РН-метрия для начинающих. Часть 3.

РН-МЕТРИЯ ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ.

ЧАСТЬ 3. СОВЕРШЕННО БЕСПОЛЕЗНАЯ. РН-ЭЛЕКТРОД ИЗ ЛАМПОЧКИ.

Часть 3. Совершенно бесполезная. РН-электрод из лампочки.

Эту часть следует отнести к занимательным опытам, а не к полезным самоделкам, но если есть желание, то и такое устройство может поработать. В любом случае, эта «лампочка» в паре с самодельным электродом сравнения дает возможность проверить работоспособность самодельных приборов и позволяет новичку приобщиться к потенциометрии и измерению рН, понять некоторые закономерности этих процессов.

В основе теории стеклянного электрода лежит представление о том, что стекло — это ионообменник, который может вступать в ионообменное взаимодействие с раствором. Стекло при этом рассматривается как твердый электролит. Стекло, состоящее из окислов натрия, кальция, кремния, обладает резко выраженным специфическим сродством к ионам Н+. Вследствие этого при соприкосновении с водными растворами в поверхностном слое стекол образуется слой, в котором ионы Na+ оказываются почти полностью замещенными на ионы Н+. Поэтому мембранный электрод, изготовленный из такого стекла, обладает Н+ функцией. При изменении рН в растворе, с которым контактирует стекло, количество протонов на поверхности стекла меняется. Так как протон имеет заряд, то между наружной поверхностью и внутренней появляется разность потенциалов. Именно ее и измеряют приборы. Введение в состав стекла окислов бария, цезия, лантана и замена натрия на литий значительно расширяет диапазон Н+ функции стеклянного электрода. Введение же окислов алюминия и бора значительно снижают Н+ функции стеклянного электрода. Продолжительность функционирования стеклянного электрода определяется рядом факторов — составом стекла, толщиной рН-чувствительного поверхностного слоя мембраны, температурой и составом раствора, в котором электрод используется.

Стеклянные рН-электроды изготовлены из специального стекла, но это не значит, что обычное стекло не работает. Лампу накаливания можно заставить поработать не только для освещения. Стеклянная колба лампочки неплохо подходит для определения рН. Толщина стекла 0,5-0,8 мм, многовато, но это компенсируется большой рабочей поверхностью.

Чтобы сделать электрод, лампочку надо сломать, т.е. разбить, а точнее – отпилить цоколь. Вытряхнуть все внутренности, ополоснуть колбу внутри дистиллятом и залить буферный раствор. Чтобы сильно не напрягаться и не подбирать рН внутреннего раствора, зальем внутрь насыщенный раствор сульфата меди. В него опустим медную проволоку и получится внутренний медно-сульфатный электрод сравнения. В нормальных электродах обычно используется внутренний хлорсеребряный электрод. К медной проволоке надо припаять экранированный провод и герметично закрыть горлышко. Без герметизации тоже будет работать.

Для надежных результатов перед началом использований лампочку следует опустить в разбавленный раствор соляной кислоты для «активации» стекла – замены натрия на протоны в поверхностном слое. Электрод готов к работе.

А далее с помощью милливольтметра (с входным сопротивлением не менее 1*10⁹ Ома) или рН-метра, можно проследить, как меняется потенциал самодельного стеклянного рН-электрода в зависимости от рН и даже попробовать его откалибровать.

После того, как электрод стал показывать что-то разумное, попробуйте налить внутрь немного кислоты или щелочи. Посмотрите, как изменится потенциал. Именно это и происходит с обычным электродом, если из-за микротрещин он теряет герметичность. Внутренний раствор смешивается с исследуемой водой, его РН постепенно меняется и потенциал уползает в неизвестном направлении, электрод становится непригодным к эксплуатации.

Продолжение. Часть 4. О рН-контроллерах.

2007 год, jusupoff