Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ, электрохим. электроды, равновесный потенциал к-рых в р-ре электролита, содержащем определенные ионы, обратимо и избирательно зависит от концентрации этих ионов. На этом основании ионоселективные 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 ионоселективных электродов для определения разл. ионов - осн. задача ионометрии (см. также Потенциометрия). В большинстве случаев ионоселективный 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 (см. Мембранный потенциал). Измерение концентрации определяемого иона в принципе возможно по значению эдс гальванич. элемента, составленного из находящихся в контакте исследуемого и стандартного р-ров, в каждый из к-рых погружены идентичные ионоселективные электроды, избирательно чувствительные к определяемому иону; концентрация этого иона в стандартном р-ре с0 точно известна. Для практич. измерений гальванич. элемент составляют из ионоселективного электрода и электрода сравнения (напр., хлоросеребряного), к-рые сначала погружают в стандартный, а затем в исследуемый р-р; разность соответствующих эдс равна Е. Состав стандартного р-ра должен быть по возможности близок к составу измеряемого. Искомую концентрацию с вычисляют по ур-нию:

lg c = zE/q + lg c0,

где z - зарядовое число иона, q - изотермич. постоянная (при 25 °С она равна 58,5 мВ). Различают ионоселективные электроды с твердыми, жидкими и пленочными мембранами.

Твердые мембраны создают на основе металлич. систем типа Ag-AgCl, Hg-Hg2Cl2, ионообменных смол, стекол разл. состава, моно- и поликристаллов труднорастворимых в воде солей. Селективность кристаллич. ионоселективных электродов определяется способностью ионов под действием электрич. поля перемещаться в кристаллич. решетке по дефектам; стеклянные ионоселективные электроды рассматривают как твердый электролит, к-рый может вступать в ионообменное взаимод. с исследуемым р-ром. Стеклянные ионоселективные электроды обладают высокой чувствительностью к ионам Н+, Nа+, К+, NH4+ и др., что позволяет проводить измерения, напр., рН в диапазоне от -2 до 14 при т-рах до 100-150 °С, измерения pNa - в диапазоне от —0,5 до 4 при т-рах до 100 °С, измерения pNH4 - в диапазоне от 0 до 3,5 при т-рах до 80 °С (pNa и рNН4 - отрицат. логарифмы концентраций Na+ и NH4+ в моль/л). Монокристаллич. LaF3 - электрод - наиб. селективный по отношению к ионам F-. Ионоселективные электроды с жидкими мембранами создают на основе р-ров в орг. р-рителях ионообменных в-в (жидкие катиониты или аниониты) или нейтральных хелатных соед.; эти р-ры отделены от исследуемого водного р-ра пористыми перегородками. Селективность жидких мембран определяется, в первую очередь, избирательностью комплексообразования или ионного обмена между мембраной и р-ром. Примерами таких ионоселективных электродов могут служить Са2+ - электрод на основе р-ра кальциевых солей диэфиров фосфорной к-ты (напр., дидецилфосфата) и жидкостной электрод с одинаковой селективностью к ионам Са2+ и Mg2+, используемый для определения жесткости воды. В ионоселективных электродах с пленочными мембранами активными являются те же в-ва, что и в жидких мембранах, но они нанесены на полимерную матрицу, напр., поливинил хлоридную. На практике мембрана ионоселективных электродов 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 характеризуют т. наз. коэф. электродной селективности и интервалом концентраций определяемого иона. В настоящее время созданы ионоселективные электроды для неск. 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 ионоселективных электродов позволяют определять концентрацию неионных в-в; таковы газочувствительные ионоселективные электроды, используемые для определения содержания в р-рах NH3, CO2, SO2, H2S и др. Газовый электрод включает ионоселективный электрод и электрод сравнения, контактирующие с небольшим объемом вспомогат. (приэлектродного) р-ра, к-рый отделен от исследуемого р-ра газовой прослойкой или гидрофобной газопроницаемой мембраной, напр., поливинилиденфторидной. В основе их действия лежат р-ции с участием газов (напр., СО2 + H2O D Н+ + HCO3-. Газ (СО2, NH3 или иной) распределяется между измеряемым и вспомогат. р-рами, образующиеся во вспомогат. р-ре ионы регистрируются ионоселективным электродом. Поскольку в большинстве используемых р-ций образуются ионы Н+, в газочувствит. электродах применяют в осн. стеклянные ионоселективные электроды. Для определения концентрации большого числа орг. соед. служат биоспецифичные ионоселективные электроды - ферментные, иммуноферментные, бактериальные, микробные и др. В основе их действия лежат р-ции, катализируемые ферментами, к-рые превращ. неионное в-во (субстрат) в ион, определяемый соответствующим ионоселективным электродам. Обычно фермент используют в иммобилизованном состоянии непосредственно на мембране ионоселективного электрода, иногда - на отдельном носителе. Ферментные электроды позволяют определить концентрацию не только субстратов, но и в-в, являющихся ингибиторами или активаторами каталитич. р-ций. Ионоселективные электроды находят применение в хим. 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-биол. исследованиях для определения ионного состава биол. 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 р-ров, 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.


===
Исп. литература для статьи «ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ»: нет данных

Страница «ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн