Стекла для измерения активностей ионов

Ионоселективные микроэлектроды находят применение главным образом для измерения активности ионов в отдельных клетках и биологических тканях. Их изготавливают на основе микропипеток с помощью вытягивающих устройств. Чаще всего применяют следующие ионоселективные микроэлектроды стеклянные - для измерения pH и определения ионов натрия в межклеточной жидкости, твердые мембранные (для определения хлорид-ионов) и жидкостные мембранные - для определения ионов калия, хлора и кальция. Среди них наибольшее распространение получили стеклянные микроэлектроды. Применяются два типа стеклянных микроэлектродов копьевидной формы и с заглубленным кончиком. В первом случае микроэлектрод вытягивают из капилляра ионообменного стекла, изолируют с внешней стороны и вставляют в микропипетку из неактивного стекла. Роль мембраны выполняет копьевидный кончик микроэлектрода. В микроэлектроде другой конструкции внешнюю микропипетку выдвигают относительно кончика микроэлектрода и прочно скрепляют с последним таким образом, чтобы контакт мембраны с раствором осуществлялся в пространстве между капиллярами. [c.220]

На поверхности тонкой стеклянной мембраны, разделяющей два раствора с различными концентрациями ионов водорода, возникает потенциал. Стекло ведет себя как электрод, обратимый к ионам Н+. В растворе устанавливается сложное равновесие, связанное с взаимной диффузией ионов водорода из раствора в стекло и ионов натрия или лития из стекла в раствор. Для изготовления электродов, чувствительных к ионам Н+, применяют стекла с высоким содержанием щелочных металлов — натрия или лития. Изготовляют различные стеклянные мембраны, пригодные для прямого потенциометрического измерения активности ионов На+, К+, NH4+, РЬ +, Сз+, Ь1+, Ад+. [c.106]

IX.2. СТЕКЛА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТЕЙ ИОНОВ [c.268]

В зависимости от цели применяют стеклянные электроды различных размеров и формы. Их используют для определения pH крови и других биологических жидкостей, для непрерывного измерения и записи на ленту самописца активности иона водорода в потоке растворов или для оценки pH в одной капле раствора или меньшем объеме. Наиболее часто применяемая форма стеклянного мембранного электрода изображена на рис. 11-3. Он представляет собой тонкостенный шарик, изготовленный из специального стекла, высокочувствительного к активности ионов водорода в растворе, припаянный к концу обычной стеклянной трубки. Внутри стеклянного шарика находится разбавленный водный раствор хлористоводородной кислоты, обычно 0,1 Р. В раствор хлористоводородной кислоты опущена часть серебряной проволоки, покрытая хлоридом серебра, остальная часть проволоки проходит через трубку, заполненную смолой, и создает электрический контакт с внешней цепью. Таким образом, стеклянный электрод включает в себя внутренний хлорсеребряный электрод сравнения, погруженный в разбавленный раствор хлористоводородной кислоты, заключенный внутри чувствительного к pH стеклянного шарика. Иногда используются другие внутренние электроды сравнения, включая каломельный электрод. [c.372]

Для измерения pH широко применяется стеклянный электрод. Применение стеклянного электрода основано на том, что стекло содержит катионы, которые могут обмениваться с катионами, находящимися в растворе. Обменивающимися катионами между стеклом и раствором могут быть ионы Н+ и Ма+ (или Н+ и Е1+). Обмен происходит в соответствии с соотношением их концентраций в стекле и растворе. Разность потенциалов у поверхности стекло—раствор возникает вследствие неодинакового распределения ионов на границе. Эта разность потенциалов определяется активностью ионов водорода в растворе. [c.58]

Стеклянный электрод относится к мембранным электродам. Установлено, что на поверхности раздела между тонкой мембраной из стекла специального состава и раствором возникает разность потенциала, величина которой зависит от активности ионов водорода в растворе (в данном случае механизм возникновения электродного потенциала не является электрохимическим). К преимуществам, которыми обладает стеклянный электрод, относится возможность измерения pH растворов, содержащих сильные окислители и восстановители. [c.45]

Изучено влияние температуры на результаты определения натрия в 0,02 М растворе диизопропиламина [716]. Аномальная зависимость результатов измерения при концентрации натрия 1 нг/мл при повышении температуры до 60° С объяснена откликом электрода на резкое изменение активности протона при повышении температуры. Для получения правильных результатов рекомендуется проводить измерения при низких температурах (желательно охладить раствор Д0 0° С), при этом одновременно уменьшается влияние ионов щелочных металлов, переходящих в раствор из стекла. [c.86]

Электродно-активным материалом является натриевое стекло (рис. Н-1). При контакте мембраны с раствором, содержащим ионы натрия, на разделе фаз мембрана — раствор возникает разность потенциалов, величина которой зависит от концентрации ионов натрия в растворе образца. При измерении э.д.с. цепи в качестве второго полуэлемента используют электрод сравнения. [c.72]

Отвлечемся на время от конкретного примера с тем, чтобы вернуться к нему после более подробного обсуждения вопроса о влиянии процессов сорбции на результаты химического анализа. Вспомним прежде всего, что стекло представляет собой особый, переохлажденный, очень вязкий расплав окислов кремния, алюминия, иатрия, кальция и некоторых других элементов. Внутренняя структура стекол неоднородна. Она характеризуется наличием участков с упорядоченной кристаллической решеткой силикатов и относительно разупорядочен-ных участков, похожих по структуре на растворы. Связь ионов щелочных металлов с анионной матрицей стекол носит преимущественно ионный — электростатический характер. Отсюда вытекает возможность обмена таких ионов, как N3+ и К+, находящихся на поверхности стекла, на катионы из раствора. Стекло является своеобразным нрнообменником, на чем основано, в частности, исполь-дрванне стеклянных электродов для измерения активностей и концентраций ионов водорода, щелочных и щелочноземельных металлов. [c.61]

Кроме ионообменной константы К (для равновесия, определяемого уравнением (X. 17)) это уравнение содержит константу п, которая обозначает отношение активностей ионов водорода и натрия в фазе стекла. Константа п может быть получена из одного только измерения АрН в переходной области. Уравнение (X. 19) прекрасно отражает щелочную ошибку для четырех стекол, включая стекло 015 и титановое стекло Швабе, вплоть до таких высоких значений как АрН 4. Для стекла 015 lg/(=—11,6, а л = 2,6. Теория Олаха [102] также объясняет отклонения от водородной функции в шелочных средах на основе ионообменной теории (см. также [97]). В уравнении Олаха эти отклонения выражены через константу диссоциации кремневой кислоты и силиката натрия в набухшем слое стекла . [c.283]

Величины концентрации н,о и коэффициента активности относятся к растворам с обеих сторон стеклянной мембраны. Применение обычного стекла для определения pH в неводных растворах приводит к ошибочным результатам. Это явление объясняется тем, что стекло пропускает гидратированные ионы Н+, в то время как для измерений в неводных растворах нужно стекло, проницаемое для негидратированных протонов. [c.216]

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]

Конструкция стеклянного электрода показана на рис. 14.2 (справа). Электрод Ag-Ag I обеспечивает обратимую электрическую связь между проволочкой, соединенной с клеммой, и раствором НС1. Стеклянную колбочку в нижней части электрода изготовляют из специального стекла, которое проводит электрический ток путем присоединения протонов, передачи их от одного атома кислорода к другому и освобождения их с другой стороны (это стекло не пропускает других ионов). Ртутно-каломельный электрод, показанный в левой части рис. 14.2, позволяет осуществить через данный раствор второй обратимый электрический контакт, не зависящий от концентрации ионов водорода. При измерении pH концы этих двух электродов опускают в раствор и с помощью вольтметра измеряют возникающую электродвижущую силу (э. д. с.). Поскольку прохождение тока через данную ячейку сопровождается переносом ионов водорода из раствора с одной активностью ионов водорода в раствор с другой активностью (растворы по обе стороны стеклянной мембраны) [c.431]

В качестве индикаторных электродов для измерения pH применяются водородный, хингидронный, сурьмяный, стеклянный и др. Чаще других применяется стеклянный электрод, представляющий стеклянную трубку, заканчивающуюся тонкостенным щариком из стекла специального состава. Внутрь шарика наливают буферный раствор, чаще всего соляную кислоту, и вводят электрод с устойчивым потенциалом — серебряную проволоку, покрытую слоем хлорида серебра (хлорсеребряный электрод), которая служит токоотводящим электродом. При погружении стеклянного электрода в раствор поверхность его приобретает потенцил, зависящий от активности ионов Н+ (или pH раствора). [c.10]

Стеклянный электрод является практически единственным средством измерения активности водородных ионов. Тонкая мембрана из специального стекла отделяет хлорсеребряный полуэлемент от измеряемого раствора [11]. Электрический потенциал стеклянного электрода изменяется линейно в зависимости от pH в широком диапазоне значений pH — от 1 до И. В области pH И и выше линейность показаний наблюдается только в том случае, если применяется специальное устойчивое к щелочи стекло. В качестве электрода сравнения используют стандартный каломельный (Hg2 l2) полуэлемент, соединенный с измеряемым раствором с помощью солевого мостика (КС1). Оба электрода — стеклянный и стандартный — погружают в раствор образца или объединяют их в один комбинированный электрод, который можно вводить в длинные пробирки или приспособить для измерения очень малых объемов образцов. [c.182]

Возникновение потенциала асимметрии возможно при химических воздействиях на поверхность электрода (протравливание щелочами или плавиковой кислотой), механических повреждениях (стачивание, шлифование), адсорбции жиров, белков и других поверхностно-активных веществ. К наиболее важным причинам возникновения потенциала асимметрии относится изменение сорбционной способности стекла по отношению к воде при термической обработке в процессе изготовления электрода. Некоторый вклад вносит дегидратация набухшего поверхностного слоя (высушивание или выдерживание в дегидратирующем растворе). Возникновению потенциала асимметрии способствует неодинаковое напряжение на двух сторонах стеклянной мембраны. Если пустсЛ-ы кремнийкислородной решетки на одной ее поверхности отличаются по форме от пустот на другой поверхности, то нарушается равновесие переноса ионов между стеклом и раствором и возникает потенциал асимметрии. В общем, любое воздействие, способное изменить состав или ионообменные свойства мембраны, влияет на потенциал асимметрии стеклянного электрода и может привести к ошибкам в измерениях pH. Мешающее действие потенциала асимметрии компенсирзтот при настройке рН-метров по стандартным буферным растворам, имеющим постоянную и точно известную концентрацию ионов водорода. [c.188]

Нарушения правил отбора в инфракрасных спектрах наблюдались также при адсорбции молекул бензола и его производных на ионных кристаллах [69]. В спектрах комбинационного рассеяния адсорбированных молекул, вследствие искажения электронной структуры, удается наблюдать такие полосы поглощения, которые обычно активны только в инфракрасных спектрах [78]. На основе измерений интенсивности полосы поглощения адсорбированных молекул водорода, появляющейся в спектре вследствие нарушения правил отбор а, оказалось возможным рассчитать градиент потенциала на поверхности пористого стекла [76]. [c.57]

Другой очень интересный тип влияния ассоциаторов на коррозионное растворение был описан Дар-муа Ч Если раствор антимонила тартрата калия поместить в сосуд из кварцевого или обычного стекла, то процессы, которые начнутся в этом случае, будут различными в зависимости от того, получено ли это соединение из легко гидролизующейся трехфтористой сурьмы или из треххлористой сурьмы, гидролизующейся значительно слабее. В первом случае при гидролизе образуются ионы Н+ и F , которые и вступают в реакцию со стеклом. Постепенное проявление коррозии наблюдается по изменению оптической активности раствора. На этой основе Дармуа предложил точный метод для измерения степени коррозии различных стекол при действии" фтористоводородной кислоты в присутствии тартрата сурьмы как индикатора. Порядок (величины соответст- [c.898]

Из уравнения (13-15) следует, что если значительно больше значения a a A H+Na потенциал зависит почти исключительно от активности водородных ионов, и в этом случае электрод функционирует как рН Электрод. Если 0 + значительно меньше значения то электрод становится чувствительным к ионам натрия. Специальные электроды для определения высоких pH изготовляются из стекла, содержащего LiaO эти электроды имеют лучшие коэффициенты селективности, что позволяет определять ионы водорода с меньшими помехами со стороны ионов щелочных металлов при этих значениях pH. Вообще для стеклянных мембран значение невелико, а для стеклянных мембран, предназначенных специально для измерений высоких значении pH, оно особенно мало, около 10- . [c.268]

МОЖНО рассматривать как электрод с жидкой мембраной,. в котором рабочая поверхность мембраны уменьшена до возможного предела. Этот тип микроэлектродов оказался особенно полезным для определения содержания ионов К+, С1-, Са +. В работе [317] предложен К+-селективный микроэлектрод с открытым концом диаметром 0,5—1 мкм, заполняемый раствором электродно-активного вещества в органическом растворителе. Этот электрод достаточно мал, поэтому может проникать сквозь стенку клетки и позволяет проводить измерения в отдельном нейроне. Эти микроэлектроды изготавливаются из стекла. Внутреннюю поверхность конца оттянутого капилляра покрывают гидрофобным силиконовым лаком. Такие электроды используют для изучения механизмов нервных импульсов путем контроля транспорта К+- и С1--И0Н0В. Однако эти электроды не позволяют проводить измерения в клетках очень малого объема, например в клетке желудочка лягушки, имеющей объем 10- мкл. В работе [319] предложена более совершенная для микроизмерений конструкция электродов. Получены электроды, диаметр конца которых меньше 0,1 мкм. [c.148]

Активности конпонентов в твердой фазе являются функциями активностей компонентов в расплаве. Однако независимо от того, принимается ля за равновесную концентрация ионов в поверхностном слое или в объеме стекла, в области реально используемых концентраций расплавов (ионная доля катиона в расплаве 0,001 и выше), равновесие сдвигается вправо, и постоянства величины Гнв наблюдается. Отсутствие постоянства величины константы обмена А в работах трактуется авторами как результат надячия двухфазной структуры отекла. Это объяснение кажется несколько спорным, так как в области использованных авторами концентраций расплавов можно говорить не об истинной константе равновесия реакции, а только о некоторой условной величине, которая, безусловно, будет характеризовать относительную прочность связи различных катионов со стеклом только при определенном времени взаимодействия Другим возможным методом определения константы обмена является электрохимический метод, основанный ва измерении з д.с. гальванических элементов, включающих мембраны из стекла. Этот метод применяется с использованием двух -различных типов ячеек. [c.253]

Благодаря механической прочности контакта между стеклом в торце микропипетки и клеточной мембраной мембранный фрагмент можно отделить от клетки, получив доступ к его внутренний поверхности, либо разрушить мембранную перегородку в кончике пипетки и получить сравнительно низкоомный контакт с внутриклеточной средой. В зависимости от условий различают несколько вариантов измерений 1) на микроучастке мембраны с прикрепленной клеткой, 2) на изолированном участке мембраны с внешней поверхностью, обращенной внутрь пипетки, 3) на изолированном фрагменте, внешняя поверхность которого обращена наружу, 4) измерение интегральных токов на целой клетке (метод внутренного диализа). Каждый из вариантов отведения токов имеет свои преимущества. Регистрация в режиме клетка прикреплена обеспечивает условия, наиболее близкие к физиологическим для работы ионных каналов. При этом сохраняются механизмы внутриклеточной регуляции канальной активности и связи канала с периферическими слоями цитоплазмы. Опыты на изолированных фрагментах обеспечивают возможность полного контроля ионного состава растворов с обеих сторон мембраны. Метод внутриклеточного диализа позволяет измерять ионные токи через всю клеточную поверхность на клетках малого размера (диаметр 10-20 мкм) в условиях постепенного вымывания компонентов цитоплазмы и их замещения на раствор, заполняющий микроприсоску. [c.128]

Электродами сравнения при измерении pH обычно служат каломельный или хлорсеребряный. В качестве индикаторного электрода могут применяться водородные, хингид-ронные и металлоксидные электроды. Однако наиболее удобным для измерений в суспензиях хлоропластов является стеклянный электрод, состоящий из трубки, которая заканчивается тонкостенным полым шариком из специального стекла. Внутренняя часть электрода заполнена раствором с определенной концентрацией Н+, в который помещен хлорсеребряный электрод. Шарик из специального стекла проницаем для Н+ и способен к обмену ионов натрия или лития, входящих в его состав, на Н+ из наружного раствора. Поэтому на внутренней и наружной поверхностях шарика устанавливается ионное равновесие, определяющее потенциал обеих поверхностей. Так как состав раствора внутри шарика остается постоянным, потенциал стеклянного электрода является функцией величины pH исследуемого раствора. Между поверхностью стекла и исследуемым раствором разность потенциалов Е определяется активностью Н+ в растворе [c.172]