Рис. 12.9. Схемы устройства мембранных электродов.
А. Стеклянный электрод: 1- стеклянная мембрана; 2- внутренний раствор сравнения; 3 - стеклянная трубка; 4 - внутренний электрод сравнения.
Б. Электрод с твердой гомогенной мембраной: 1 - мембрана; 2- внутренний раствор сравнения; 3 - корпус электрода; 4 -. внутренний электрод сравнения.
В. Электрод с гетерогенной твердой мембраной: 1 - мембрана; 2- внутренний раствор сравнения; 3 - корпус электрода; 4 - внутренний электрод сравнения.
Г. “Селектрод” 1 - ион - чувствительная поверхность (мембрана); 2 - графитовая таблетка; 3 - тефлоновая трубка; 4 - контакт из нержавеющей стали.
Ионселективные электроды имеют очень высокое сопротивление. Поэтому измерительный блок для регистрации потенциала ИСЭ имеют высокоомное входное сопротивление. В последнее время наметилась тенденция подключать цепь с мембранным электродом через электронный преобразователь к персональному компьютеру. Преобразователь представляет значения аналитияеского сигнала (потенциал ИСЭ) в цифровых кодах. Вычисления, связанные с градуировкой конкретных электродов, оценивание измеряемых аналитических сигналов и управляющих воздействий выполняется компьютером. С помощью преобразователя к одному стандартному порту компьютера можно подключить до 16 электродов. Это позволяет одновременно не только продублировать измерения по одному компоненту, но и получить данные по другим веществам.
Датчики помещают непосредственно в анализируемый объект, например во влажный образец или в поток жидкости. Если прямой контакт in situ невозможен, организуют проток части контролируемой жидкости через ячейку, в которой находится соответствующий датчик.
Контроль крутизны электродной функции в иономерии
Наибольшие трудности в иономерии представляет контроль крутизны электродной функции S в сложных по составу растворах, компоненты которых могут взаимодействовать с поверхностью электрода. Такими растворами являются, например жидкие пищевые продукты. Агрессивными для поверхности электродов могут оказаться различные органические вещества, в том числе: белки, аминокислоты, гуминовые кислоты.
Чтобы избежать значимых ошибок в результатах измерений индикаторные электроды следует эпизодически калибровать. Особенно важен контроль величины S при работе со старыми электродами или электродами долго находящимися в технологическом растворе, содержащем потенциальные яды для электродов. Этот контроль удобно выполнять, используя методику калибровки ионоселективных электродов при титровании исследуемой пробы добавками титранта с много большим содержанием определяемых ионов и обработки данных с использованием выведенной из уравнения Нернста при условии, что Dс >> сx зависимости:
DE = S lgDс - S lgсx, (12.7)
Здесь DE = E (исходный раствор + добавка) - E (исходный раствор) - изменение потенциала индикаторного электрода при внесении добавки определяемого иона; Dc - изменение концентрации определяемого иона при внесении добавки, Dс = сдб×Vдб/(Vx+ Vдб). Пример использования этой методики показан в лабораторной работе 13.5 «Ионометрическое определение концентрации ионов натрия в молочных продуктах».
Измерение поверхностного натяжения
Поверхностное натяжение - важнейшая характеристика жидких дисперсных систем. Оно, в частности, определяет условия образования пищевых пен и эмульсий и связанные с этими условиями режимы их получения, транспортировки и перекачивания. Теория этого явления рассмотрена в разделе 5.2.
Теоретические основы метода
Классификация различных методов измерения поверхностного натяжения с учетом равновесного или неравновесного состояния поверхности, а также краткое описание наиболее типичных для группы методов, включая общий вид приборов, даны в табл. 12.7.
Таблица 12.7
Классификация и описание распространенных вариантов
методов для измерения поверхностного натяжения
Группа методов | Сущность типичного для группы метода | Варианты аппаратуры |
Метод капиллярного поднятия | ||
Статические (определяют поверхностное натяжение поверхностей, которые находятся в равновесии с объемом жидкости и газом). | Измеряют высоту поднятия жидкости h и рассчитывают поверхностное натяжение по формулам: 2s/Rm=(r1-r2)gh; rk= Rmcosq, а также где Rm - радиус кривизны мениска, rk - радиус капилляра, q - угол смачивания (рис. b), r1 и r2 –плотности жидкости и газа, h- высота капиллярного поднятия, равная разности между уровнями жидкости в капилляре 1 и сосуде 2 ( рис. а). |
|
Полустатические (определяют поверхностное натяжение обновляемой границы раздела фаз) | Методы: счета капель а. максимального давления пузырька б. | |
а. Пропускают исследуемые жидкости известного объема 1 через капилляр 2 сталагмометра и сравнивают число капель для контрольного и исследуемого растворов. б. Продавливают газ в жидкость 3 через капилляр 2 под вакуумом и сравнивают давление пузырька газа в контрольном и исследуемом растворах. 4- манометр. |
| |
Динамические | Метод колеблющейся струи | |
Вычисляют поверхностное натяжение на основе данных измерений расстояний l между сужениями и вздутиями на струе исследуемой жидкости, которая вытекает из некруглого отверстия. Ввиду сложности исполнения метод применяется редко. |
На основе данных [2] |
Следует отметить, что для чистых жидкостей, контактирующих со своим паром или воздухом, значения поверхностного натяжения, определенные различными методами, расходятся лишь в пределах погрешностей эксперимента. Для растворов причиной расхождений служат главным образом различия в скоростях установления равновесия на границе раздела фаз.
В лабораторной практике особенно популярен метод счета капель (сталагмометрический метод). В связи с этим ниже он разобран подробнее.
В основе метода лежит положение о том, что масса капли m в момент отрыва от капилляра под действием силы тяжести уравновешивается силой поверхностного натяжения жидкости на границе с воздухом и поэтому пропорциональна величине s. Отсюда следует, что:
m = 2prкs (12.8)
где rк - радиус капилляра.
Последнее соотношение выполняется при условии, что капля отрывается по внутреннему периметру капилляра. На самом деле это не так. Капля растекается по торцу капиллярной трубки, дополнительно увеличиваясь в объеме. Чтобы учесть это обстоятельство в уравнение (12.10) вводят поправочный коэффициент F и получают выражение:
m = 2prкs∙F (12.9)
где F - функция радиуса капилляра rк и объема капли v; ее значения приведены в табл. 12.8.
Таблица 12.8
Значение функции F для расчета s
сталагмометрическим методом (по данным 4)
v/rк3 | F | V/ rк3 | F | v/ rк3 | F | v/rк3 | F |
5000 250 58,1 24,6 17,7 13,28 10,29 8,190 6,662 5,522 | 0,172 0,198 0,215 0,2256 0,2305 0,23522 0,23976 0,24398 0,24786 0,25135 | 3,975 3,433 2,995 2,637 2,3414 2,0929 1,8839 1,062 1,5545 1,4235 | 0,25661 0,25874 0,26065 0,26224 0,26350 0,26452 0,26582 0,26562 0,26566 0,26544 | 1,2109 1,124 1,048 0,980 0,912 0,865 0,816 0,771 0,729 0,692 | 0,26407 0,2632 0,2617 0, 2602 0,2685 0,2570 0,2550 0,2534 0,2517 0, 2499 | 0,658 0,626 0,597 0,570 0,541 0,512 0,483 0,455 0,428 0,403 | 0,2482 0,2464 0,2445 0,2430 0,2430 0,2441 0,2460 0,2491 0,2526 0,2559 |
4,653 | 0,25419 | 1,3096 | 0, 26495 |
Если принять, что объемы капель эталонного и исследуемого растворов близки, то значения функций F будут для обеих жидкостей одинаковы и можно записать, что:
. Отсюда следует:
(12.10)
Зная плотности и число капель в заданном объеме исследуемых жидкостей несложно преобразовать рабочую формулу к виду:
(12.11)
где r и r0 – плотности, l и l0 – число капель растворов исследуемого и сравнения соответственно.
12.4. Исследование суммарных эффектов
Флуоресценция
Метод спектроскопии основанный на измерении интенсивности света испускаемого молекулами флуоресцирующего компонента.
Флуоресценцию начинают широко применять в анализе пищевых продуктов, например для промышленного контроля, лабораторного анализа и изучения белковых веществ. С помощью флуоресценции, например, можно оценить качество заквасок. Пока закваска активна, свернувшееся молоко флуоресцирует голубым светом вплоть до тонких слоев на поверхности, подвергающейся действию кислорода воздуха. Увеличение желтых слоев свидетельствует о потере активности данной закваски.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
Основные порталы (построено редакторами)