Ионоселективные электроды

Ионоселективные электроды (ИСЭ), чувствительные к катионам и анионам, представляют собой электрохимические системы, в которых потенциал определяется процессами распределения ионов между мембраной и раствором (табл. 16.2). Мембрана разделяет два раствора (исследуемый и стандартный), содержащие ионы, способные проникнуть в мембрану и двигаться в ней. Стандартный раствор содержит только один вид мембраноактивных ионов A⁺. Состав стандартного раствора неизменен. В настоящее время широко применяются ИСЭ с четко выраженной избирательностью к большому числу катионов и анионов.

Таблица 16.2

Общая схема ионоселективного электрода

Исследуемый раствор Мембрана Стандартный раствор

Наиболее распространенными ИСЭ являются стеклянные электроды. Стекло рассматривается как твердый электролит, способный вступать в ионное взаимодействие с раствором. Стекла, содержащие катионы Na, Li, Ca, обладают сродством к ионам Н⁺, введением в состав стекла оксидов Al и B удалось создать ИСЭ для ионов Na⁺, K⁺. NH₄⁺, Li⁺, Ag⁺, Tl⁺ и др.

Стеклянный электрод для определения концентрации Н⁺ состоит (см. табл.16.3) из стеклянного тонкостенного шарика, припаянного к стеклянной трубке. В шарик налит раствор HCl (внутренний раствор, a_H+ = 0,1 моль∙л^–1), в который опущен хлорсеребряный электрод. При погружении стеклянного электрода в раствор с измеряемой концентрацией H⁺ (внешний раствор) между мембраной и исследуемым раствором (р) происходят процессы ионного обмена: H⁺_p+ Na⁺_Мб = H⁺_мб + Na⁺_р, приводящие к разности потенциалов.

Таблица 16.3

Схема стеклянного электрода

Сравнительный электрод Исследуемый раствор Мембрана Стандартный раствор

Потенциал стеклянного электрода равен:

Стеклянные электроды обычно используют для определения pH.

Водородный электрод, выбранный за нулевую точку при сравнении электродных потенциалов, в качестве рабочего электрода сравнения практически не используется. Поэтому в качестве электродов сравнения обычно используют лишенные этих неудобств электроды второго рода; чаще других хлорсеребряный (ХСЭ) и каломельный (КЭ), так как при постоянной концентрации ионов хлора их потенциалы остаются постоянными. Кроме ХСЭ и КЭ очень удобным в работе оказался стеклянный электрод.

Если гальванический элемент составлен из полуэлементов сравнения, то он обладает высокой стабильностью, его ЭДС не меняется многие годы.

*) В проводниках первого рода носителями заряда служат электроны. В проводниках второго рода носителями заряда служат ионы.