Скляний (вимірювальний) електрод

Теорія виникнення потенціалу на прикладі скляного електрода при визначенні активності іонів водню.

Скляний (вимірювальний) електрод — це система, що включає невеликий посуд із скла з поміщеним в нього внутрішнім буферним розчином і токоотводом. Посудина має горловину з ізолюючого скла, на кінці якої напаяний кулька (мембрана) із спеціального електродного скла, що володіє помітною електропровідністю. Токоотводом може служити внутрішній хлорсеребряный електрод. Скло проводить електрику завдяки тому, що в ньому можуть мігрувати іони лужних металів (натрію або літію), що входять до складу при його синтезі.

На кордоні струмовідводу (внутрішній хлорсеребряный електрод) і внутрішнього буферного розчину виникає певний потенціал. Потенціал виникає на кордоні скляної мембрани з внутрішнім розчином. В ході вимірювань внутрішній розчин, а значить, і сума внутрішніх потенціалів залишаються постійними.

Походження потенціалу скляного електрода можна представити так. Коли електрод поміщається в аналізований розчин, в поверхневі шари електродного скла з аналізованого розчину інтенсивно проникають іони водню, витісняючи іони міститься у склі лужного металу. Енергетичний стан іонів у склі та в розчині по-різному. Це призводить до того, що іони водню так розподіляються між склом і розчином, що поверхні цих середовищ (фаз) набувають протилежні заряди, а між склом і аналізованим розчином виникає різниця потенціалів. Величина цієї різниці потенціалів залежить від рН, тому що прагнення іонів водню перейти в скло залежить від їх концентрації в розчині. Чим вона більше, тим більше це прагнення. Виникає різниця потенціалів так направлена, що вона зменшує прагнення іонів водню переходити в скло. При певній концентрації іонів водню в розчині між прагненням їх переходити в скло і електричним силами, які доводиться долати, встановиться рівновага. При цьому перехід іонів Н⁺ з розчину в скло буде здійснюватися з тією ж швидкістю, що і зворотний перехід зі скла в розчин.

Для вимірювання величини потенціалу скляного електрода використовується допоміжний електрод (порівняння).

Потенціал допоміжного електрода при вимірюванні рН практично не змінюється, оскільки він залежить від концентрації іонів хлору, яка близько системи Ag/AgCL (якщо електрод хлорсеребряный) задана і залишається постійною. Допоміжний електрод з'єднаний з аналізованим розчином електролітичним ключем з розчином хлористого калію. Роль цього ключа — забезпечувати проведення струму між досліджуваним розчином і допоміжним електродом, стабілізувати і звести до мінімуму потенціал на цій межі.

В скляних електродах не запаяній конструкції, особливо при перепадах температур аналізованої середовища, може порушуватися герметичність, внутрішній буферний розчин взаємодіє не тільки зі склом корпусу електрода, але і іншими матеріалами, які забезпечують герметичність (гума, смола та ін). В результаті цього внутрішній розчин змінює свій склад, що веде до швидкого зміни контрольного потенціалу електрода і зміні координат ізопотенціальної точки.

Для вимірювання величини рН пропонуємо використовувати електроди:

в лабораторних умовах:

– електроди запаяній конструкції ЕСЛ-43-07, ЕСЛ-43-07СР, ЕСЛ-45-11 для температур від 0 до 40 ºС;

– електроди запаяній конструкції ЕСЛ-63-07, ЕСЛ-63-07СР, ЕСЛ-15-11 для температур від 25 до 100 ºС;

– комбіновані скляні лабораторні електроди ЭСКЛ-08М.1, ЭСКЛ-08М для температур від 0 до 50 ºС, зміна дифузійного потенціалу на електролітичному ключі допоміжного електрода при перенесенні електрода кислоти в луг не перевищує ±1;

в промислових умовах:

– електроди запаяній конструкції ЕСП-04-14 для температур від 0 до 40 ºС;

– електроди запаяній конструкції ЕСП-01-14 для температур від 25 до 100 ºС;

– електрод запаяній конструкції ЕСП-31-06 для температур від 70 до 150 ºС;

– електрод запаяній конструкції ЕС-71-11 — стерилизуемый, діапазон вимірювання величини рН від -0,5 до 12 рН при 25 ºС (електрод без стерилізації можна використовувати для температур від 15 до 80 ºС). Електродне скло, що використовується для виготовлення електрода ЕС-71-11, дозволяє проводити вимірювання в розчинах з величиною рН до -0,5 рН (в розчинах, що містять сірчану кислоту);

спеціальні електроди:

– електрод 5М2.840.019 запаяній конструкції — для аналізаторів АН-72529/60,

– електрод 5М2.840.074 запаяній конструкції — для аналізаторів АС-7932.

іоноселективні скляні електроди:

– скляні електроди ЕСЛ-51-07, ЕСЛ-51-07СР запаяній конструкції — для вимірювання активної концентрації іонів натрію Na⁺та іонів срібла Ag⁺,

– скляний електрод ЕС-10-07 запаяній конструкції — для вимірювання активної концентрації іонів натрію Na⁺, в комплекті з приладами типу рNа-205 вимірює активну концентрацію іонів натрію в хімічно знесоленої води і конденсаті пари котлів високого тиску;

– електрод сульфидсеребряный ЕСС-01 — для визначення концентрації сульфід-іону S^-2 в промислових умовах, в тому числі в сульфатних щелоках целюлозно-паперового виробництва, а також для вимірювання активної концентрації іонів срібла Ag⁺,

і іоноселективні мембранні електроди:

– електрод аргентитовый ЕА-2 — для вимірювання активності сульфідних іонів (величини рS) і може бути застосований в промислових датчиках при автоматичному контролі концентрації сульфідних іонів нS у водних розчинах; застосовується в випускаються нами сигнализаторах СЦ-2,

– мембранні електроди ЕМ-I-01, ЕМ-I-01СР — для вимірювання активної концентрації іонів I ^–,

– мембранні електроди ЕМ-CN-01, ЕМ-CN-01СР — для вимірювання активної концентрації іонів CN^– ; можуть застосовуватися в хімічній і золотодобувної промисловості, при аналізі та очищення стічних вод гальванічних цехів, на збагачувальних фабриках, в процесах флотації із застосуванням ціанистих солей; застосовується в випускаються нами сигнализаторах СХ-2,

– мембранні електроди ЕМ-Cl-01, ЕМ-Cl-01СР — для вимірювання активної концентрації іонів Cl^; можуть застосовуватися в хімічній промисловості при контролі технологічних процесів, при аналізі та очищення стічних вод гальванічних цехів, у наукових дослідженнях, медицині,

– мембранні електроди ЕМ-NO₃-07, ЕМ-NO₃-07СР — для вимірювання активної концентрації іонів NO^–₃; можуть застосовуватися для аналізу грунтів, продукції рослинництва, харчової промисловості; можуть бути використані в лабораторній практиці в різних галузях промисловості, біології, медицини, охорони навколишнього середовища,