Question

При измерении pH раствора с помощью стандартного водородного электрода необходимо поддерживать давление водорода постоянным. На сколько можно изменить давление водорода при 25 °С, чтобы ошибка определения не превысила 0.01 единицы pH?

Answer 1

Для решения задачи нужно использовать уравнение Нернста:

pH = pK + log([H+]/[H2])

где pH - измеренное значение pH, pK - константа диссоциации воды (7,0), [H+] - концентрация ионов водорода, [H2] - давление водорода.

Для оценки ошибки необходимо рассчитать, на сколько можно изменить давление водорода, чтобы изменение концентрации ионов водорода составило 0,01 единицы pH:

0,01 = log([H+]/[H2])

[ H+]/[ H2] = 10^-0.01

[ H+]/[ H2] = 0,7943

Для расчета можно использовать уравнение идеального газа:

[H2] = P/(RT)

где P - давление водорода, R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль*К), T - температура (25 °С = 298 К).

Подставляя значения и решая уравнение, получаем:

0,7943 = [H+]/P

P = [H+]/0,7943 * RT

P = 10^-7/0,7943 * 8,31 * 298

P ≈ 1,005 кПа

Ответ: давление водорода можно изменить на ±1,005 кПа при 25 °С, чтобы ошибка определения pH не превысила 0,01 единицы.