Определение рН и активности ионов в растворах

19-02-2018, 14:27

Активность ионов в растворах определяют с помощью различных переносных и стационарных (лабораторных) ионометров. Наиболее распространены универсальные ионометры типа ЭВ-74, выпускаемые отечественной промышленностью, Е-340 и др. Выпускаются также более сложные ионометры: с цифровой индикацией измеряемой величины, интегратором средних значений, цифропечатью и т. д. Все они в равной степени могут быть использованы для определения рН, рК, pNa, рNО3 и других ионов, а также для определения окислительно-восстановительного потенциала среды.
Выбор измерительного ионоселективного электрода обусловливается характером работы и видом определяемых ионов в растворе, в то время как электрод сравнения независимо от режима работы остается одним и тем же.
При измерении активности ионов в растворе измерительный электрод и электрод сравнения подключают к соответствующим клеммам ионометра и помещают их в стаканчик с испытуемым раствором.
Для измерения концентрации (активности) ионов водорода используют стеклянные электроды с водородной функцией (Н - электроды): ЭСЛ-43-07, ЭСЛ-63-07 и др. Определение концентрации натрия в растворах осуществляют с помощью специальных стеклянных электродов с натриевой функцией, например ЭСЛ-51-07. Для определения калия, нитратов и аммония отечественной промышленностью выпускаются ионоселективные электроды с твердой полупроницаемой ионитовой мембраной - мембранные электроды типа ЭМ-К-01, ЭМ-NО3-01, ЭM-NH4-01.
Порядок работы на ионометре ЭВ-74 (рис. 32). Стеклянные электроды, предназначенные для определения рН. перед началом работы вымачивают в течение 8-10 ч в 0,1 М растворе НСl, а затем несколько раз тщательно промывают дистиллированной водой, сушат фильтровальной бумагой и помещают в буферный раствор. К прибору подключают датчик, включив штекер на конце датчика в гнездо «Изм.» на задней стенке прибора. Вспомогательный электрод сравнения заполняют насыщенным раствором хлористого калия. Прибор включают в сеть и прогревают в течение 50-60 мин. а затем при помощи отвертки корректируют нуль гальванометра.

Для настройки прибора в химический стаканчик (сухой) наливают буферный раствор с рН 1,68 и опускают в него электроды. Температурный корректор устанавливают против отметки, соответствующей температуре буферного раствора.
Ручку потенциометра настройки «Еи» устанавливают в среднее положение. Переключатель «Размах» переводят в положение «-1-19 рН» потенциометром «Еи» и «Грубо» корректируют стрелку гальванометра в положение «1,68 рН»; более плавно подводят стрелку к этой точке потенциометром «Еи». Ополаскивают дистиллированной водой, сушат фильтровальной бумагой и затем электроды помещают в буферный раствор с рН 4,58, кнопку диапазона измерений переключают в положение «4-9 рН» и корректируют рН (отклонение не должно превышать 0,05). Затем снова в положении «-1-19» проверяют значение рН других стандартных буферных растворов (6,88 в диапазоне 4-9 рН и 9,22 в диапазоне 8-11 рН). Если отклонения рН на всех диапазонах не превышают 0,05, настройку считают завершенной и можно приступать к измерению рН испытуемых растворов.
Настройку прибора иногда проводят по одному буферному раствору, имеющему величину рН близкую к величине рН анализируемого раствора.
Для этого электроды помещают в стаканчик с испытуемым раствором, переключатель «Пределы измерения» устанавливают в положение, соответствующее диапазону рН измеряемого раствора и отсчитывают показания. Если рН раствора неизвестен, измерение проводят вначале в диапазоне рН от -1 до 19, а в дальнейшем в зависимости от получаемых результатов переключатель устанавливают на нужный диапазон. Отсчет показаний снимают после стабилизирования стрелки гальванометра ионометра (через 1-2 мин).
Активность ионов Na+ и К+ в растворе может быть измерена аналогичным способом и рассчитана по полученной величине pNa и рК. В этом случае в качестве измерительного электрода используют стеклянные электроды ЭСЛ-51г-04 и ЭСЛ-51г-05 или мембранные электроды ЭМ-К-01 и др., а в качестве вспомогательного - хлоросеребряный электрод различной конструкции.
Натриевые, калиевые и другие (например, нитратные электроды) перед использованием вымачивают в 0,1 М растворе соответствующих солей - NaCl, КО, KNО3 в течение 6-8 ч. Для калибровки (настройки) прибора используют серию стандартных контрольных растворов с известной концентрацией определяемого иона. Готовят стандартные растворы из фиксаналов или химически чистых дважды перекристаллизованных солей. Настройку прибора и измерение концентрации ионов в растворе проводят аналогично измерению рН в диапазоне -1-19, так как цифры шкал рН и рХ совпадают.