Ионо- и молекулярноселективные электроды определения

Для измерения концентрации активных ионов: и других, а также различных веществ используют электроды определения, которые называют также индикаторными электродами. Потенциалы этих электродов зависят в основном от концентрации определяемого иона или вещества. Электродами определения прежде всего являются ионоселективные электроды, действие которых основано на возникновении мембранного потенциала на мембране с селективной чувствительностью к данному иону. Подобная мембрана способна адсорбировать или пропускать только определенный ион.

Все ионоселективные электроды в зависимости от агрегатного состояния мембран подразделяются на электроды с твердыми и жидкими мембранами. Наиболее широко используемым ионоселективным электродом определения с твердой мембраной является стеклянный электрод. Стеклянный электрод представляет собой трубку, заканчивающуюся тонкостенной стеклянной мембраной в виде шарика, чувствительной к определенному виду ионов. Внутри находится раствор, содержащий данный вид ионов, в который опущен внутренний электрод сравнения, соединяемый с внешней цепью. Чаще всего используется стеклянный электрод, чувствительный к ионам и поэтому позволяющий определить рН раствора. В этом случае внутренним раствором является 0,1 М раствор HCl, а стеклянную мембрану (шарик) изготавливают из специального литийбарийсиликатного стекла (Рис. 28). Обозначают: Ag |AgCl|HCl.

Рис. 28 Стеклянный электрод для измерения рН

Чтобы повысить чувствительность стеклянной мембраны к ионам , стеклянный электрод после хранения необходимо вымочить в разбавленном растворе HCl и далее сохранять в дистиллированной воде. При вымачивании стеклянной мембраны в кислоте поверхность стекла гидратируется, ионы щелочного металла в стекле обмениваются на ионы водорода , находящиеся в растворе:

В результате на каждой границе стекло-раствор возникает свой двойной электрический слой, характеризующийся потенциалом, зависящим от активности ионов . Между внутренней и наружной поверхностями мембраны появляется разность потенциалов, которая зависит в основном от активности ионов в исследуемом растворе, так как внутренний раствор имеет постоянную активность ионов . Для измерения этой разности потенциалов необходимо составить гальваническую систему из стеклянного электрода, содержащего обычно внутренний хлорсеребряный электрод, и внешнего электрода сравнения (см. рис. 29):

ЭДС =

Стеклянный электрод Внешний электрод

определения сравнения

Внутренний Внутренний Стеклянная Исследуемый KCl(p) AgCl, Ag

электрод раствор мембрана раствор насыщ.

сравнения 0,1 М HCl рН = ?

Ag, AgCl a(H⁺) = const

j₁ = const j_вн = const j_нар = f(pH) j_хл.сер = const

Рис. 29 Установка для потенциометрического титрования

1 – стакан для титрования; 2 – индикаторный электрод; 3 – электрод сравнения;

4 – бюретка; 5 – мешатель; 6 – исследуемый раствор; 7 – магнитная мешалка;

8 – рН-метр-милливольтметр

Потенциал стеклянного электрода является функцией рН исследуемого раствора, и ЭДС гальванической цепи из стеклянного электрода и электрода сравнения тоже будет функцией рН исследуемого раствора.