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 И. э. 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 И. э. для определения разл. ионов - осн. задача ионометрии (см. также Потенциометрия). В большинстве случаев И. э. 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 И. э., избирательно чувствительные к определяемому иону; концентрация этого иона в стандартном р-ре с 0 точно известна. Для практич. измерений гальванич. элемент составляют из И. э. 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 И. э. 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. И. э. определяется способностью ионов под действием электрич. поля перемещаться в кристаллич. решетке по дефектам; стеклянные И. э. рассматривают как твердый электролит, к-рый может вступать в ионообменное взаимод. с исследуемым р-ром. Стеклянные И. э. 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 Ч0,5 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 рNН 4 - отрицат. логарифмы концентраций Na+ и NH4+ в моль/л). Монокристаллич. LaF3 - электрод - наиб. селективный по отношению к ионам F-. И. э. 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 И. э. могут служить Са 2+ - электрод на основе р-ра кальциевых солей диэфиров фосфорной к-ты (напр., дидецилфосфата) и жидкостной электрод с одинаковой селективностью к ионам Са 2+ и Mg2+, используемый для определения жесткости воды. В И. э. 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 И. 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 И. э. характеризуют т. наз. коэф. электродной селективности и интервалом концентраций определяемого иона. В настоящее время созданы И. э. для неск. десятков катионов и анионов; среди них F-, Cl- , Вr-, I-, S2-, CN-, CNS-, NO3-, СlO4-, СО 32-, HCO3-, H2PO4-, RCOO-, Cu2+, Zn2+,Cd2+, Pb2+, Ag+, Fe2+, R4N+. Спец. типы И. э. позволяют определять концентрацию неионных в-в; таковы газочувствительные И. э., используемые для определения содержания в р-рах NH3, CO2, SO2, H2S и др. Газовый электрод включает И. э. 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., СО 2 + H2O D Н + + HCO3-. Газ (СО 2, NH3 или иной) распределяется между измеряемым и вспомогат. р-рами, образующиеся во вспомогат. р-ре ионы регистрируются И. э. Поскольку в большинстве используемых р-ций образуются ионы Н +, в газочувствит. электродах применяют в осн. стеклянные И. э. Для определения концентрации большого числа орг. соед. служат биоспецифичные И. э. - 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 И. э. Обычно фермент используют в иммобилизованном состоянии непосредственно на мембране И. э., иногда - на отдельном носителе. Ферментные электроды позволяют определить концентрацию не только субстратов, но и в-в, являющихся ингибиторами или активаторами каталитич. р-ций. И. э. 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.


Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

Смотреть что такое "ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ" в других словарях:

  • Серийно выпускаемые ионоселективные электроды — Определяемый ион Тип мембраны Рабочий диапазон концентраций, М Коэффициенты селективности (мешающие ионы) Cl твердая 5·10 5 100 20 (I ), 1,2 (Br ), 400 (CN ) …   Химический справочник

  • ферментные электроды — (молекулярно селективные электроды) – представляющие собой ионоселективные электроды, на наружной поверхности которых нанесен иммобилизованный фермент, способный катализировать превращение одного единственного субстрата из многих сотен и даже… …   Химические термины

  • Р 50.2.034-2004: Государственная система обеспечения единства измерений. Электроды ионоселективные для определения активности (концентрации) ионов в водных растворах. Методика поверки — Терминология Р 50.2.034 2004: Государственная система обеспечения единства измерений. Электроды ионоселективные для определения активности (концентрации) ионов в водных растворах. Методика поверки: 3.6 буферный раствор, поддерживающий постоянную… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Стеклянный электрод — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. У этого термина есть и другие значения, см. Электрод (значения) Стеклянные электроды …   Википедия

  • ЭЛЕКТРОХИМИЯ — раздел физической химии, изучающий химические процессы, которые сопровождаются появлением электрического тока или, наоборот, возникают под действием электрического тока. Предметом электрохимических исследований также являются электролиты и… …   Энциклопедия Кольера

  • СЕНСОРЫ ХИМИЧЕСКИЕ — (от лат. sensus чувство, ощущение), чувствительные элементы небольших размеров, генерирующие аналит. сигнал, зависящий от концентрации определяемого компонента в анализируемой смеси. Неотъемлемой частью С. х. является преобразователь энергии хим …   Химическая энциклопедия

  • рН-МEТРИЯ — совокупность потенциометрич. методов определения водородного показателя рН. Они основаны на измерении эдс гальванич. элемента, состоящего из индикаторного электрода, обратимо реагирующего на изменение активности % ионов водорода, и электрода… …   Химическая энциклопедия

  • ТИТРАТОРЫ — приборы, предназначенные для автоматич. или полуавтоматич. выполнения титриметрич. анализа (см. Титриметрия). Т. удобны при выполнении массовых однотипных анализов, а также для анализа проб, содержащих ядовитые радиоактивные или взрывоопасные в… …   Химическая энциклопедия

  • ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ — наука о методах определения химического состава веществ. Химический анализ буквально пронизывает всю нашу жизнь. Его методами проводят скрупулезную проверку лекарственных препаратов. В сельском хозяйстве с его помощью определяют кислотность почв… …   Энциклопедия Кольера

  • Потенциометрия —         (от лат. potentia сила, мощность и греч. metreo измеряю * a. potentiometry; н. Potentiometrie; ф. Potentiometrie; и. potenciometria) электрохим. метод исследования и анализа веществ, основанный на измерении электродвижущих сил (эдс)… …   Геологическая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.