Ионоселективный электрод ИСЭ поверхности

Основные положения теории ионоселективных электродов. Независимо от типа мембраны поведение ионоселективных электродов подчинено одним и тем же общим закономерностям, так как во всех случаях, несмотря на различие механизмов, происходит перенос ионов через границу раздела фаз и внутри мембраны. Если мембрана помещена между двумя растворами, то через нее возможно перемещение ионов только определенного типа в направлении к раствору с меньшей активностью (концентрацией) этих ионов. На поверхности мембраны возникает потенциал, препятствующий дальнейшему перемещению ионов, и в конечном счете устанавливается динамическое равновесие. [c.41]

Особое место в измерении pH растворов занимает стеклянный электрод, широко используемый в настоящее время благодаря ряду его преимуществ (большая селективность, неподверженность отравлению, отсутствие влияния сильных окислителей и восстановителей и пр.). Механизм возникновения потенциала на поверхности стеклянного электрода не является электрохимическим, он в принципе относится к мембранным ионоселективным электродам, которые в последние годы все чаще применяют для определения активности (концентрации) самых различных ионов (катионов и анионов) и привели к возникновению нового раздела прямой потенциометрии — ионометрии. [c.104]

Если произведение активностей ионов и СГ в анализируемом растворе превышает данную величину, то сульфид серебра на поверхности мембраны превратится в хлорид серебра, что приведет к изменению электродной функции от медной к хлоридной. Электрод можно вернуть в первоначальное состояние, выдержав его в растворе с высокой концентрацией аммиака, который удаляет хлорид серебра из загрязненного медного ионоселективного электрода. [c.199]

Если индикаторная реакция катализируется ферментами, то такие электрохимические системы называют ферментными электродами. По номенклатуре ИЮЕ[АК ферментный электрод определяется как датчик в котором ионоселективный электрод покрыт слоем, содержащим фермент, вызывающий реакцию органического или неорганического вещества (субстрата) с образованием веществ (ионов, молекул), обусловливающих отклик электрода . В настоящее время понятие ферментный электрод несколько расширилось, так как в него включают электрохимические системы с ферментом, закрепленным не только на чувствительном элементе ионоселективного электрода, но и на носителе, расположенном на некотором расстоянии от него или даже в растворе. В первых ферментных электродах ферменты физически удерживались на поверхности электрода или в непосредственной близости от него. Позже были предложены методы химической иммобилизации, осаждения и др. [c.213]

Кроме того, работе ионоселективных электродов существенно мешают растворение активного материала, отравление поверхности электрода и т. д. [c.54]

В обычной конструкции ионоселективного электрода с твердой мембраной внутренняя поверхность мембраны контактирует со стандартным раствором электролита, в который погружен вспомогательный электрод, чаще всего хлорсеребряный, создающий обратимый переход от ионной проводимости в электролите к электронной проводимости в металлическом проводнике. Однако гораздо удобнее внутренний контакт создавать с помощью твердых веществ (графита, металлов и др.). Такие электроды носят название твердофазных (или полностью твердофазных) (см. гл. VI). Токоотводящий контакт в них механически присоединен к внутренней поверхности мембраны. [c.100]

Проблема теоретического обоснования времени отклика Б общем виде до настоящего времени не решена, но отдельные авторы предлагают приближенные выражения для зависимости потенциала от Бремени. Еще Речниц в 1969 г. отметил явления изменения потенциала ионоселективных электродов в первые секунды после перемены состава среды. Поскольку потенциал зависит от нескольких процессов, происходящих на поверхности и в объеме мембраны, то время установления потенциала должно быть сложной функцией ряда кинетических параметров. [c.163]

В отличие от медицины и биологии, где биологические жидкости часто воздействуют на поверхность электродной мембраны и искажают показания электрода, почвы и почвенные растворы являются более простыми объектами для применения различных типов электродов. Экспрессность, надежность, возможность определений без нарушения целостности объекта привлекли внимание почвоведов к прямому потенциометрическому методу с применением нового типа ионоселективных электродов. [c.189]

В ферментных электродах используются биохимические принципы. Измерительные устройства этого типа представляют собой ионоселективный электрод, на чувствительную поверхность которого нанесена полимерная пленка, содержащая фермент [32]. Определяемое соединение вступает в реакцию внутри ферментной мембраны с образованием продукта реакции, появление которого изменяет потенциал электрода. Аналогичный принцип лежит в основе бактериальных электродов [86], в которых вместо ферментной мембраны действует биологическая ткань [2]. [c.14]

При установившемся равновесии обменного процесса поверхность ионита и раствор приобретают электрические заряды противоположного знака, на границе раздела ионит — раствор возникает двойной электрический слой, которому соответствует скачок потенциала. Поскольку иониты обладают повышенной избирательной способностью по отношению к определенному виду ионов, находящихся в растворе, ионообменные электроды называются также ионоселективными. Стеклянный электрод является важнейшим среди этой группы электродов. Он представляет собой тонкую мембрану из специального стекла, в котором повышено содержание щелочных составляющих — соединений натрия, лития и др. Согласно теории Б. П. Никольского потенциалопределяющий процесс на границе раствор — стекло заключается в обмене между ионами щелочного металла, например Ма+, содержащимися в стекле, и ионами Н+, находящимися в растворе [c.484]

Ионоселективные солевые мембранные электроды представляют тонкую пластинку соли (вмонтированную в дно цилиндрического сосуда), находящуюся в контакте с двумя растворами электролитов, имеющих одноименные ионы с солью мембраны. На границе раздела мембрана — электролит возникает скачок электрического потенциала, величина которого зависит от активности ионов электролита в соответствии с уравнениями, аналогичными уравнениям Нернста для электродов 1- и 2-го рода. Формальной причиной возникновения потенциалов на границах раздела солевая мембрана — раствор является различие химических потенциалов подвижных ионов на поверхности мембраны и в толще раствора. Из термодинамического условия равновесия, характеризующегося равенством электрохимических потенциалов подвижных ионов на поверхности мембраны и в растворе, может быть получено уравнение [c.58]

Ферментные (энзимные) электроды представляют собой электродные устройства (ионометрические датчики), позволяющие определять концентрации веществ, участвующих в ферментативных реакциях. Для этой цепи на чувствительный элемент ионоселективного электрода или на специальный носитель, расположенный на некотором расстоянии от него, наносят спой, содержащий фермент. Обычно фермент применяют в иммобилизированном состоянии, используя один иэ методов иммобилизации ковалентное связывание с поверхностью электрода, внедрение фермента в сетку геля или полимера, ковалентную сшИвку молекул фермента между собой с помощью соответствующего полифунк-ционального реагента, [c.57]

Другим электродом, получивщим щирокое распространение, является сульфидсеребряный электрод, который относится к электродам второго рода. При температуре ниже 176 °С сульфид серебра существует в стабильной форме и обладает ионной проводимостью. В этом соединении способность к миграции имеет только ион серебра. В качестве мембраны можно использовать монокристаллы Ag2S или спрессованный поликристаллический сульфид серебра. Чрезвычайно малая растворимость последнего и хорошая устойчивость по отношению к окислителям и восстановителям, а также простота приготовления поликристаллических мембран сделали сульфид серебра идеальным материалом для создания ионоселективных электродов. Сульфидсеребряный электрод применяют для определения как ионов серебра, так и сульфид-ионов, поскольку эти ионы связаны между собой произведением растворимости А 28. Так как мембрана обладает плотной и непористой поверхностью, то реакция электрода на изменение активности сульфидных ионов в растворе очень быстрая. [c.195]

Растворы сравнения. В устройстве, применяемом при определениях с ионоселективным электродом, внутренний раствор сравнения (рис. 13-2) выполняет двойную функцию. Он должен содержать один вид ионов, чтобы обеспечить устойчивый электродный потенциал внутреннего полуэлемента сравнения, и другой — чтобы обеспечить устойчивый мембранный потенциал на поверхности раздела мембраны и внутреннего раствора. В обычной системе со стеклянным рН-электродом внутренним полуэлементом сравнения служит Ag/Ag l потенциал устойчив, поскольку внутренний раствор сравнения имеет 0,1 М концентрацию хлорид-ионов. Потенциал внутренней поверхности мембраны тоже устойчив, поскольку внутренний заполняющий раствор имеет 0,1 М концентрацию ионов водорода (или буферный раствор). Использование одного раствора электролита (0,1 М НС1) отлично обеспечивает высокую и устойчивую концентрацию обоих ионов. [c.274]

Другим источником ошибок при измерениях ионной активности является невыполнение уравнения Нернста при использовании того или иного ионоселективного электрода. В случае одновалентных ионов при 25°С изменение потенциала мембраны может составлять менее 59 мВ при 10-кратном изменении активности. Например, на изменение активности водородных ионов не все стекла реагируют в одинаковой степени — плавленый кварц не реагирует вообще стекло состава 2% ЫагО и 98% ЗЮг характеризуется изменением потенциала 15 мВ на единицу pH, стекло состава 30% ЫагО и 70% 5102 приводит к изменению потенциала 23 мВ на единицу pH. Лишь стекла определенного состава характеризуются изменением 59 мВ на единицу pH. Термин э. д. с.-эффективность определяется [44] как отношение наблюдаемого изменения потенциала к ожидаемому для двух растворов, содержащих данный ион. Эффективные рН-чувствительные стеклянные электроды имеют э.д.с.-эффективность, близкую к единице (0,995) в широком интервале pH. Чтобы свести к минимуму ошибку измерения, необходимо стандартизовать ионоселективный электрод с помощью стандартного раствора сравнения, активность ионов которого по возможности близка к активности ионов испытуемого раствора. Так, если рН-электрод стандартизован с помощью буферного раствора с pH = 4, а используется для измерений рас-гворов с pH =10, то ошибка составляет 0,03 единицы pH, несмотря на то, что э. д. с.-эффективность равна 0,995. В ионочувствительных стеклах э. д. с.-эффективность связана со степенью гидратации поверхности мембраны. По мере приближения к предельно обнаруживаемой конце 1трации э. д. с.-эффективность уменьшается. Ошибки, возникающие при этом, могут быть частично лпквизированы, если стандартизовать электрод с помощью двух растворов, один из которых имеет концентрацию чуть выше, а другой— чуть ниже концентрации испытуемого раствора. Таким способом можно также снизить ошибку при измерениях потенциала жидкостного соединения. [c.279]

Конечную точку ацидиметрического титрования карбонатов кислотой можно определять потенциометрическим методом. В последнее время применяют ионоселективные электроды. Для определения в крови газов при содержании СО2 более 20 мкг/мл применен электрод, селективный к СО2 [38]. Электрод содержит полимерную мембрану, которая отделяет анализируемый раствор от пленки раствора НаНСОз, заключенной между собственно электродом и чувствительной поверхностью стеклянного электрода. СО2 диффундирует через мембрану. [c.49]

Ионоселективные электроды можно использовать также для аргентометрического титрования цианидов. Иодид-серебряный электрод позволяет определять 10 — 10 М N . Он фиксирует концентрацию цианидов и цианидных комплексов, которые менее устойчивы, чем Ag( N)2[72j. Изучено влияние pH на показания иодид-серебряного электрода, связанные с взаимодействием цианида с поверхностью мембраны [73]. С применением сульфид-серебряного электрода методом добавок можно определять минимально 0,03 ppm цианидов [74]. При содержании N равном 1 ppm ошибка составляет 2%. При анализе сточных вод пробы, содержащие Zn +, d2+, r +, Си + и Ni +, обрабатывали раствором ЭДТА для разрушения цианидных комплексов и последующего определения цианидов. [c.83]

В потенциометрическом титровании галогенидов источником ошибок может быть сорбция ионов поверхностью осадка. Это может происходить в том случае, когда используют серебряный электрод или галогенид-серебряный ионоселективный электрод. Было найдено [98], что введение ЫаНОз до концентрации, равной 1 М, эффективно снижает эту ошибку. Потенциометрическое титрование нашло широкое применение в элементном органическом микроанализе. Этот аспект использования метода подробно рассматривает Диксон [99]. Для более тщательной изоляции каломельного электрода от анализируемого раствора, содержащего хлорид-ионы, применяют два нитратных солевых мостика. Хлорид титруют в среде изопропанол — вода 0,002 М раствором AgNOs. Каломельный электрод можно заменить другим электродом сравнения, включая и металлические электроды. [c.310]

Ионоселективные электроды, так называемые селектроды , описаны в работах Ружички и Лемма [136]. Селектрод содержит тонкий слой электродно-активного вещества, нанесенного на поверхность гидрофобизированного графита. Линейность Нернстов-ской функции для иодидов, бромидов и хлоридов сохраняется до 10 М, 10 М и 10— М соответственно. В этих электродах не используют мембрану и внутренний раствор сравнения. Электроды выпускает промышленность [137]. [c.316]

Твердые ионоселективные электроды. В твердых мембранных электродах ионочувствительный элемент изготовляется из малорастворимого кристаллического вещества с ионным характером проводимости. Перенос заряда в таком кристалле происходит за счет дефектов кристаллической рещетки.. Вакансии могут заниматься ионом только определенного размера и заряда, что обусловливает высокую селективность кристаллических мембран. Конструктивно такие электроды сходны со стеклянными в обоих электродах мембрана разделяет исследуемый раствор и раствор сравнения, в котором находится электрод сравнения (обычно хлорсеребряный). Из электродов этого типа щироко применяется фторидный электрод, в котором мембраной является монокристалл ЬаРз, имеющий чисто фторидную проводимость, с добавкой Еир2 для увеличения электрической проводимости. Чувствительность фторидного электрода позволяет проводить измерения равновесной концентрации фторид-ионов Р в широкой области концентраций от 10" до 1 моль/л. В этой области отклонений от уравнения Нернста не наблюдается. Селективность электрода очень высока — даже тысячекратный избыток посторонних ионов (галоге-НИД-, нитрат-, сульфат-ионов и др.) по сравнению с фторид-ионом не мешает определению и только в присутствии ОН-ионов селективность падает (ОН является мешающим ионом). Работа фторидного электрода ухудшается также в присутствии лигандов, образующих с ионом Ьа " прочные координационные соединения в растворе (цитрат-, оксалат-ионы и др.). Вполне понятно также, что с увеличением кислотности среды равновесная концентрация фторид-ионов Р в растворе уменьшается за счет образования молекул НР. Таким образом, показания фторидного электрода в кислой области будут существенно зависеть от pH. В щелочной области на поверхности электрода может образоваться осадок Ьа(ОН)з, что также вызовет искажение показаний электрода. Точные границы pH, в которых показания фторидного электрода от pH зависят несущественно, привести трудно, так как с уменьшением концентрации фторид-иона эта область также уменьшается. Для растворов с концентрацией фторид-иона п-Ю моль/л и более этот интервал охватывает область значений pH примерно от 4...5 до 8...9. [c.201]

Образование смешанных кристаллов ограничивает область применения электродов при работе со смесью галогенидов, хотя они прекрасно приспособлены для определений индивидуальных галогенов [269]. При титровании смесей галогенидов (СГ, Вг, Г) для определения любого из них с соответствующим мембранным ионоселективным электродом ошибка в установлении конечной точки обусловлена адсорбцией галогенида на поверхности осадка, образующегося в процессе титрования. Этого можно избежать применением большого избытка KNO3 [270 ] или Ва(НОз)з (в меньших концентрациях) [30]. [c.144]

С помощью ионоселективных электродов во время экспедиции в Атлантическом океане (1975 г.) изучено распределение ионов К+ и Na+ по вертикали на стандартных горизонтах 137 дрейфующих станций [47, с. 22]. Установлено, что концентрация исследуемых ионных компонентов К+, Na+ морской воды изменяется симбатно изменению солености. В районах океана, где соленость по разрезу от поверхности до дна практически постоянна, изменений в концентрациях изучаемых компонентов не обнаружено. Расчет отношений концентраций ионов К+ и Na+ и иона l-морской воды, определенных методом электропроводности с помощью солериметра, с использованием результатов анализа 3000 проб морской воды дает для Ск/Сс1 среднее значение 0,0203 0,0004, а для J i 0,5550 + 0,010, что вполне согласуется с другими литературными данными. Таким образом, в пределах погрешности применяемого метода анализа ( 2%) полученные данные свидетельствуют, что распределение ионных компонентов в морской воде находится в корреляции с изменением солености и, следовательно, предположение о непостоянстве отношений главных компонентов морской воды не обосновано. Можно утверждать, что результаты проверки гипотезы постоянства отношений главных компонентов солености морской воды наглядно демонстрируют перспективность применения ионоселективных электродов в морских исследованиях. [c.198]

Кроме контроля перечисленных параметров, иногда осуществляют контроль целого ряда других параметров (pH, окислительно-восстановительного потенциала, температуры, расхода избыточного активного ила, уровня активного ила во вторичных отстойниках). Для контроля качества активного ила некоторые авторы считают целесообразным проводить измерение концентрации двуокиси углерода и закиси азота в газовой фазе, выходящей на поверхность аэротенка. Контроль в этой фазе концентрации кислорода может быть использован для косвенной оценки режима аэрации. Для контроля изменений состава загрязнений возможно применение ионоселективных электродов. Имеются публикации о разработке измерителей суммарной концентрации биомассь( или концентрации живых клеток, измерителей концентрации oli — бактерий. [c.115]

Ионоселективного электрода на Сг пока еще не создано. Для контроля за содержанием этого катиона, а точнее — его присутствием в данной среде, используют редоко-электроды. Применение именно такой электродной системы обусловлено тем, что превращение Сг в Сг происходит в результате окислительно-восстановительной реакции, протекающей в кислой среде. Аналогичные реакции проходят и на поверхности индикаторного редокс-электрода. [c.206]

Предложены [А.с. 1190249 СССР, МКИ" С 01 N 27/50, 1985] методики определения Вг и 1 кинетическим методом с хлорамин-Б-селективным электродом, основанные на измерении скорости взаимодействия хлорамина Б с покрытием электрода, катализируемой Вг при рН=0,8 и 1 при рН=5,1. Электрод представляет собой тонкослойный Р1-электрод с нанесенным на его поверхность покрытием из продуктов взаимодействия кристаллического фиолетового с хлорамином Б. Кинетический электрод на основе продуктов окисления родамина 6Ж был применен [171] для определения малых концентраций 1 , Вг и Р в присутствии хлорамина Б в исследуемом растворе. Ионоселективный электрод на бромамин Т на основе соли гексадецилтрифенилфосфония [172] позволяет анализировать микроколичества 1 . Определение основано на реакции взаимодействия бромамина Т с Н,02, катализируемой 1 . [c.147]

В зависимости от динамических характеристик, по мнению авторов [236], ионоселективные электроды можно разделить на две группы 1) электроды, в которых электрохимический сигнал возникает в результате разделения зарядов на поверхности мембраны, погруженной в а1 1лизируемый раствор (твердые и жидкостные ионообменные мембранные электроды), и 2) электроды, в которых электрический сигнал возникает в результате селективной ионообменной реакции, на которую также оказывают влияние процессы мембранного транспорта в теле самой мембраны (электроды с мембранами на основе нейтральных переносчиков ). Скорость изменения потенциала первого типа электродов определяется скоростью переноса ионов в фазе анализируемого раствора к поверхности мембраны, поскольку скорость ионообменной реакции (функция активности измеряемого иона в растворе) достаточно велика. Так как на диффузионные процессы влияет гидродинамика проточной системы, динамические свойства электрода могут быть улучшены [c.165]

Необходимо остановиться еще на двух терминах. К настоящему времени уже довольно хорошо исследованы устройства, представляющие собой полевой транзистор с ионочувствительной мембраной, так называемые ионоселективные полевые транзисторы (ИСПТ). Более того, так как нет каких-либо ограничений для нанесения на поверхность затвора любой ионочувствительной мембраны, то, по-видимому, можно рассматривать ИСПТ как ионоселективные электроды следующего, третьего поколения (если при этом считать классические электроды с внутренним раствором и электродом сравнения электродами первого, а электроды с твердым токоотводом — второго поколения). Развитие исследований в этой области позволяет надеяться на создание дешевых многофункциональных датчиков с произвольным набором функций. [c.8]

Другое направление в развитии ионоселективных электродов основывалось на исследованиях по использованию в качестве электродноактивных компонентов антибиотиков, регулирующих окислительное фосфорилирование в митохондриях [61]. Эти вещества ведут себя как переносчики ионов (ионофоры) и таким образом образуют на поверхности двухслойных липидных мембран ион-специфичный потенциал [74]. Открытие таких специфических функций природных нейтральных переносчиков позволило Стефанеку и Симону получить на их основе селективные к ионам щелочных металлов электроды нового типа [94], а также позволило объяснить хемиосмотическую теорию окислительного фосфорилирования [71]. Появление синтетических нейтральных переносчиков [1, 63] существенно расширило выбор ионофоров, селективных по отношению к другим ионам. [c.14]

Электроды типа ЭСрЛ-01, выпускаемые отечественной промышленностью, могут применяться для определения активности галогенидов в растворах. Электрод представляет собой серебряный стержень, впрессованный в полипропиленовый корпус. В верхней части электрода имеется контактный стержень. Поверхности электродов, используемых в качестве ионоселективных для определения бромид-иона, необходимо покрыть слоем А Вг, что легко осуществляется электролизом раствора ,1 М НВг в течение 10—15 мин. (Для определения активности хлорид-ионов электролиз проводят в растворе НС для покрытия электрода слоем АеС .) [c.123]

Согласно Пунгору и Тот [30, 65], измерения с использованием только раствора 1 или 2, как это принято в первом и втором методах, не дают истинного значения К"сГ поскольку условия измерений потенциалов заданы плохо возможно, на поверхности электрода остается раствор 1 во время измерений в растворе 2. Эти авторы предпочитают измерять потенциалы в растворах, содержащих и первичный I, и мешающий / ионы. Они рекомендуют определять /С" из зависимости электродного потенциала ионоселективной мембраны от логарифма концентрации С/ иона 1 в присутствии иона /, концентрация С/ которого постоянна (прямой метод). Другой вариант — постоянство С,- и изменение С, (косвен- [c.124]

Механизм возникновения мембранного потенциала. Различие значений химического потенциала противоионов в мембране и в электролите, находящемся в соприкосновении с ее поверхностью, в начальный момент их контакта обусловливает переход ионов из раствора на поверхность ионита или в обратном направлении. Через небольшой промежуток времени после начала контакта устанавливается равновесие, характеризующееся равенством скоростей перехода ионов в прямом и в обратном направлениях и равенством значений электрохимических потенциалов в ионите и в растворе. Скачок устанавливающегося потенциала зависит от активностей противоинов в растворе в соответствии с уравнением Нернста. Если потенциал мембраны зависит от активностей ионов только одного единственного сорта, то такую мембрану и соответственно мембранный электрод называют ионоселективным по отношению к ионам данного сорта. Такой электрод может использоваться как индикаторный в прямой потенциометрии. [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология