Analiza Chimica si Instrumentala Aplicata - AcademicDirect

Analiză Chimică şi Instrumentală Aplicată
Determinarea pH-ului cu electrodul de chinhidronă
Valoarea pH-ului reprezintă o caracteristică importantă a soluţiilor, fiind o măsură a
caracterului lor acid sau bazic. El se defineşte prin relaţia: pH = -lg [H + ]. pH-ul poate fi determinat
prin metode colorimetrice (cu ajutorul indicatorilor de pH) sau potenţiometrice. O serie de electrozi
pot fi folosiţi la astfel de determinări, întrucât potenţialul lor depinde de pH-ul soluţiei în care sunt
introduşi (electrodul de hidrogen, de stibiu, de sticlă, de chinhidronă). Aceasta din urmă prezintă
anumite avantaje: este uşor de realizat, are un potenţial reproductibil şi care se stabileşte rapid.
Electrodul de chinhidronă constă dintr-o lamă de platină lucioasă (un fir sau o placă), care se
scufundă în soluţia de cercetat, la care se adaugă un vârf de spatulă de chinhidronă (obţinută prin
amestecare echimoleculară a chinonei şi hidrochinonei). Lama de platină ia foarte repede
potenţialul sistemului redox care apare datorită procesului electrochimic:
O O 2H + +2e -
+
HO OH
chinona hidrochinona
Acest potenţial este dat de expresia:
+
[ C H O ] ⋅ [ H ]
+ [ ]
RT 6 8 2
εch = εo
+ ln
= εo
+ 0.
058lg
H
2F
[ C6H
4(
OH)
2]
deoarece [C6H4O2] = [C6H4( OH)2] în chinhidronă.
În expresia (2), εo este potenţialul standard al electrodului de chinhidronă, într-o soluţie
normală de ioni de hidrogen; acasta depinde de temperatură; între 0 şi 37°C, această variaţie este
dată de relaţia:
εo
− εch
ε o = 0.
7175 − 0.
00074 ⋅ T [V], pH =
0.
058
în care T este temperatura de lucru în °C. În vederea determinării potenţialului, electrodul de
chinhidronă se asociază cu un electrod de calomel, prin intermediul unui sifon umplut cu soluţie de
KCl saturată. În pila astfel formată, electrodul de chinhidronă reprezintă polul pozitiv, iar electrodul
de calomel, polul negativ.
Forţa electromotoare a acestei pile este diferenţa celor două potenţiale şi:
ε0
− E − εcal
E = εch
− εcal
, pH =
0.
058
Pentru determinări se poate folosi un montaj de măsurare a forţei electromotoare prin
metoda compensaţiei (Poggendorf, Du Bois, Raymond), adică în condiţii în care pila studiată nu
generează nici un curent. Schema de principiu a instalaţiei de măsură se redă în fig. 1. Pe rezistenţa
potenţiometrică AB, care poate fi un fir calibrat de lungime L (de ex. 1m), întins pe planşeta gradată
în mm, se stabileşte o diferenţă de potenţial constantă şi bine determinată, cu ajutorul unei surse
auxiliare cu tensiune la borne V. Pila a cărei forţe electromotoare EX dorim să o determinăm se
leagă în opoziţie, împreună cu un instrument de zero (galvanometru sau electrometru capilar). Prin
deplasarea cursorului C de-a lungul firului calibrat, se va găsi o poziţie CX pentru care prin
galvanometrul G nu trece curent. În acest moment, forţa electromotoare a pilei de studiat este
compensată de căderea de potenţial de pe porţiunea de fir ACX = LX; rezistenţa firului fiind
proporţională cu lungimea sa. Tensiunea exterioară provine de la un acumulator sau un redresor şi
nu este riguros constantă. De aceea, firul potenţiometric se calibrează cu ajutorul unui element
etalon, de obicei pila Weston. Introducând în circuit această pilă în locul lui EX, în momentul
compensării:
LX
L W E X LX
EX
= V , E W = V , =
L
L E L
24
2
W
W