Katarzyna Podgórska
Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności
Kierunek: Technologia Żywności i Żywienia Człowieka
Grupa 4 Czwartek 8-12
17
LABORATORIUM Z CHEMII FIZYCZNEJ
ĆWICZENIE NR 54
TEMAT: Skalowanie elektrody szklanej
Data wykonania: 13.06.2013r.
Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zakresu aktywności jonów wodorowych w roztworze (zakresu pH roztworu), dla którego potencjał elektrody szklanej zmienia się prostoliniowo.
Wstęp teoretyczny
Potencjometria - zespół pomiarowych metod elektrochemicznych, polegających na wyznaczaniu wartości potencjału elektrody wskaźnikowej (roboczej) względem elektrody porównawczej (odniesienia) w funkcji logarytmu stężenia jonów elektroaktywnych. Pomiary są wykonywane w warunkach bezprądowych (w stanie równowagi), dzięki czemu może być stosowane równanie Nernsta:
gdzie:
Do wyznaczania pH mogą służyć półogniwa:
-wodorowe
-tlenkowe (antymonowe,irydowe)
W praktyce najczęściej stosowana jest elektroda szklana należąca do grupy półogniw specjalnych (membranowych)
Elektroda pomiarowa składa się z rurki szklanej, zwanej elektrodą szklaną (jej potencjał jest funkcją liniową pH), i z zawartego w niej roztworu standardowego. Do prawidłowego pomiaru SEM potrzebny jest jeszcze potencjał odniesienia. Do tego służy następna zanurzona elektroda. Ze względu na materiał, jakiego się używa na tę elektrodę, jest ona nazywana elektrodą kalomelową (elektroda o stałym, niezależnym od pH potencjale). Elektrody szklana i kalomelowa, tzn. elektrody pomiarowa i odniesienia, tworzą wspólnie łańcuch pomiarowy do wzmacniacza pomiarowego pH.
Potencjał elektrody szklanej Eszkl określany jest wzorem:
E0szkl jest potencjałem standardowym elektrody szklanej, który zależy od jej budowy, a przede wszystkim szkła, z którego zbudowano elektrodę i dlatego może zmieniać się w czasie.
Mierniki stosowane do pomiarów, nazywane pehametrami, są wyskalowane bezpośrednio w jednostkach pH. Ze względu na zmienność potencjału standardowego elektrody szklanej E0szkl, pehametry wymagają kalibrowania przy pomocy roztworów buforowych o stałym pH.
Tabela pomiarowa
V NaOH [ml] |
pH buforu |
pH zmierzone |
0 |
1,81 |
1,80 |
2 |
1,89 |
2,02 |
4 |
2,21 |
2,29 |
6 |
2,56 |
2,78 |
8 |
3,29 |
3,69 |
10 |
4,10 |
4,33 |
12 |
4,56 |
4,71 |
14 |
5,02 |
5,08 |
16 |
5,72 |
5,53 |
18 |
6,37 |
6,26 |
20 |
6,80 |
6,85 |
22 |
7,24 |
7,35 |
24 |
7,96 |
7,99 |
26 |
8,69 |
8,89 |
28 |
9,15 |
9,43 |
30 |
9,62 |
9,87 |
32 |
10,38 |
10,41 |
34 |
11,20 |
11,34 |
36 |
11,58 |
11,91 |
38 |
11,82 |
12,29 |
40 |
11,98 |
12,41 |
Opracowanie wyników
Wykres funkcji pHzmierzone od f(pHbuforu)
Wnioski
Z analizy wykresu wynika, że zakres aktywności jonów wodorowych w roztworze (zakresu pH roztworu), dla którego potencjał używanej elektrody szklanej zmienia się prostoliniowo, zawiera się w przedziale pH od 7 do 10. Zarówno poniżej jak i powyżej tych wartości roztwór jest na tyle alkaliczny lub kwaśny, że istnieje możliwość zmiany właściwości szkła co powoduje drobne zakłócenia liniowej zależność potencjału od pH buforu. W przypadku mojego doświadczenia zakłócenia powstają co 4 pomiar powyżej i poniżej podanych wcześniej wartości pH. Świadczy to o tym, iż elektroda szklana nie powinna być stosowana zarówno dla roztworów mocno kwasowych jak i silnie zasadowych.