ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ, электрохим. электроды, равновесный потенциал к-рых в р-ре электролита, содержащем определенные ионы, обратимо и избирательно зависит от концентрации этих ионов. На этом основании И. э. используют для определения концентрации (активности) разл. ионов в р-ре, а также для анализа и контроля процессов, протекание к-рых сопровождается изменением ионного состава р-ров. Разработка и применение И. э. для определения разл. ионов - осн. задача ионометрии (см. также Потенциометрия). В большинстве случаев И. э. представляет собой устройство, осн. элементом к-рого является мембрана, проницаемая только для определенного иона. Между р-рами электролитов, разделенных мембраной, устанавливается стабильная разность потенциалов, к-рая алгебраически складывается из двух межфазных скачков потенциала и диффузионного потенциала, возникающего внутри мембраны (см. Мембранный потенциал). Измерение концентрации определяемого иона в принципе возможно по значению эдс гальванич. элемента, составленного из находящихся в контакте исследуемого и стандартного р-ров, в каждый из к-рых погружены идентичные И. э., избирательно чувствительные к определяемому иону; концентрация этого иона в стандартном р-ре с0 точно известна. Для практич. измерений гальванич. элемент составляют из И. э. и электрода сравнения (напр., хлоросеребряного), к-рые сначала погружают в стандартный, а затем в исследуемый р-р; разность соответствующих эдс равна Е. Состав стандартного р-ра должен быть по возможности близок к составу измеряемого. Искомую концентрацию с вычисляют по ур-нию:

lg c = zE/q + lg c0,

где z - зарядовое число иона, q - изотермич. постоянная (при 25 °С она равна 58,5 мВ). Различают И. э. с твердыми, жидкими и пленочными мембранами. Твердые мембраны создают на основе металлич. систем типа Ag-AgCl, Hg-Hg2Cl2, ионообменных смол, стекол разл. состава, моно- и поликристаллов труднорастворимых в воде солей. Селективность кристаллич. И. э. определяется способностью ионов под действием электрич. поля перемещаться в кристаллич. решетке по дефектам; стеклянные И. э. рассматривают как твердый электролит, к-рый может вступать в ионообменное взаимод. с исследуемым р-ром. Стеклянные И. э. обладают высокой чувствительностью к ионам Н+, Nа+, К+, NH4+ и др., что позволяет проводить измерения, напр., рН в диапазоне от -2 до 14 при т-рах до 100-150 °С, измерения pNa - в диапазоне от —0,5 до 4 при т-рах до 100 °С, измерения pNH4 - в диапазоне от 0 до 3,5 при т-рах до 80 °С (pNa и рNН4 - отрицат. логарифмы концентраций Na+ и NH4+ в моль/л). Монокристаллич. LaF3 - электрод - наиб. селективный по отношению к ионам F-. И. э. с жидкими мембранами создают на основе р-ров в орг. р-рителях ионообменных в-в (жидкие катиониты или аниониты) или нейтральных хелатных соед.; эти р-ры отделены от исследуемого водного р-ра пористыми перегородками. Селективность жидких мембран определяется, в первую очередь, избирательностью комплексообразования или ионного обмена между мембраной и р-ром. Примерами таких И. э. могут служить Са2+ - электрод на основе р-ра кальциевых солей диэфиров фосфорной к-ты (напр., дидецилфосфата) и жидкостной электрод с одинаковой селективностью к ионам Са2+ и Mg2+, используемый для определения жесткости воды. В И. э. с пленочными мембранами активными являются те же в-ва, что и в жидких мембранах, но они нанесены на полимерную матрицу, напр., поливинил хлоридную. На практике мембрана И. э. проницаема не только для определяемого иона, но и для посторонних или мешающих (влияющих) ионов, однако селективность мембраны к определяемому и мешающим ионам различна и зависит от их концентрации. Поэтому И. э. характеризуют т. наз. коэф. электродной селективности и интервалом концентраций определяемого иона. В настоящее время созданы И. э. для неск. десятков катионов и анионов; среди них F-, Cl- , Вr-, I-, S2-, CN-, CNS-, NO3-, СlO4-, СО32-, HCO3-, H2PO4-, RCOO-, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Ag+, Fe2+, R4N+. Спец. типы И. э. позволяют определять концентрацию неионных в-в; таковы газочувствительные И. э., используемые для определения содержания в р-рах NH3, CO2, SO2, H2S и др. Газовый электрод включает И. э. и электрод сравнения, контактирующие с небольшим объемом вспомогат. (приэлектродного) р-ра, к-рый отделен от исследуемого р-ра газовой прослойкой или гидрофобной газопроницаемой мембраной, напр., поливинилиденфторидной. В основе их действия лежат р-ции с участием газов (напр., СО2 + H2O D Н+ + HCO3-. Газ (СО2, NH3 или иной) распределяется между измеряемым и вспомогат. р-рами, образующиеся во вспомогат. р-ре ионы регистрируются И. э. Поскольку в большинстве используемых р-ций образуются ионы Н+, в газочувствит. электродах применяют в осн. стеклянные И. э. Для определения концентрации большого числа орг. соед. служат биоспецифичные И. э. - ферментные, иммуноферментные, бактериальные, микробные и др. В основе их действия лежат р-ции, катализируемые ферментами, к-рые превращ. неионное в-во (субстрат) в ион, определяемый соответствующим И. э. Обычно фермент используют в иммобилизованном состоянии непосредственно на мембране И. э., иногда - на отдельном носителе. Ферментные электроды позволяют определить концентрацию не только субстратов, но и в-в, являющихся ингибиторами или активаторами каталитич. р-ций. И. э. находят применение в хим. анализе для изучения комплексообразования, ассоциации ионов и др.; в качестве детекторов при анализе в проточных системах, что особенно важно для автоматизации контроля производств. процессов; в медико-биол. исследованиях для определения ионного состава биол. сред, активности ионов внутри и вне клетки; для контроля загрязнений воздуха и окружающей среды (дождевой воды, снега, льда и т.п.); для анализа почв и почвенных р-ров, исследования ионных равновесий в морской воде и др. Лит.: Никольский Б. П., Матерова Е. А., Ионселективные электроды, Л., 1980; Физическая химия, под ред. Б. П. Никольского, 2 изд., Л., 1987. Б. П. Никольский.


===
Исп. литература для статьи «ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ»: нет данных

Страница «ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков