Ионоселективные электроды

Ионоселективные электроды

• Ионоселективный электрод Решающее влияние на развитие и успех ионных измерений оказало успешное конструирование ионоселективных электродов на основе различных мембран. Стекло-ионоселективные электроды чувствительны к ионам щелочных металлов Li4-, Na +, K, Rb +, Cs + и ионам Ag +, T1 + и NH <f. Его устройство и принцип действия такие же, как у стеклянного pH-электрода.

• В частности, было установлено, что введение A1203 в стекло оказывает положительное влияние на селективность мембраны по ионам металлов, а не по H4 *. Например, селективный электрод с функцией натрия находится в равновесии с ионами натрия в растворе. Na + (стекло) Na + (раствор). Следовательно, в кислотном растворе такие показания электродов искажаются.

В кислых растворах это равновесие осложняется взаимодействием с ионами водорода. Na + (стекло) + H + (r-p) = Na + (r-p) + H + (стекло) Людмила Фирмаль

Важной особенностью ионоселективного электрода является его коэффициент селективности. Это показывает, сколько раз электрод чувствителен к этим ионам, а не к посторонним (мешающим) ионам. Например, если коэффициент селективности натриевого электрода к ионам калия равен 1000, т. Е. Кl <к + = 103, этот электрод в 1000 раз более чувствителен к ионам натрия, чем к ионам калия.

То есть, если потенциал электрода E представляет собой концентрацию ионов натрия, равную 10-3 моль / л, для достижения этого потенциала концентрация ионов калия будет в 1000 раз или 1 моль / л. Технические спецификации электродов обычно показывают разнообразие избыточных концентраций, при которых электрод сохраняет селективность.

Например, указывает ли сертификат калийного электрода EM-K-01, что электрод является селективным в присутствии Na + и NH? Когда их концентрация превышает 200 и 20 раз по сравнению с ионами К + соответственно. Стекло-ионоселективные электроды широко используются для измерения катионов щелочных металлов в различных биологических образцах, таких как кровь, плазма и сыворотка. Объекты окружающей среды — вода, растения, различные экстракты и т. Д.

Измерения с использованием ионоселективных электродов точно конкурируют с фотометрией пламени и часто превышают скорость. Твердоионный селективный электрод. Для твердых мембранных электродов ионочувствительный элемент изготовлен из плохо растворимого кристаллического материала с ионной проводимостью. Такая передача заряда кристалла обусловлена ​​дефектами в кристаллической решетке.

Работа занята ионами определенного размера и заряда, что приводит к высокой селективности кристаллической мембраны. Конструктивно такой электрод подобен стеклянному электроду. Для обоих электродов мембрана разделяет исследуемый раствор и контрольный раствор (обычно хлорид серебра), в котором расположен контрольный электрод.

Из этого типа электрода широко используется фторидный электрод, мембрана представляет собой монокристалл LaF3 с чистой фторидной проводимостью, и E11F2 добавляется для увеличения электропроводности. В зависимости от чувствительности фторидного электрода равновесная концентрация ионов фторида F может быть измерена в широком диапазоне концентраций от 10 до 6 до 1 моль / л.

В этой области отклонений от уравнения Нернста не наблюдается. Селективность электрода очень высока, и даже 1000-кратный избыток инородных ионов (галогениды, нитраты, сульфаты и т. Д.) По сравнению с фторид-ионами не будет мешать измерению F ~ и может быть выбран только в присутствии ионов ОН. (OH- является мешающим ионом).

• Поведение фторидных электродов также ухудшается в присутствии ионов и лигандов La3 +, которые образуют сильные координационные соединения (лимонная кислота, оксалат-ионы и т. Д.) В растворе. Также ясно, что чем выше кислотность среды, тем ниже равновесная концентрация ионов фторида F в растворе из-за образования молекул HF. Поэтому измеренное значение фторидного электрода в кислотной области сильно зависит от рН.

(OH), что также вызывает искажение показаний электрода. Трудно установить точный предел pH, при котором показание фторидного электрода не сильно зависит от pH, поскольку он уменьшается с уменьшением концентрации фторид-иона. Диапазон охватывает диапазон значений pH около 4-5-8-9.

Фторидные электроды используются для измерения фторид-ионов F в питьевой воде, различных биологических пробах и витаминах для предотвращения загрязнения окружающей среды. Ion. Людмила Фирмаль

Что действительно важно, так это ионоселективный электрод с мембраной из сульфида серебра, пригодный для измерения концентраций (активности) как Ag1, так и S2 ~. Ионы Ag + подвижны в мембране Ag2S, и серебро с помощью этого электрода можно измерять в диапазоне концентраций от 1 до 10–7 моль / л. -HOHbi. На основе сульфида серебра также разработаны различные галогенидные и металлочувствительные электроды.

Для этого в сульфид серебра вводятся галогениды или сульфиды серебра, меди, кадмия, свинца и других металлов. Электроды на основе сульфида серебра с добавлением соответствующего галогенида серебра чувствительны к ионам C1 ~, Br ~, I «, CN- и др. Введение сульфидов других металлов в сульфид серебра является вторым Сульфиды (Cd Pb2 +, Cu2 + и т. Д.).

Также используются электроды на основе сульфида или селенида меди, чувствительные к ионам Cu2 +. В гетерогенном твердом электроде активное вещество смешивается с инертной матрицей. Различные труднорастворимые соединения используются в качестве чувствительных к ионам активных веществ, таких как сульфат бария и оксалат кальция, а также в качестве инертной матрицы, эпоксидной смолы, поливинилхлорида, силиконового каучука и так далее. Малый.

Жидкостный ионоселективный электрод. В электродах с жидкой мембраной сравнительные и аналитические растворы разделены тонким слоем органической жидкости, которая содержит жидкий ионообменник, который не смешивается с водой и избирательно реагирует с обнаруженными ионами. Слой чувствительной к ионам органической жидкости получают путем пропитки этой жидкости из пластика в пористую гидрофобную мембрану.

Схема жидкого ионоселективного электрода показана на рисунке. 9.4. Внутренний электрод из хлорида серебра / погруженный в раствор MS12, М Обнаруживаемый катион. Одна пористая мембрана 3 находится в контакте с раствором для сравнения электрода с хлоридом серебра, а другая — с раствором для анализа.

Чувствительная к ионам жидкость в емкости 2, пропитывающей мембрану, состоит из жидкого органического ионообменника, имеющего кислотные, основные или хелатные функциональные группы, растворенные в подходящем растворителе, который не смешивается с водой. Кальциевый электрод этого типа содержит кальциевую соль алкилфосфата в качестве жидкого ионообменника.

Рис. 94 Схема селективного электрода на жидких ионах Растворяется в диалкилфенилфосфонате или аналогичной композиции. В этом случае сравнительное решение для внутреннего хлоридного электрода 1 содержит CaCb. Равновесие устанавливается с обеих сторон ионоселективной мембраны. CaR2 (org) (org) + Ca2 + (aq) Поскольку концентрация (и активность) ионов Ca2 + в растворе для сравнения постоянна, потенциал электрода зависит только от концентрации (активности) ионов Ca2 + в аналитическом растворе.

Эта зависимость выражается уравнением Нернста. E = £ ° мембраны -0,0291 г aCa2 +. (9,19) Уравнение (9.19) наблюдается в диапазоне концентраций (активности) от 10-5 до 1 моль / л в диапазоне рН от 6,0 до 11,0. При более высоких значениях рН Ca (OH) 2 выпадает в осадок | Также в кислотной области равновесие органических ионообменников с кальцием осложняется участием ионов водорода. На практике также используются ионоселективные мембранные электроды, такие как калий, натрий и аммоний.

Газочувствительные мембранные электроды предназначены для обнаружения NH3, NO и других газов. Пленочные электроды используют тонкие пленки вместо жидких пленок. Пленочные электроды имеют тот же механизм действия, что и мембранные электроды, но они более долговечны и проще в использовании.

Смотрите также:

Решение задач по аналитической химии

Прямая потенциометрия	Основные приемы ионометрического анализа
Определение pH	Потенциометрическое титрование