Электроды сравнения и индикаторный электрод

Потенциометрические методы анализа основаны на измерении потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор. Для измерения потенциала используют гальванический элемент, состоящий из индикаторного электрода и электрода сравнения.

Индикаторным называется электрод, потенциал которого зависит от изменения концентрации ионов. Потенциал электрода сравнения не зависит от состава и концентрации анализируемого раствора.Величина и изменение ЭДС гальванического элемента, состоящего из этих электродов, позволяют определить концентрацию анализируемого иона в растворе. ЭДС элемента, определяется при помощи специальных приборов - pH-метров или иономеров. Индикаторный электрод Стеклянный электрод, являющийся наиболее распространенным индикаторным электродом, относится к т.н. ионоселективным или мембранным электродам. В основе работы таких электродов лежат ионообменные реакции, протекающие на границах мембран с растворами электролитов; ионоселективные электроды могут быть обратимы как по катиону, так и по аниону. Наиболее часто употребляется стеклянный электрод в виде трубки, оканчивающейся тонкостенным стеклянным шариком. Шарик заполняется раствором НСl с определенной активностью ионов водорода; в раствор погружен вспомогательный электрод (обычно хлорсеребряный). Потенциал стеклянного электрода с водородной функцией (т.е. обратимого по отношению к иону Н+) выражается уравнением . стандартный потенциал ε°ст для каждого электрода имеет свою величину, которая со временем изменяется; поэтому стеклянный электрод перед каждым измерением рН калибруется по стандартным буферным растворам с точно известным рН. ЭЛЕКТРОДЫСРАВНЕНИЯ, электрохим. системы, предназначенные для измерения электродных потенциалов. Электроды сравнения сохраняют свой потенциал практически постоянным и воспроизводимым в растворах различного состава и концентрации. В потенциометрии наиболее часто используются хлорсеребряные электроды. Хлорсере́бряный электро́д (ХСЭ) благодаря стабильности потенциала и простоте конструкции является одним из наиболее часто употребляемых в лабораторной практике электродов сравнения. Представляет собой серебряную пластинку или проволочку, покрытую слоем малорастворимой соли серебра (обычно - хлорида) и опущенной в насыщенный раствор хлорида калия. Схематически записывается как: Ag|AgCl|KCl|Cl⁻.

Потенциалоопределяющим для такого электрода является анион хлорида в равновесии: AgCl(s) ↔ Ag⁺ + Cl⁻

Необходимость их использования обусловлена невозможностью измерения абс. величины потенциала отдельного электрода. Водородный электрод представляет собой платиновую пластинку, омываемую газообразным водородом, погруженную в раствор, содержащий ионы водорода. Адсорбируемый платиной водород находится в равновесии с газообразным водородом; схематически электрод изображают следующим образом:

Рt, Н2 / Н+

Электрохимическое равновесие на электроде можно рассматривать в следующем виде:

2Н+ + 2е- ––> Н2

Потенциал водородного электрода зависит от активности ионов Н+ в растворе и давления водорода; потенциал стандартного водородного электрода (с активностью ионов Н+ 1 моль/л и давлением водорода 101.3 кПа) принят равным нулю.

Ионоселективные электроды

Ионоселективные электроды представляет собой устройство, основным элементом которого является мембрана, проницаемая только для определенного иона. Ионселективные электроды имеют следующие достоинства: они не оказывают воздействия на исследуемый раствор, портативны, пригодны как для прямых определений, так и в качестве индикаторов в титриметрии.Ион-е, электрохим. электроды, равновесный потенциал к-рых в р-ре электролита, содержащем определенные ионы, обратимо и избирательно зависит от концентрации этих ионов. На этом основании ион-ые электроды используют для определения концентрации (активности) разл. ионов в р-ре, а также для анализа и контроля процессов, протекание к-рых сопровождается изменением ионного состава р-ров. Разработка и применение ион-ых электродов для определения разл. ионов - осн. задача потенциометрии. В большинстве случаев ион-ый электрод представляет собой устройство, осн. элементом к-рого является мембрана, проницаемая только для определенного иона. Между р-рами электролитов, разделенных мембраной, устанавливается стабильная разность потенциалов, к-рая алгебраически складывается из двух межфазных скачков потенциала и диффузионного потенциала, возникающего внутри мембраны.

Типы:

1. первичные:

- электроды со стеклянной мембраной

- кристаллические мембранные электроды – мембраны состоят из ионных кристаллов или их смесей. Иногда представляют собой монокристаллы.

- электроды с жидкой мембраной – основу мембраны составляют несмешивающиеся с водой жидкости. Внутренний р-р сравнения отделён от анализируемого р-ра тонким слоем жидкости содержащий жидкий ион, не смешивающийся с водой, но селективно реагирующий с определённым ионом: жидкие иономембранные электроды и электроды с жидкой мембраной с нейтральным носителем

2.сложные и многомембранные

- молекулярно-чувствительные устройства, такие как газочувствительные или ферментные электроды, в которых потенциометрический детектирующий блок основан на стандартных потенциометрический электродах ранее перечисленных типов.