Elektrokemiske referencemålinger ph. Af Pia Tønnes Jakobsen og Hans Dalsgaard Jensen, Dansk Fundametal Metrologi A/S (DFM) Måling af ph

Transkript

1 ANAYIK KEMI Elktokmk fncmåln ph DM ha at t ph-anlæ dft o ha ndtat dn plad dt ntnatonal måltknk amabjd, om Radomt A/ hdtl ha udfyldt Af Pa ønn Jakobn o Han Dalaad Jnn, Dank undamtal Mtolo A/ (DM) Påldl måln n undlænd foudætnn fo man apkt t amfund om dt dank: Gnnmthd handllvt, myndhdn opkævnn af katt o afft o vkomhd pcfkaton af poduktkvaltt. Adan tl kokt måln ktk fo blutnnta på all nvau, fa danotk undhdkton, optmn af poduktonpoc, tl mljøndat o fødvakontol. Eftpøvnn af vdnkabl to kæv nøjat o ammnlnl måln, lom fmtlln af avancd podukt kæv tlan tl måltknk komptnc, ntumnt, tandadd mtod, pøvnnfacltt o obut vldokumntt pobahd. Dfo ha å odt om all land tablt natonal laboato, d kan vata opav om at tabl nøjat nomal, udvkl fncmtod o vdv mtolok pobahd fom af kalbn af ntumnt o ctfcd fncmatal. I man land ådann laboato amlt to cntal nttuton, mn Danmak ha v n dcntal tuktu, fodlt på man offntl o pvat vkomhd, md fnc tl man fokll mnt. Dnn tuktu v flkbltt, mn ø koodnn af n natonal ndat bvæl. I dt lll hjøn, d kan btn»lktokmk fncmåln«, ha v do bvæt o ldt dn andn tnn, dt d nu tablt t Dank Pmælaboatoum fo Elktokm vd DM, d aml d to natonal nomal fo hhv. ldnnvn o ph. dnnvn DM ha, om v tdl ha bkvt (Dank Km n., 000), tablt n pmænomal fo lktolytk ldnnvn;»pmæ«fod vo ldnnvnmåln dkt udldt fa måln af lktk modtand o omtk måln af målclln. Dn facltt nu blvt udvdt tl oå at omfatt ph, o DM tå dmd tækt utt tl at kla bhovn fo mtolok pobahd fo ldnnvn o ph. Dt fmtd abjd vl bl. a. btå at ndda fl lktokmk mtod, hund bu o pobahd fo onlktv lktod md dt fomål at undtøtt fl apkt af pockm o ny omåd om f.k. klnk laboatokm. Måln af ph dn dank.p.. ønn 0 ntoducd bbt ph, måln af ph blvt n af d mt (om kk dn mt) anvndt kmk måln. D mål ph nætn all ndutll kto o ndn fo fødva, undhd o mljø. Vd man ndutll poc ph n pockontolpaamt, d ul på amm måd om f.k. tmpatu. Udty tl måln af ph fnd dfo man afkynn, fa må håndholdt ph-mt, d kan bu tl fltabjd, tl ph-no byt tl at dd pmannt n poctøm på n to kmk fabk. æll fo dm all, at d mål n lktokmk lvæt, hvo ndå bnton o oft oå bnt. I Danmak ha dt kmk fnclaboatoum vd Radomt A/ dn væt akkdtt tl måln af ph o blv udpt om dank pmælaboatoum fo ph. I 00 bluttd Radomt A/, at man kk læn vll vdfø pmælaboatot, o d blv ndåt n aftal om at flytt anlæt tl DM. DM ha nu at ph-anlæt dft o ha ndtat dn plad dt ntnatonal måltknk amabjd, om Radomt A/ hdtl ha udfyldt. vndpøvn btå n ammnlnnmåln md dt tyk natonal mtolo-nttut Phykalch-chnch Bundantalt, PB, hvo pøv fa n pmæ buff målt vd b nttutt dt foløb ultat af ammnlnnn v mt fn ovntmml. Df nton af ph kønt dfntonn af ph mpl, ph = -lo a H, hvo lo ttal loatmn o a H aktvttn af bnton, ph kk nkl at mål. Dt kyld, at kønt aktvttn af t tof vldfnt, aktvttn af n nklt on dt kk tmodynamk fotand. Man kan mål nkabn af n lktolyt, mn kk btmm, hvad d hhv. dn potvt o dn natvt ladd on bda tl lktolyttn nkab, kun d to on mddlaktvtt kan mål. o at ø ph-måln ammnlnl vdn ov man ntnatonalt blvt n om n mtod, bkvt []. Mtodn bat på n konvnton o ø dt mult at btmm n ph-væd, om ovntmml md dv tmodynamk data. Dvd opnå kontn data, kønt ph kk n tmodynamk tøl. o anvndln af ph hvdan 00 % Wb-bad IM fo 00% Collaboaton nfo@talm.com ARIM Nodc + 0 AB DAA ENERPRIE ACIN dank km,, n., 00

2 Kvalttnbu BRUG KØB-AG Autoklav o tøtlato ERIIAIN C o baktolok INKUBAIN a +0 tl - KØ & RY m/u tøn opvakmdl AB PVAK Kontakt o tlkald ERVICE Kla II o vjtaton A-ØNINGER tl luftkmbtmml M M 0 M 0 M 0 abjdda kkl. løda M 0 0 Gundlovda M 0 E R IE 0 E R IE M E R IE M JUI dank km,, n., 00 AUGU 0 M abjdda kkl. løda M 0 M 0 M M 0 KBER EPEMBER M 0 0 M M Motn Bp M Hjvan - 0 Allød. julda 0 mal@claudamm.dk abjdda kkl. løda M 0 Julda M 0 M M 0 abjdda kkl. løda 0 abjdda kkl. løda 0 M 0 0 abjdda kkl. løda 0 ommtd lutt M M 0 M 0 M NVEMBER DECEMBER M M abjdda kkl. løda 0 M 0 M 0 M Udty tl tl podukton, botknolo o foknn abjdda kkl. løda 0 E R IE E R IE E R IE E R IE E R IE 0 abjdda kkl. løda 0 M. pnda Pnda M E R IE kt. Han da M E R IE E R IE E R IE 0 E R IE E R IE E R IE E R IE M E R IE E R IE E R IE E R IE E R IE 0 M M 0 K. Hmmlfat M abjdda kkl. løda M 0 abjdda kkl. løda abjdda kkl. løda 0 M ommtd bynd M 0 M 0 0 atlavn M 0 M M t. Bdda JUNI J fyld å da MAJ K HU ka l n d Påkda anfda kætoda M. påkda 0 APRI Palmønda M M M BIAP A-AMPER 0 M MAR 00 æ v t a o v d a y n o 0 Hutmtod tl nkontol 0 M M EBRUAR M Nytå JANUAR MIKRBIGI

3 ANAYIK KEMI btyd dt dfo ntt, at ph kk n tmodynamk btmt tøl. Elktokmk akton doxakton, hvo dukton o oxdaton k fyk adklt, dt lktonn å va n lktk (halv)ld, fa dt td hvo oxdatonn k, tl dt td hvo duktonn k. Mllm d to td kal d oå væ lktolytk kontakt, fo at aktonn kan foløb, dt tøm kun kan løb t luttt lktk kdløb. I lktokm kald lktodn, hvo oxdatonn k, fo anodn, o lktodn, hvo duktonn k, kald fo katodn. En anod o katod, d fobundn båd lktolytk o md n (halv)ld kald n lktokmk cll. pændnfaldt mllm d to lktod målt md t nultømvoltmt kald clln potntal. åfmt d ndætt n mpmabl mmban, n altbo l.ln. dn lktolytk fa, optå d mndt n væk-væk faæn, hvo udvkln af on vd dffuon mul. Pa. dkontnuttn ov faænn optå t pændnfald ud ov cllpotntalt. Dtt åkaldt dffuonpotntal kan kk mål ll bn, mn nomalt å lll, at dt kun ha btydnn fo uhy nøjat måln. Elktokmk tal oft om halvcllakton, om akton, hvo lkton ndå ntn om aktant ll podukt. o halvcllakton kan vd t pand val af tøkomtk koffcnt kombn tl n cllakton, hvo lkton kk ndå. Man ntnatonalt blvt n om n konvnton om, at halvcllaktonn H H vd tandadbtnl ( C, atm o aktvtt fo hvt af d ndånd kmk toff l ) ha t (dukton)halvcllpotntal på 0 V. At man ha bu fo n konvnton fo at fatlæ halvcllpotntalt fo dnn o and halvcll, kyld dn ovnfo nævnt tmodynamk ubtmthd af aktvttn af n nklt on. Nå man føt ha valt konvnton, ha all and halvcllakton do vlbtmt halvcllpotntal vd tandadbtnl. o oxdatonaktonn ha halvcllpotntalt dt modatt fotn af halvcllpotntalt fo duktonaktonn. Cllpotntalt ummn af duktonhalvcllpotntalt o oxdatonhalvcllpotntalt fo dn duktonakton hhv. oxdatonakton, d udø cllaktonn. o and btnl nd tandadbtnl kan halvcllpotntalt fnd vd at udnytt latonn ΔG = z E, hvo z antallt af lkton, aaday kontant, om ladnnn af t mol lkton, o E potntalt. amm lnn fobnd tandadændnn Gbb f n md tandadpotntalt. I ph-måln ndå altd to lktod - n hvo bnton a o n fnclktod, om n lktod md t halvcllpotntal, d kk ænd, åld at all ændn cllpotntalt kyld ændn mændn af bnton. Rfnclktod fnd man afkynn, mn n af d mt almndl ølv/ølvklod-lktodn. Dn btå af ølv md ølvklod på ovfladn n klodhold væk. Elktod, d udv afhænhd af bnton, fnd oå man afkynn. Dn undlænd bntlktodn, om btå af platn (nomalt md n ovflad af poøt, katalytk platn - åkaldt platnot) n væk md bnton, hvonnm d bobl bnt md t kndt pataltyk. Dnn lktodtyp do pak ank væ at abjd md, hvofo and typ lktod m almndl. Glalktod, hvo lat ænd nkab md mændn af bnton, knd fa laboatomåln. Modn lalktod u. Cll tl pmæ ph-måln o n dl af foøoptllnn. Næm bkvl tktn. oft af kombnatontypn, hvo fnclktodn byt nd lalktodn, å dn pak oplv om n lktod. And typ bntntv lktod antmon- o bmutlktod, IE-lktod, d bat på halvldtknolo, o and typ. o all typ af ph-måln, undtan pmæ måln, dt vtt at kalb lktodn n oplønn md kndt ph. Hvo oft man nødt tl at kalb lktodn, afhæn af d kav, man tll tl målnn nøjathd, o af hvad dt, man mål. Bhovt fo kalbn må vud hvt nklt tlfæld, båd ft. hvo oft o hvodan (t punkt, to punkt ll måk fm punkt). Dt væt at optll nll l fo, hvlkn nøjathd d nødvnd, mn dt klat, at nol poc m følomm nd and. l kalbn bu nomalt buffoplønn, om kan køb man vaant. Nol af d ctfcd af t natonalt ctfcnoan. o ådann buff d opvt n ukkhd på dn anvn ph-væd. Dn ukkhd, man dn mål md, af mndt amm tøl o nomalt tø. Man bø dfo væl buff md omhu, hv man ha bu fo nøjat måln, mn and kan nøj md n bll buff md tø ukkhd. Man bø altd bnytt fk buff tl n kalbn o øvt væ opmækom på, hvad poducntn anv om opbvan o holdbahd af buffn. Pmæ måln af ph l n pmæ ph-måln bnytt t antal lktokmk cll fodlt på f upp, dt man bnytt f fokll lktolytt. D lktokmk cll udn væk-væk ænfa o ha n bntlktod om anod o n ølv/ølvklod-lktod om katod. D f lktolytt dl n altyoplønn, o dl t oplønn fmtllt ud fa n o amm buffoplønn, hvotl d tlat ntn natum- ll kalumklod t fokll koncntaton. dank km,, n., 00

4 ANAYIK KEMI Buffoplønnn n af yv oplønn, om ph-kalan bat på. D vl blv bkvt n. altyn ha n koncntaton på 0.0 molal o klodkoncntatonn d t klodhold buffoplønn makmalt 0.0 molal. Potntalt af hv cll mål. o clln md alty afhæn dt målt potntal af tandadpotntalt fo ølv/ølvklod-lktodn, bntpataltykkt, tmpatun, molalttn af alty o mddlonaktvttkoffcntn alty md dn vn molaltt. o clln md klodhold buff afhæn potntalt af tandadpotntalt fo ølv/ølvklod-lktodn, bntpataltykkt, tmpatun, molalttn af klod- o bnton amt d aktvttkoffcnt. åfmt målnn udfø, å tmpatun o bntpataltykkt n all cll, vl man vd at bn potntalfoklln mllm n cll md klodhold buff o n cll md alty lmn tandadpotntalt af ølv/ølvklod-lktodn o pataltykkt af bnt md undtal af bda tl målukkhdn. En tøl d tmodynamk btmt dn åkaldt acdttfunkton, dfnt vd p(a H γ Cl ) = - lo(a H γ Cl ) = - lo(a H ) - lo(γ Cl ) = ph - lo(γ Cl ), hvo γ Cl btn aktvttkoffcntn af klod. Acdttfunktonn tmodynamk btmt, dt podukt af aktvtt kan mål. Udtykkt fo potntalfoklln mllm n cll md klodhold buff o n cll md alty kan omkv tl acdttfunktonn. I dtt udtyk ndå t ukndt tøl: aktvttn af bnton, aktvttkoffcntn fo klodon o mddlonaktvttkoffcntn af 0.0 molal alty. dtnævnt fnd d lttatuvæd fo om funkton af tmpatun, å dn faktk kndt. Aktvttn af bnton dn, man dt nd ønk at btmm, hvlkt ftlad aktvttkoffcntn fo klodon. I ænn undl fotyndn, dv. koncntaton l nul, Dby- Hückl-udtykkt fo aktvttkoffcntn af on n od tlnæml lktolytt md lav ontyk, hvlkt vl ontyk på makmalt 0. molal. I Dby-Hückl-udtykkt ndå, ud ov ontykn, to paamt, d afhæn af dlktcttkontantn fo oplønnmdlt o af tmpatun, mn om kan bn, amt n ontølpaamt, d kan tlnæm. Dt dnn ontølpaamt, d ø, at Dby-Hückl-udtykkt kk kakt. åfmt man kunn fnd vædn af acdttfunktonn vd nul klodmolaltt, vll man dfo væ tæt på at kunn btmm phvædn af buffn, hv dn havd lav ontyk. Vd klodmolaltt på makmalt 0.0 molal o ontyk af buffn udn klod på makmalt 0. molal v dt, at acdttfunktonn n lnæ funkton af klodmolalttn. Ud fa målnn d t fokll klodmolaltt dt dfo mult at ktapol tl vædn vd nul klodmolaltt. Nu bhøv å ontølpaamtn foudn buffn ontyk. dtnævnt kan bn, mn føtnævnt kk kan fatlæ ntydt fo klod n buff. Man ha dfo valt n tøl fo dnn, om, nå dn ndætt Dby-Hückl-udtykkt o ph dnæt bn fa dn btmt væd af acdttfunktonn vd nul klodmolaltt, o dn vd Dby-Hückl-udtykkt bnd væd af aktvttkoffcntn fo klodon, v n ph-væd, d opfyld ktt om at væ ovntmml md tmodynamk data. Dby-Hückl-udtykkt md dnn væd ndat, o hvo buffn ontyk udn klod bnytt om ontyk, btn om Bat-Gunhm-konvntonn. Da ph btmt vd bu af dnn konvnton btn ph-kalan om n konvntonl kala. Pmæ, kundæ o kommcll ph-buff om ovnfo nævnt bnytt yv buff tl pmæ måln. D buff all kaaktt vd, at d fmtllt fa toff, d kk ndbyd ll ænd nkab vd læn td lan, md undtal af at v af toffn opta vand, mn d kan bn tlba tl udantuatonn vd tøn, udn at d dvd ndbyd ll ænd nkab. Dudn d yv pmæ buff kaaktt vd at væ od buff o hav lav tmpatuafhænhd af ph amt vd at hav n ontyk på makmalt 0. molal. Ydl nfomaton om d buff fnd []. D kommcll, ctfcd buff, man kan køb, kk Unonpaknn lafø ft nomn D, DIN, M, I, I, DIN, B/, I. afø kvalttn EPDM, NBR, PM, IIKNE, PE & KAREZ All kvaltt kan lv md båd DA & UP Cla VI odkndl. NYHED!! EPDM 0 Poxd GRÅ DA.00 - UP Cla VI - N - A M al A Bybjvj, 00 Epæd lfax: 0 Emal: al@m-ea.dk Wb: : _M-al.ndd /0/0 :: dank km,, n., 00

5 ANAYIK KEMI pmæ, dt pmæ buff, nå d føt fmtllt, ha n dål holdbahd (mak. månd). Pmæ buffoplønn bu dfo ammnlnnmåln md and buff, om kald kundæ buff. Man kan kald dt, d k, fo n la kalbn af n lktod o følnd måln af dn kundæ buff ph. Do kal d ank man ntal tl fo at få n tlfdtllnd lll ukkhd på målnn af dn kundæ buff ph. Dnn poc kan vntult nta md dn kundæ buff olln om dn md n vn ph-væd o n ttæ buff om ukndt. På dn måd kan man btmm ph-vædn af oplønn md bd holdbahd, d ltt at bu nd d pmæ buff. DM optlln tl pmæ måln af ph u v ldt af dn optlln tl måln af pmæ ph, om DM ha ovtat fa Radomt A/. I foundn n af clln o bavd kan man vandbadt. Dt, om dt på blldt, byt nd n olt ka, hvlkt kal hjælp md tl at k n to tmpatuhomontt omkn clln. I bundn af vandbadt nol kobbtåd, d n dl af t vamlm o und dm n kølpal kobbø, om luttt tl t ktnt kølanlæ. Udn fo blldt badt d dd to pump, d ø fo omøn badt, fo bl.a. at opnå n homon tmpatu. tålpaln md ummlan, om foovn blldt, bnttlldnnn tl clln. Und foøt lån tl kan lukkt, mn clln kan nnm vndut und lån. Clln fatpændt hold, o d ætt fat ammn ovkantn af badt, md dn nd om håndn hold på nd mod bavæn. I alt umm optllnn tolv cll. Bntn ld nd clln ov udponnn på clln tl vnt blldt. Dn pa nnm d t ø tl vnt på clln, om bfutø. Hvd k, at bntn mætt md vanddamp vd måltmpatun, åld at bntpataltykkt n all tolv cll. D to ø fobundt md t U-ø tl høj på clln lktodø. Dt vnt ndhold bntlktodn o dt høj ølv/ølvklodlktodn. l høj hfo ov holdn t fyldø. o at hnd at måloplønnn blv fount md kuldoxd fa luftn, d vl dann kuly o dmd ænd ph, kab d føt vakuum amtl cll, hvoft vækn fyld på und ovtyk af aon. D fnd ydl ø tl bu und dnn poc. Mllm udponnn o fyldøt bntafanøt, om dt lynd ø md hann. Dt fobundt tl bntlktodøt, o dt k, at bntn kan lpp ud af clln und foøt. D fobnd ldnn tl d to lktod d ød tk toppn af lktodn, om dd lb ba holdn. På dt fotød udnt af lktodøn tl vnt bntbobløt und bntlktodn, d dn møk fkant md tådn, d fotætt op laøt. D læ nyt platnot på bntlktodn fø hvt nt foø. ølv/ølvklod-lktodn kuln, d hæn tådn und laøt dt høj lktodø. ådn platn, d djt tl t lll øj. Hpå udfældt ølv n kul, o n dl af ølvt ftfølnd omdannt tl ølvklod. Dt ta omkn da at fmtll t æt ølv/ølvklod-lktod, om kan bu ca. t å, hvoft man må bynd fofa. Dt ta omkn tonhalv da at ætt t foø op, å kø dt ca. tonhalv da, o dnæt ta dt ca. t da at vak dt hl af. E-mal-ad: Pa ønn Jakobn: PJ@dfm.dtu.dk Han Dalaad Jnn: HDJ@dfm.dtu.dk Rfnc. R. P. Buck t al., Maumnt of ph. Dfnton, tandad and Pocdu (IUPAC Rcommndaton 00) Pu. Appl. Chm., Vol., No., pp. -00, 00 odnot ) tandadtykkt lktokm tad atm, kønt man ll ha ændt tandadtyk tl ba. Nomalt halvcllpotntal tabllt om duktonpotntal, o dtt pcfc dfo nomalt kk. ) Indn fo mtolon bnytt mt oplønn md koncntatonn vt molal, dv. mol/(k-oplønnmddl), fod dnn koncntatonnhd uafhæn af tmpatun modætnn tl mola (mol/(-oplønn)), om afhæn af tmpatun, dt mafyldn af oplønnn vl ænd md tmpatun. Man vd ank nklt m nøjatt, hvo mt man ha af t vnt tof vd at bnytt molal, o da nøjathd alfa o oma fo mtolo valt af koncntatonnhd vt på fohånd. ) Dtt tandadpotntalt fo dukton af ølvon bundt ølvklod tl ølv n væk md klodonaktvtt a Cl =. ) Aktvttkoffcntn aktvttn dvdt md koncntatonn, h altå aktvttn dvdt md molalttn. ) Iontykn, I = ½ z b, hvo z on ladnn o b molalttn af on, t mål fo mændn af ladnn vækn, dt on md to ladnn væt høj nd on md lav ladnn. Iontykn kan oå dfn bat på koncntatonn mola. Nyt om... fomon Et fomon t tof, d afv fa n oanm tl omvln o påvk and ndvd af amm at. omon opbynn komplct o knd kun få tlfæld. På fun man opbynnn af t fomon, d bnytt tl ndbyd kommunkaton mllm om af atn Canohabdt lan. Bo ttatu: Phomon xtnd lf n wom. Chmcal & Ennn Nw.. fbua 00:. Nyt om natul mymdl Man vd, at kvæ, d t, udkll oct--n--ol o -mthyl--hpt--n--on. lu undå d td dy. Dt amm æld my. Dt ud tl, at not lnnd æld mnnk o my. bvaton af dnn fatødnn af nkt kan mulv anvnd tl at fmtll t antmymddl på dnn ba. Cal h. Natu moquto pllnt Chmty Wold Mach 00, d. dank km,, n., 00