Технические измерения и приборы. Вопрос Преобразователи механических величин и системы дистанционной передачи
 Скачать 4.5 Mb.
|
Методы и приборы для измерения состава и свойств веществ.Все методы начального анализа подразделяются на избирательные и неизбирательные. К избирательным относятся такие, в которых датчик реагирует на анализируемый компонент и нечувствителен ко всем другим (более универсальны, но редки). Неизбирательные чувствительны ко всем компонентам смеси. Эти методы используются для псевдобинарных смесей, в которых используется компонент, резко отличающийся по своим свойствам от всех остальных (эти методы значительно более точные). Ионометрические анализаторы.Принцип действия основан на измерении потенциала электрода, помещенного в раствор электролита. Используются для регулирования концентрации различных ионов (водорода, натрия, калия, хлора, кислорода), для измерения активности катионов в единицах pH. Рассмотрим металлический электрод, помещенный в раствор, содержащий катионы: с поверхности электрода катионы металла переходят в раствор, но электрод имеет заряд «–», т.е. этот процесс происходит до состояния насыщения у поверхности электрода. Образуется двойной слой из определенных ионов и противоионов. На электроде происходит скачок потенциала, но он зависит от концентрации ионов, уже содержавшихся в растворе. Работа изменения концентрации раствора вблизи поверхности электрода определяется:  R – универсальная газовая постоянная T – температура Т.к. каждый ион несет заряд, то А может быть выражена:   - равновесный скачок потенциалаZ – валентность F – число Фарадея Приравняв правые части, полуим:  При н.у. первое слагаемое постоянно и для водородного электрода = 0 – стандартный потенциал электрода. Тогда:  - уравнение Мернста.В ионометрии используются электроды первого и второго рода. Электроды первого рода. Образованы металлом и его катионами, находящимися в растворе, т.е. этот электрод обратим относительно катионов. Используются в качестве измерительных. Электроды второго рода. Образованы металлом, его малорастворимой солью и анионами этой соли, находящимися в растворе. Потенциал в них зависит и от катионов и от анионов. Используются в качестве сравнительных. Рассмотрим диссоциацию воды:    - ионное произведение водыПри н.у. для воды   - характеризует кислотные свойства раствора - характеризует щелочные свойства раствора Если рН = 7 – нейтральная среда рН < 7 – кислотная среда рН > 7 – щелочная среда Измерительные электроды.Используют ионоселективные электроды – стеклянные электроды. Стекло – переохлажденная жидкость, состоящая из катионов щелочноземельного металла и анионов SiO3.  Если тонкую пленку стекла поместить в раствор кислоты, то катионы Н+ этой кислоты из-за относительно высокой подвижности внедрятся в поверхность стекла и займут место щелочноземельного металла. Если тонкую пленк стекла поместить в щелочной раствор, то произойдет все наоборот. П  усть а и в – проекции стеклянной пленки, разделяющие растворы  и  с различными концентрациями Н+.Если  , то на поверхности а на поверхности в  Рассмотрим процесс переноса Н+ из раствора в через стеклянную пленку.На а:  , т.е. окисляющая и восстанавливающая поверхности поменялись местами.Общая работа:   Концентрацию раствора делают статичной, а раствор является анализирующим, поэтому:   Достоинства: стеклянный электрод может использоваться во всем интервале рН, не подвергается коррозии, не пассивирует. Недостатки: у стеклянного электрода высокое омическое сопротивление (сотни МОм). Кроме стеклянных электродов в качестве измерительных используют ионо-селективные электроды с твердыми и жидкими мембранами. Их применяют для измерения активной концентрации ионов Li, Ca, K, Na. В  качестве сравнительных используют электроды второго рода. |