Вимірювання хімічного складу і концентрації рідини

Загальні відомості

План

Тема 5.7 Вимірювання хімічного складу та властивостей речовин

1. Загальні відомості

2. Вимірювання хімічного складу і концентрації рідини

3. Аналіз складу газів

4. Вимірювання вологості

Вимірювання хімічного складу і концентрації речовин широко використовуються для контролю технологічних процесів, у хімічних, біологічних, геологічних дослідженнях, медицині, сільському господарстві та інших галузях. Діапазон вимірюваних концентрацій дуже широкий.

Останнім часом у зв'язку з розвитком екології особливого значення набувають прилади для контролю чистоти біологічного середовища землі, води, повітря.

Різноманітність досліджуваних речовин, широкий діапазон вимірюваних концентрацій, складність і велика різноманітність умов вимірювання зумовили створення великої кількості найрізноманітніших методів і приладів для аналітичних вимірювань (аналізу хімічного складу і концентрації). Це електрохімічні, іонізаційні, теплові та термомагнітні, спектрометричні, а також комбіновані методи.

Сьогодні найширше розповсюджені селективні, комбіновані та багатопараметричні методи, які дають змогу аналізувати багатокомпонентні речовини. Селективні методи, на відміну від інтегральних, дають можливість перейти від вимірювання властивостей речовин загалом до визначення окремих їх компонентів.

Для дослідження багатокомпонентних речовин найчастіше використовуються комбіновані методи, зокрема мас-спектрометричні, хроматографічні.

Розглянемо деякі найпоширеніші електричні методи аналізу речовин і відповідні засоби вимірювання хімічного складу і концентрації.

Широко застосовуються електрохімічні методи, до яких належать кондуктометричні, кулонометричні та полярографічні методи.

Кондуктометричний метод базується на використанні резистивних електролітичних перетворювачів і широко застосовується для вимірювання концентрації солей, лугів чи кислот у водних чи інших рідких електропровідних розчинах (концентратоміри, солеміри), для вимірювання концентрації газів за зміною електропровідності розчину при поглинанні ним проби аналізованого газу (газоаналізатори), а також для вимірювання вологості в твердих, рідких і газоподібних середовищах (вологоміри).

У лабораторній практиці часто для вимірювання концентрації електролітів використовують зрівноважені мости, в одне з плеч якого вмикають вимірювальну комірку (перетворювач), що являє собою скляну посудину з двома плоско-паралельними елекродами, між якими знаходиться досліджуваний розчин (рис.1). Переважно значення опорів резисторів R₁ і R₂ в цій схемі вибирають однаковими, а схему урівноважують за допомогою магазину опорів Rм. Тоді для зрівноваженого моста вимірюваний опір R_x перетворювача буде дорівнювати Rм.

Рис.1. Лабораторний кондуктометричний концентратомір

На рис. 2 зображена схема промислового кондуктометричного концентратоміра для вимірювань концентрації проточної рідини, що складається з резистивного електрохімічного перетворювача, виконаного у вигляді двох плоско-паралельних пластин, поміщених у досліджуваний розчин. Перетворювач увімкнений в одне з плеч автоматичного моста змінного струму. Резистори R4, Ro, R1, R2, що утворюють інші три плеча моста, виготовлені з манганінового дроту. Для зменшення температурної похибки паралельно до плеча R4 вмикають терморезистор Rк, поміщений в досліджуваний розчин.

Рис. 2. Схема промислового кондуктометричного концентратоміра

Під час аналізу агресивних розчинів використовують безелектродні (безконтактні) кондуктометричні концентратоміри, перевагою яких є відсутність електродів, які могли б поляризуватись чи забруднюватись. Це підвищує надійність і точність безконтактних концентратомірів.

Кулонометричний метод оснований на вимірюванні кількості електрики чи струму під час електролізу досліджуваної речовини. Фізико-хімічною основою кулонометрії є закон Фарадея:

де m – маса виділеної речовини в процесі її електролізу, г;

М – мольна маса даної речовини;

І – сила струму, А;

t – час електролізу, с;

n – кількість електронів, які беруть участь в окисленні чи відновленні одного моля речовини.

Концентрація досліджуваної речовини визначається або за значенням усталеного струму електролізу при заданому сталому потенціалі, або при заданому сталому заданому струмові часом виділення речовини. Кулонометричний метод застосовують для вимірювань концентрації певного компонента (водню, кисню, двоокису вуглецю, вуглеводнів, хлору, фтору тощо) в рідкому і газовому середовищі, а також для вимірювань вологості газів.

Полярографічний метод оснований на знятті полярограми вольт-амперної характеристики електролізу розчину в спеціальному полярографічному перетворювачі. При якісному аналізі, порівнюючи значення напруги, що відповідає середині ділянки різкого зростання струму, зі значенням потенціалів виділення іонів, наведених у спеціальних таблицях, визначають тип іона, що знаходиться в розчині.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Термометрія за випромінюванням тіла	\|	Аналіз складу газів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.