Измерение рН
Н. — Но тогда величину рН совершенно невозможно измерить?
Л. — Почему ты думаешь, что при высоких значениях рН, иначе говоря у щелочных растворов, труднее измерить этот показатель?
Н. — Да потому, что даже с помощью точных измерительных приборов невозможно измерить количество ионов, когда в литре их всего лишь 10-12 или того меньше.
Л. — Ты совершенно прав, если пользоваться химическими методами (они бессильны уже при рН = 3). На практике же пользуются электрическими измерениями. Установили, что, когда тонкая перегородка из специального стекла разделяет два раствора с рН соответственно рН1 и рН2 (рис. 35), образуется электрическая батарея, э. д. с.
Рис. 35. Разделяя тонкой стеклянной перегородкой (из стекла, с не очень хорошими свойствами изолятора) два раствора с разными рН, вызывают появление разности потенциалов, которая пропорциональна разности рН N этих растворов.
Когда хотят измерить рН какого-нибудь раствора, в него опускают небольшой шарик из специального стекла, в который налит кислый раствор с известным рН и опущена платиновая проволочка. Это приспособление называют стеклянным электродом.
Н. — Любознайкин! Все имеет свой предел, ну, хватит надо мною смеяться! Ведь стекло прекрасный изолятор (к счастью для электронных ламп). Как можно сделать электрод из стекла, которое не проводит электрического тока?
Л. — Конечно из обычного нельзя, но ведь я тебе сказал, что для этой цели берут специальное стекло. Но даже такое стекло совершенно не годится для электрической проводки в твоей квартире. Высокое сопротивление стеклянного электрода — большой недостаток этого весьма практичного приспособления. Сопротивление составляет от 50 Мом до нескольких тысяч мегом.
Н* — Иначе говоря, это не проводник, а плохой изолятор. А как измеряют потенциал раствора?
Л. — Для этого в раствор опускают другой, так называемый эталонный электрод, который обычно состоит из цепочки: хлористый калий, хлористая ртуть (каломель), ртуть и платина. Этот каломельный электрод вместе с платиновой проволочкой и стеклянным электродом образуют электрический элемент, э. д. с. которого и замеряют. Электродвижущая сила элемента связана с рН исследуемого раствора линейной зависимостью Е = А 0, 06 рН, т. е. изменяется на 60 мв на каждую единицу рН. Постоянная величина А зависит от каломельного электрода и от концентрации известного раствора в колбочке из специального стекла. Завод-изготовитель указывает эту величину в паспорте электродов.
Н. — Значит, нам остается всего лишь измерить электродвижущую силу этой батареи, и дело в шляпе!
Л. —Мне очень нравится твое «всего лишь… » Представь себе, какие проблемы возникают при измерении с точностью лучше 1 мв напряжения на клеммах батареи, внутреннее сопротивление которой может превышать 1000 Мом. Это удается осуществить лишь с помощью специального так называемого электрометрического усилителя.
Н. — Опять!.. Я начинаю думать, что фотоэлемент и электрометрический усилитель представляют собой два краеугольных камня электроники.