Электроды сравнения. Выбираем, разбираемся, рекомендуем.
Описание
Итак, пришло время заняться рН-метрией. Напомним, рН-метрия – это потенциометрический метод анализа кислотности растворов, довольно популярный в настоящее время. В предыдущих статьях мы рассмотрели вопросы выбора рН-метра, иономера и общие подходы к выбору рН-электродов. Попробуем разобраться, что же такое электроды сравнения, на какие моменты обратить внимание при выборе такого электрода, как хранить и чем заполнять электрод, что такое диффузный потенциал, электролитический ключ, чем отличаются одноключевые и двухключевые электроды сравнения.
Определимся с основной задачей электрода сравнения – это создание стабильного опорного потенциала. Собственно говоря, электрод сравнения конструктивно – это ионоселективный электрод, погруженный в электролит постоянного состава. Для заполнения электродов сравнения чаще всего используют 3М раствор КСl, также в этом растворе и хранят электроды между измерениями.
Немного отвлечемся и разберемся, что же это такое 3М раствор КСl и как его приготовить.
Для приготовления данного раствора нам понадобится, собственно, хлорид калия и дистиллированная вода, из оборудования - весы, мерная колба, объемом 1 литр, воронка диаметром 36 либо 57 мм для удобства. Проводим вычисление:
М (КСl) 74,6 г/моль x 3 моль = 223,8г
Т.о. отвешиваем 223,8 г хлорида калия, помещаем в мерную колбу и доводим объем дистиллированной водой до 1 литра и трехмолярный раствор хлорида калия готов.
Очень часто при работе с электродами сравнения тревожит вопрос: из электрода постоянно вытекает электролит, приходится доливать каждый день, неужели электрод бракованный? На самом деле беспокоится не о чем, истечение электролита – это необходимое условие нормальной работы электрода сравнения, медленное истечение электролита (0,05-5мл/сутки) способствует снижению величины диффузного потенциала. А ведь именно диффузный потенциал приводит к ошибке измерений.
Немного теории. Что же такое диффузный потенциал?
Вспомним, что электрод сравнения – это электрод, погруженный в электролит постоянного состава. Контакт с анализируемым раствором осуществляется через специальный барьер, препятствующий смешиванию этих двух жидкостей. Одно из важных требований к электролиту, заполняющему электрод – электролит должен быть «равнопереносящим», т.е. ионы, входящие в его состав, должны иметь равные (близкие) подвижности. Если это требование не выполняется, то в месте контакта двух жидкостей различного состава возникает скачок потенциала, который собственно и называется диффузным потенциалом. Диффузный потенциал возникает всегда, однако, за счет использования «равнопереносящих» растворов и постоянного истечения электролита из электрода, диффузный потенциал незначителен и практически постоянен, что обеспечивает точность измерений.
Итак, выбираем электрод сравнения.
Возьмем, к примеру, российские электроды ЭСр-10101 и ЭСр-10103. Оба электрода относятся к лабораторным электродам сравнения общего назначения и имеют практически одинаковые значения технических параметров, но, первый электрод носит название двухключевого, а второй – одноключевой электрод. В чем же разница?
Одноключевой электрод имеет один электролитический ключ, через который и происходит истечение электролита, заполняющего электрод, а т.к. чаще всего в качестве электролита используют раствор КСl, то при анализе, например, ионов калия или ионов хлора, попадание хлористого калия в анализируемый раствор мешает проведению измерений, в этом случае и используют двухключевой электрод. Двухключевой электрод, между рабочим объемом электрода сравнения, заполненного КСl, и анализируемой средой имеет дополнительную емкость для электролита с собственным, т.е вторым, электролитическим ключом. В эту емкость может заливаться любой равнопереносящий электролит, например KNO3, NH4NO3, NH4Сl и некоторые другие.
Таким образом, если анализируемая вами среда содержит ионы хлора или калия, однозначно выбираем двухключевой электрод, если же таких ионов нет, то можно использовать любой из вышеуказанных электродов.
Продолжаем выбор электрода сравнения.
Речь пойдет о лабораторных электродах. Если у Вас российский или белорусский прибор, выбираем российские или белорусские электроды сравнения. Одни из самых популярных электродов – ЭВЛ-1М4 и ЭВЛ-1М3.1 производства Гомельского завода измерительных приборов. Это одноключевые электроды заполненные насыщенным раствором хлористого калия. В последнее время набирают популярность российские вспомогательные лабораторные электроды: двухключевой ЭСр-10101, двухключевой уменьшенных габаритов ЭСр-10102, одноключевой ЭСр-10103, двухключевой без кабеля для рН-150 ЭСр-10107, двухключевой для анализа проб малого объема ЭСр-10108. Подробнее с техническими характеристиками электродов можно ознакомиться в нашем каталоге на странице Электроды к рН-метрам и иономерам.
Так что же выбираем – ЭВЛ или ЭСр?
И те и другие электроды имеют свои преимущества. В пользу белорусских электродов говорит более, чем 50-ти летний опыт их производства, однако, возможно это и некий минус, т.к. относительно «молодые» ЭСр-электроды более конструктивно продвинутые, имеют широкий модельный ряд для разного рода запросов, представлены в основном двухключевыми электродами, которые могут быть заполнены любыми равнопереносящими растворами, что очень важно при анализе содержания ионов калия и хлора, о чем мы говорили ранее. Также, при использовании в качестве электролита хлорида калия, возможны три варианта концентрации: 3М, 3,5М и 4,2М, что влияет на потенциал электрода. Кроме того, российские электроды поставляются со «свежей» российской поверкой, зачастую, лучше проходят повторную поверку в центрах ЦСМ. Электроды ЭСр могут быть использованы для работы с импортными рН-метрами и иономерами.
На что необходимо обратить внимание при эксплуатации электродов сравнения?
Чтобы Ваш вспомогательный электрод долго служил Вам верой и правдой, не забывайте следить за уровнем электролита, он должен быть выше уровня исследуемого раствора. Между измерениями храните электрод в 3М растворе хлорида калия, как приготовить его мы описывали выше. Не допускайте загрязнения электролитического ключа и, как следствие, прекращения истечения электролита. Если все-таки это произошло, кончик фитиля можно отшлифовать на мелкой наждачной бумаге. При приведении электрода в рабочее состояние обязательно удаляйте защитную ленту, закрывающую заливное отверстие, полость электрода должна иметь сообщение с атмосферой.
Итак, Вы утвердились в необходимости приобретения лабораторного вспомогательного электрода или, иными словами, электрода сравнения для выполнения потенциометрического метода анализа. Выбираем нужную модель российского или белорусского производителя: одноключевой электрод, если в анализируемом растворе нет ионов калия или хлора или, в противном случае, электрод с двумя электролитическими ключами. Готовим 3М раствор для хранения электродов. Отмечаем, что через электролитический ключ происходит постоянное истечение электролита от 0,5 до 5 мл в сутки, что говорит нам о сниженнии диффузного потенциала, а значит о повышении точности измерений. С удовольствием работаем.