Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Посмотреть оригинал

Электроды с жесткой матрицей.

Стеклянные мембраны изготовляют из специальных стекол, подбирая их состав таким образом, чтобы мембрана проявляла повышенную селективность к определенному иону и позволяла определять его в присутствии других. Первым ионоселективным электродом был стеклянный электрод для измерения pH (рис. 4.15).

В зависимости от целевого назначения электрод может иметь разную форму и размер (от крошечных стерженьков для введения в полость зуба или даже в отдельную клетку до шарика диаметром 10—15 мм для лабораторных аналитических работ). В любом случае главной частью электрода является тонкая pH-чувствительная мембрана. Обычно ее изготовляют из стекла, содержащего 22% оксида натрия, 6% оксида кальция и 72% оксида кремния. Внутренним раствором служит 0,1 М раствор соляной кислоты, насыщенный хлоридом серебра. Чувствительностью к ионам водорода обладает только хорошо вымоченная мембрана. При длительном выдерживании в воде на обеих сторонах мембраны образуется тонкий (~ 10-4 мм) слой гидратированного геля и все пустоты в трехмерной сетке из атомов Si и О, составляющей структуру стекла, на поверхности занимают ионы Н+, вытесняя находившиеся там ионы натрия. При движении внутрь мембраны уменьшается число пустот, занятых протонами, и увеличивается число пустот, занятых ионами натрия. В ходе специальных измерений с изотопами было показано, что ионы Н+ через слой сухого стекла (~10-1 мм) не проходят. Внутри этого слоя ток переносится ионами натрия, способными перемещаться внутри пустот на расстояние, равное нескольким радиусам, и передавать энергию соседним ионам натрия.

Стеклянный электрод для измерения pH

Рис. 4.15. Стеклянный электрод для измерения pH:

а — схема; б — внешний вид; 1 — стеклянная pH-чувствительная мембрана; 2 — 0,1 М раствор НС1, насыщенный AgCl; 3 — серебряная проволока; 4 — стеклянная трубка;

5 — изоляция

Потенциал хорошо вымоченного стеклянного электрода описывается уравнением

т.е. этот электрод обладает водородной функцией. В постоянное слагаемое входят величины потенциалов внешнего и внутреннего электродов сравнения иу-потенциал асимметрии.

В некотором смысле стеклянный электрод является идеальным, так как механически прочен, химически устойчив, не боится восстановителей, окислителей, грязи, сохраняет линейную зависимость в интервале pH от -1 до 13.

В процессе эксплуатации электрод меняет свои свойства, так как он гидратируется, дегидратируется, протравляется, загрязняется компонентами раствора и т.п. Поэтому его регулярно градуируют но стандартным буферным растворам.

Электроды на основе мембран с подвижными носителями имеют жидкие мембраны — раствор ионообменника или «нейтрального переносчика» в органическом растворителе, удерживаемый на пористом полимере (рис. 4.16).

Ионоселективный электрод с жидкой мембраной

Рис. 4.16. Ионоселективный электрод с жидкой мембраной:

  • 1 — мембрана; 2 — ионит; 3 — внутренний стандартный раствор;
  • 4 — внутренний электрод сравнения

Органический растворитель влияет на свойства электрода. Так, если для растворения кальциевой соли эфира фосфорной кислоты [(R02)2P00]2Ca используют диоктилфенилфосфонат, то электрод пригоден для определения ионов кальция в присутствии 100-кратного количества магния. Но если растворителем является деканол-1, то электрод не способен различить кальций и магний, зато его можно использовать для определения жесткости воды (Са+ + Mg+).

Одним из лучших электродов подобного рода является электрод на основе валиномицина на калий. Его высокая селективность объясняется тем, что диаметр ионов калия (-27 нм) соответствует внутренней полости циклической молекулы валиномицина (-27—33 нм). Поэтому, в отличие от маленьких ионов натрия или лития, калий прочно удерживается в полости за счет ионодипольных взаимодействий с кислородом валиномицина.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы