Подпись к рисунку:

Схема установления равновесного межфазового потенциала на границе электрод – раствор (а, б) и иллюстрация методов прямой потенциометрии (в) и потенциометрического титрования (г).

Практическое значение имеют такие электроды, для которых протекание электродной реакции обусловлено только Н.з. определенного сорта. Если это электроны, такие электроды называются окислительно-восстановительными, если это ионы, степень окисленности которых при переносе через М.г. не изменяется, то ионоселективными. Количественная взаимосвязь между величиной электродного потенциала и концентрацией ионов (C_x ) в растворе или отношением концентраций окисленной и восстановленной форм (С_Oх/C_Red) − для окислительно-восстановительных электродов − впервые была установлена В.Нернстом (1889):

, или

где E⁰ – стандартный потенциал, θ – коэффициент, слабо зависящий от температуры (при 25^оС равен 59,2 мВ), z – величина заряда соответствующего иона, n – число электронов, участвующих в окислительно-восстановительной реакции. В более строгой трактовке потенциал электрода является функцией не концентраций, а активностей.

Поскольку потенциал одного отдельно взятого электрода измерить нельзя, реально измеряют электродвижущую силу (ЭДС) гальванической ячейки, составленной из двух электродов, по-груженных в исследуемый раствор. При этом потенциал одного из электродов должен подчиняться уравнению Нернста (такой электрод называют индикаторным), тогда как потенциал второго электрода должен оставаться постоянным, независимо от состава исследуемого раствора (такой электрод называют электродом сравнения). В качестве электродов сравнения чаще всего используют хлорид-серебряный и каломельный электроды. Наиболее практически важные индикаторные электроды – стеклянный электрод для определения рН, фторид-селективный, калий-селективный, нитрат-селективный. Различают метод прямой потенциометрии, когда концентрацию интересующего компонента определяют непосредственно из экспериментально установленной зависимости ЭДС от концентрации (рис. в) и метод потенциометрического титрования, когда изучают зависимость ЭДС от объема добавленного титранта (рис. г), при этом точка перегиба на кривой титрования соответствует точке эквивалентности.

Основными достоинствами потенциометрического метода анализа являются низкая стои-мость оборудования, простота пробоподготовки, экспрессность, селективность, возможность проведения неразрушающего контроля, мониторинга, легкость автоматизации. Основные сферы применения – клинический лабораторный анализ электролитного состава крови (миллиарды анализов ежегодно), рН-метрия, экологический мониторинг, контроль технологических процессов, научные исследования в химии и физиологии (с применением микро-электродов).

ХИМИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ (от латинского sensus – чувство, ощущение) – миниатюрные устройства, способные избирательно и, как правило, обратимо реагировать на изменение состава или свойств окружающей среды, давая отклик в виде соответствующего электрического, оптического или др. сигнала, который может быть количественно измерен. В общем случае ХС состоят из первичного химического датчика, содержащего селективный слой, непосредственно взаимодействующий с окружающей средой, и физического преобразователя (трансдъюсера), преобразующего энергию селективной химической реакции в аналитический сигнал, который может быть измерен с помощью соответствующего электронного устройства (регистратора сигнала).