podstawy potencjometrycznych pomiarów pH
Metoda jest oparta na pomiarach SEM ogniwa złożonego z elektrody wskaźnikowej o potencjale zależnym od aktywności jonów wodorowych (wodorowa, szklana, chinhydronowa) i elektrody odniesienia o stałym znanym i odtwarzalnym potencjale (najczęściej kalomelowa). SEM utworzonego ogniwa równa jest różnicy potencjałów obu elektrod.
gdzie:
-
- normalny potencjał danej elektrody odniesiony do wartości potencjału normalnej elektrody wodorowej
-
z – liczba elektronów biorących udział w reakcji elektronowej
-
R – stała gazowa
-
F – stała Faradaya
-
T – temperatura bezwzględna
Podstawiając i przekształceniu powyższego równania względem pH, otrzymujemy związek między wartością pH badanego roztworu i wartością SEM ogniwa zbudowanego z tego roztworu i zanurzonych w nim dwóch elektrod: wskaźnikowej i odniesienia.
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej równowagi reakcji dysocjacji II stopnia kwasu fosforowego:
w oparciu o oznaczenia pH roztworów buforowych o znanym stosunku stężeń roztworów dwu soli kwasu fosforowego: 1/15 M roztworu Na2HPO4 i 1/15 M roztworu KH2PO4.
Stała równowagi tej reakcji wynosi:
gdzie: Ka - jest termodynamiczną stałą dysocjacji kwasu ortofosforowego drugiego stopnia
- stężeniem molowym jonu HPO
- stężeniem molowym jonu H2PO
W roztworze buforowym złożonym z Na2HPO4 i KH2PO4 można przyjąć, że:
=
=
stąd też:
Po zlogarytmowaniu otrzymujemy
Podstawiając i odpowiednio przekształcając otrzymuje się ostatecznie:
Pomiary pH wykonuje się dla różnych stosunków (/). Wyznaczona doświadczalnie wartość pH dla
=0
daje szukaną wartość stałej Ka.
POMIAR pH ROZTWORÓW
Oznaczenia pH roztworów można wykonać metodą potencjometryczną. Metoda ta jest oparta na pomiarach siły elektromotorycznej ogniwa, w którego skład wchodzi elektroda wskaźnikowa o potencjale zależnym od aktywności jonów wodorowych w roztworze i elektroda odniesienia – o stałym, znanym i odtwarzalnym potencjale. Elektrodami wskaźnikowymi mogą być na przykład elektroda wodorowa, szklana i inne. Jako elektrodę porównawczą stosuje się najczęściej elektrodę kalomelową. Siła elektromotoryczna E utworzonego w ten sposób ogniwa równa jest różnicy potencjałów elektrody odniesienia odnies. i elektrody wskaźnikowej wskaź.
E=odnies - wskaź
Oznaczanie doświadczalne pH roztworów w niniejszym ćwiczeniu polega na pomiarze siły elektromotorycznej ogniwa, którym jest elektroda kombinowana. Elektroda kombinowana jest jednoprętowym ogniwem pomiarowym składającym się ze szklanej elektrody wskaźnikowej i chlorosrebrowej elektrody odniesienia umieszczonej w jednej wspólnej obudowie. W praktyce wyznaczanie pH roztworu badanego wymaga uprzedniego wycechowania układu za pomocą wzorcowych roztworów o znanych pH.
| 