химический каталог




ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ, электрохимический электроды, равновесный потенциал которых в растворе электролита, содержащем определенные ионы, обратимо и избирательно зависит от концентрации этих ионов. На этом основании ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. используют для определения концентрации (активности) различные ионов в растворе, а также для анализа и контроля процессов, протекание которых сопровождается изменением ионного состава растворов. Разработка и применение ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. для определения различные ионов - основные задача ионометрии (см. также Потенциометрия). В большинстве случаев ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. представляет собой устройство, основные элементом которого является мембрана, проницаемая только для определенного иона. Между растворами электролитов, разделенных мембраной, устанавливается стабильная разность потенциалов, которая 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 растворов, в каждый из которых погружены идентичные ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э., избирательно чувствительные к определяемому иону; концентрация этого иона в стандартном растворе с0 точно известна. Для практическое измерений гальванич. элемент составляют из ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. и электрода сравнения (например, хлоросеребряного), которые сначала погружают в стандартный, а затем в исследуемый раствор; разность соответствующих эдс равна Е. Состав стандартного раствора должен быть по возможности близок к составу измеряемого. Искомую концентрацию с вычисляют по уравению:

lg c = zE/ q + lg c0,

где z - зарядовое число иона, q - изотермодинамически постоянная (при 25 °С она равна 58,5 мВ). Различают ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. с твердыми, жидкими и пленочными мембранами. Твердые мембраны создают на основе металлич. систем типа Ag-AgCl, Hg-Hg2Cl2, ионообменных смол, стекол различные состава, моно- и поликристаллов труднорастворимых в воде солей. Селективность кристаллич. ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. определяется способностью ионов под действием электрич. поля перемещаться в кристаллич. решетке по дефектам; стеклянные ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. рассматривают как твердый электролит, который может вступать в ионообменное взаимодействие с исследуемым раствором. Стеклянные ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. обладают высокой чувствительностью к ионам Н+, Nа+, К+, NH4+ и др., что позволяет проводить измерения, например, рН в диапазоне от -2 до 14 при температурах до 100-150 °С, измерения pNa - в диапазоне от —0,5 до 4 при температурах до 100 °С, измерения pNH4 - в диапазоне от 0 до 3,5 при температурах до 80 °С (pNa и рNН4 - отрицат. логарифмы концентраций Na+ и NH4+ в моль/л). Монокристаллич. LaF3 - электрод - наиболее селективный по отношению к ионам F - . ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. с жидкими мембранами создают на основе растворов в органических растворителях ионообменных веществ (жидкие катиониты или аниониты) или нейтральных хелатных соединений; эти растворы отделены от исследуемого водного раствора пористыми перегородками. Селективность жидких мембран определяется, в первую очередь, избирательностью комплексообразования или ионного обмена между мембраной и раствором. Примерами таких ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. могут служить Са2+ - электрод на основе раствора кальциевых солей диэфиров фосфорной кислоты (например, дидецилфосфата) и жидкостной электрод с одинаковой селективностью к ионам Са2+ и Mg2+, используемый для определения жесткости воды. В ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. с пленочными мембранами активными являются те же вещества, что и в жидких мембранах, но они нанесены на полимерную матрицу, например, поливинил хлоридную. На практике мембрана ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ 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 ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. характеризуют так называемой коэффициент электродной селективности и интервалом концентраций определяемого иона. В настоящее время созданы ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. для несколько 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 ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. позволяют определять концентрацию неионных веществ; таковы газочувствительные ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э., используемые для определения содержания в растворах NH3, CO2, SO2, H2S и др. Газовый электрод включает ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. и электрод сравнения, контактирующие с небольшим объемом вспомогат. (приэлектродного) раствора, который отделен от исследуемого раствора газовой прослойкой или гидрофобной газопроницаемой мембраной, например, поливинилиденфторидной. В основе их действия лежат реакции с участием газов (например, СО2 + H2O D Н+ + HCO3 - . Газ (СО2, NH3 или иной) распределяется между измеряемым и вспомогат. растворами, образующиеся во вспомогат. растворе ионы регистрируются ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. Поскольку в большинстве используемых реакций образуются ионы Н+, в газочувствительный электродах применяют в основные стеклянные ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. Для определения концентрации большого числа органическое соединение служат биоспецифичные ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. - ферментные, иммуноферментные, бактериальные, микробные и др. В основе их действия лежат реакции, катализируемые ферментами, которые превращаются неионное вещество (субстрат) в ион, определяемый соответствующим ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. Обычно фермент используют в иммобилизованном состоянии непосредственно на мембране ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э., иногда - на отдельном носителе. Ферментные электроды позволяют определить концентрацию не только субстратов, но и веществ, являющихся ингибиторами или активаторами каталитических реакций. ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ э. находят применение в химический 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-биологическое исследованиях для определения ионного состава биологическое 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 растворов, 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.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы установщика кондиционеров
реклама москва изготовка указателей
шкаф сушилный для одежды в доу
летний душ для дачи с подогревом купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.09.2017)