Стеклянный водородный электрод

Стеклянный водородный электрод состоит из тонкостенного шарика из электродного стекла, заполненного раствором хлороводородной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л. В раствор хлороводородной кислоты погружен хлорсеребряный электрод (рис. 17).

Стеклянная мембрана является неорганическим катионитом на основе оксида кремния и оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. В результате ионного обмена при вымачивании электрода в растворе HCl на поверхности стекла образуется тонкая пленка геля поликремниевой кислоты, незначительно диссоциированной на ионы:

Анионы поликремниевой кислоты сообщают поверхности стекла отрицательный заряд. Ионы водорода заряжают прилегающий к поверхности стекла слой раствора положительно, поэтому скачок потенциала на границе раздела стекло-водный раствор зависит от рН среды:

где ^о(ст) – является индивидуальной характеристикой каждого конкретного образца стеклянного электрода.

Рис. 17. Стеклянный электрод.

Схема стеклянного электрода:

| стекло | HCl (a = 0,1М), AgCl | Ag

Электроды сравнения

Электрод сравнения – это электрод потенциал которого практически постоянен, легко воспроизводим и не зависит от протекания побочных реакций.

Наиболее часто применяемым электродом сравнения является хлорсеребряный электрод, который состоит из серебряной проволоки, покрытой слоем хлорида серебра. Электрод погружают в раствор хлорида калия, который находится в сосуде, связанном с анализируемым раствором солевым мостиком (рис. 18).

Схема хлорсеребряного электрода: Ag | AgCl, KCl

На границе металл–раствор устанавливается равновесие:

AgCl + ē ((;(( Ag + Cl^–

Потенциал хлорсеребряного электрода равен:

так как а(AgCl) = a(Ag) = 1.

Рис. 18. Хлорсеребряный электрод.

Постоянство потенциала электрода сравнения достигается поддержанием в контактирующем внутреннем растворе постоянной концентрации вещества (хлорида калия), на которое реагирует электрод.

Кроме хлорсеребряного электрода в качестве электрода сравнения применяют каломельный электрод (см. стр. 44).

Значения потенциалов электродов сравнения приведены в таблице 7 приложения.

Определение рН биологических жидкостей

Для определения рН биологических жидкостей составляют гальванический элемент из стеклянного водородного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения.

Схема гальванического элемента для измерения рН

Ag, AgCl | HCl | стекло | исследуемый раствор || KCl | AgCl, Ag

₁ ₂ ₃ ₄

Электрод определения электрод сравнения

ЭДС этой цепи определяется алгебраической суммой потенциалов: ₁ + ₂ + ₃ + ₄. Скачки потенциалов ₁, ₂, ₄ постоянны, следовательно, ЭДС цепи изменяется в зависимости от потенциала ₃, зависящего от рН исследуемого раствора:

Понятие о потенциометрическом титровании

При потенциометрическом титровании могут быть использованы следующие типы химических реакций, в ходе которых изменяется концентрация потенциалопределяющих ионов:

• реакции кислотно-основного взаимодействия;

• реакции окисления-восстановления;

• реакции осаждения;

• реакции комплексообразования.

В ходе титрования измеряют и записывают ЭДС электрохимический ячейки после добавления каждой порции титранта. Вначале титрант добавляют небольшими порциями, при приближении к конечной точке (резкое изменение потенциала при добавлении небольшой порции реагента) порции уменьшают.

Рис. 19. Схема установки для потенциометрического титрования

1 – магнитная мешалка; 2 – ячейка для анализируемого раствора; 3 – индикаторный электрод; 4 – бюретка; 5 – насыщенный хлорсеребряный электрод сравнения; 6 – иономер

Для определения конечной точки потенциометрического титрования можно использовать различные способы. Наиболее простой способ состоит в построении кривой титрования – графика зависимости потенциала электрода от объема титранта (рис. 19). Перегиб кривой титрования соответствует точке эквивалентности.

Рис. 20. Кривая потенциометрического титрования

Потенциометрическое титрование имеет ряд преимуществ перед титрованием с визуальной индикацией точки эквивалентности: возможность титрования мутных и окрашенных биологических жидкостей, легкость автоматизации анализа.