя коммутатор потенциометра. Одиннадцатое сопротивление представляет собой проволоку одинакового сечения, намотанную на барабан, с подвижным контактом реохорда. Перед началом измерения гальванометр устанавливают на нуль, включив в малую цепь потенциометра элемент Вестона с помощью сопротивления R. Затем цепь переключают на исследуемый элемент и, регулируя R₁ – R₁₀ и, напоследок, R₁₁ (самая точная настройка), вновь выводят стрелку гальванометра на нуль.

Величину ЭДС считывают с показаний шкал коммутатора и реохорда.

Рис.4. Схема типового потенциометра

Кроме потенциометров, в химических лабораториях используются ламповые вольтметры – рН – метры. Например, рН - 340 – это самый распространенный в настоящее время прибор; рН - метры по сравнению с потенциометрами дают менее точные результаты. Примечательно, что эти приборы имеют огромное входное сопротивление порядка 10¹² Ом.