Pomiar pH metodą potencjometryczną

Metoda potencjometryczna pomiaru pH polega na pomiarze siły elektromotorycznej ogniwa złożonego z elektrody szklanej (elektroda wskaźnikowa) i elektrody odniesienia (elektroda referencyjna) zanurzonych w roztworze badanym. Potencjał elektrody odniesienia nie zależy od pH roztworu, są nimi zwykle elektroda chlorosrebrna lub kalomelowa.

Potencjał elektrody szklanej wyraża wzór: E = E^* - (2,303 RT/F) S pH

gdzie: E^* - potencjał elektrody zanurzonej do roztworu o pH = 0, R – stała gazowa, T – temperatura w stopniach Kelwina, F – stała Faradaya, S – względne nachylenie charakterystyki elektrody.

Wartości E^* i S są dla poszczególnych elektrod różne i zmieniają się wraz z upływem czasu. Z tego względu elektrodę szklaną przed pomiarem trzeba kalibrować. Na ogół procedurę kalibracji wykonuje się co tydzień, a przy dokładniejszych pomiarach codziennie. Procedura kalibracji polega na pomiarze siły elektromotorycznej wyżej wspomnianego ogniwa dla dwóch lub więcej roztworów buforowych o ściśle znanych wartościach pH. Na podstawie tych pomiarów współczesne pehametry wykreślają i zapamiętują charakterystykę elektrody, tj. zależność potencjału elektrody od wartości pH roztworu.

W praktyce dwie nominalnie identyczne elektrody odniesienia różnią się i dlatego pomiar pH badanego roztworu musi być wykonany tą samą parą elektrod, elektroda szklana i elektroda odniesienia, dla której wykonano procedurę kalibracji. Aby uniknąć przypadkowej zamiany elektrody odniesienia skonstruowano tzw. elektrodę kombinowaną. Elektrod kombinowana jest to elektroda szklana i elektroda odniesienia zespolone w jednym korpusie. Elektroda kombinowana jest także znacznie wygodniejsza w praktyce pomiarowej.

Zarówno w trakcie kalibracji, jak i w czasie pomiaru pH roztworu badanego roztwory powinny być mieszane i to z tą samą intensywnością.

W zależności od zastosowań membrana szklana oraz kontakt cieczowy elektrody odniesienia mają różne kształty i elementy konstrukcyjne.

Przy pomiarach trzeba zwracać szczególną uwagę na dostatecznie głębokie zanurzenie elektrody w roztworze (kontakt cieczowy elektrody odniesienia musi być zanurzony minimum 5 mm pod powierzchnią roztworu). Elektrody nie mogą też dotykać ścianek naczyńka pomiarowego.

Pehametry mają funkcję korekcji temperaturowej, ale jest to korekcja przybliżona i dobrze jest wykonywać kalibrację i pomiar w tej samej temperaturze.

Na ćwiczenie należy zabrać przygotowany przez siebie roztwór HCl.

Ćwiczenie odbywa się w sali 349 (piętro wyżej, koło windy).

W trakcie ćwiczenia mierzy się pH swojego kwasu, oblicza pH ze stężenia oraz z aktywności własnego kwasu i porównuje z pH zmierzonym.

Mierzy się również pH coca-coli oraz płynu do mycia szyb (dostępne u prowadzącego ćwiczenie).