Элемент для определения концентрации ионов водорода (величины рН) Советский патент 1958 года по МПК G01N27/36 

Одной из сущсствек1;ь;х npn:;;:i, ос,;сж1и;ю1Д11х ::ри с:;ьние стеклянного электрода дл;; онределення активности ионов водорода (велкчкпы рН) в производственных условиях (в баках, чанах, трубопроводах II т. д.), а иногда и в условнях лабораторного контроля, является ногрешность, обусловленная утечками тока. Эти утечки тока изменяют наклон градунровочной криво); стекл;;нног() электрода и вызывают появление погреипгссти. утечек тока, вызываемых наличием поверхностной проводимости, неизбежной в условиях производственно эксплуатации электродов, не может быть определена заранее. Неопределенной является и иогреншость от утечек тока. Неонределенность ногрешности от утечек тока не нсзволяет осуществить ее компенсацию.

Предлагается элемент со cтeклянны электродом для определения рН, обесиечиваюиип возможност ; (на основе ириидипа самокомпенсадии) полного или частичного устранения ногрешносте от угечек тока.

На чертеже показана схема гальвап 1ческого э.::е;..еита со стеклянным электродом, где 1 - виутренннГ; нолуэ.чег-.ент; i--стеклянны ;. электрод; о вспомогательный электрод; -/-исследуемый раствор. Э.Д.С. такого элеме)гга выражается уравнением

F VT, , 1 - - СП

--- -т I т . CT.:in. .нар. Чгде If J- - алгебраическая сумма иотендналои: вспомогательного электрода 3 (-рвэ.) внутреннего нолуэлемента / („п ). ассиметрического (racciiM.). Диффузнонного (гд„фф.), гст.ви. ч гcuiap.-потенциалы на внутренней и наружной поверхностях сте лянной мембраны.

Легко ноказать, что для значений рН 1-:сследуемого раствора, лежапщх в области прямолинейной водородной функциз стеклянного электрода, -- ЛТ(рН),„„.-рНз,,: Гс - -ЛТДрН (И),

,.. .„ Р

где л -кoэфq)ицкeпт, Teope;-H4ecivij равный .ty6 рНвп. и (рН)-;ар. -значеипя рН асгвор соответстсекг-io и снаружи стеклянного электрода.

Соотношение между э.д.с. () любого гельвакического элг С1Гга и измеренным напряжением его U олределяетсй, как нзгзсстК), уравнениями:

-С 1 -T-f /г1г f: -, f-, ,,--- (ill)КО:;/--,UV/,

и Г,R -Г

где г--суммарное з ачение сех сонротнв.леи:п1, шу г;ирую:иих из, -сонротивление гальваничесгого элг меита. Есл;- сопротивление утечек велико, т.е. , то ;:ре ; ;-3: ег-И сонротнвлением / гальвани еского элемента, 1юлу:асм:

6 :f/

Погрешность от утечех ножмо харпктерпчовчтг, разн п;/г,- мс:;-.:ду значе;1 ем напряжения г.пльванического слемеит., когда со фт иление утечек очень велико (, нет утечех), и зчачеиис:.. пааряжения гальванического зле.ента при сон) ггин/1е;ии утечек г -г-,, вызываютцем практическое различие напияк снке;-; :чЕЛьванкческого элемента к его э.д.с. 5 соответстзич е STJM, пого илюсть от утечек тока можно выразить:

АС/.. f/,,-f/:-:-:A-- -.rffl- . - . ,

j -г Г / -I г -J / --г

Поде газ.Ия в уравнение (V) значение /: нз В.раже.тии , нолучаем уравнение, ларактеризую;цее ногреишост;, от утечек тока з гальваническом элементе со стеклянным электродом

Af/ . Л //TApHj- - (VI;

Как видно из уравнения (Vi), для устрамепня погреплюсти or утечек тока в гальваническом э.гемеите со стеклянные электродом необходимо соблюдение следующих условий: еонротив.ле1г;-;е утечек г должно бьгП) очень велико, по сравнению с сонрг;тя:}ле К1е:д R элемента, или нервый множитель уравнения (V) долже:(. быгь равен НУЛЮ или близок к нему

Щ. - -ЯГЛрН 0(Vli

Первое условие нрактически не вычолнимо и, именно, 1ти:м обстоятельством обусловлено наличие утечек. Второе услозле (Vli) может быть соблюдено нутем соответствующего ностроенил гальванического элемента. Оно может быть вынолнено, если:

i:f J --0 и Я7 Ар1-Ь-,:0 или, если величины ij ( и /{ /АрН взаимно компенсируют друг друга.

Взаимная компенсация величин Но - и /f7ApH практически неосуществима. Уменьшение (но возможности до пуля) выражения Sfj-pj yApH наиболее целесообразно нроводить путем уме;а иеник значений Из/ и Л/АрМ (по возможности до нуля).

Предлагается для уменьшения величины 9г применять в качестве вспомогательного электрода и внутреннего полуэлемента стеклянного электрода такие электроды, потенциалы и температурные коэффициенты которых одинаковы. В этом случае, потенциалы вспомогательного электрода и внутреннего полуэлемента стеклянного электрода компенсируют друг друга при всех температурах и Ню,F градус

слагается только из ассиметрического и диффузионного потеыцпплов, которые при правильной работе не составляют значительно) величины.

Для уменьшения второго слагаемого ЛГЛрН предлагается использовать такой внутренний раствор стеклянного электрода, величина рН которого равпа или близка к величине рМ наружного (исследуемого) раствора.

В этом случае величина

/а-АрН.г::-Л- рН,..р.-рН,,„

равна пулю или близка к .

Таким образом, если для опредсчепля рМ пр1;: енять такие гальванические элементы, в которых соблю;,ены только что упомянутые два условия (з; ---О п Л/АрН-О илц взаимна; ког шеисадмя этих величин), то имеет место полное пли К1стнчное устранение иогрешности от утечек тока в соответстни; с уравнением (Vi).

Предмет изобретения

рМ), элеменгом и вспомогательного э.тектрода, о т л и ч а ю nuJ и с я тем,

что, с делью уменьшения norpeniiiocTeii от угечек тока, обус.Юв.тенных поверхпосгной прозодимостыо стек.тямного элек.рода, в качестве вснолЮгательпого ,а и внугренлего п.утуэлемонта применены электроды, г отелцпалы и темиерагурные коофЬициелты которых одинаковы или мало отличаются один от д 5угого, а ве.тичина рН внутрнэлектродного раствора стек.тянпого электрода равна пли близка к величине рН исследуемого раствора.

-- 3 -№ 113370