Стеклянный электрод обмен ионов

Предположение об обмене ионов водорода на ионы натрия были положены Никольским в основу вывода термодинамического уравнения для потенциала стеклянного электрода. Уравнение Никольского позволяет описать поведение стеклянного электрода не только в слабокислой и нейтральной областях, но и в переходной и в щелочной областях. Вывод этого уравненпя основан на том, что в области обратимости стеклянного электрода к ионам водорода можно записать [c.423]

В принципе к такому же уравнению несколько раньше Никольского пришел Дол. Никольский вывел свое уравнение термодинамическим путем, а Дол — кинетическим. Но в основе обоих выводов лежат одни и те же представления об обмене ионов водорода на катионы в пленке стекла. Дол учитывал энергию, которая необходима для того, чтобы водород из раствора перешел в стекло, а из стекла — в раствор, и энергию перехода катионов из стекла в раствор и из раствора в стекло. При этом предполагалось, что число мест на поверхности стеклянного электрода постоянно. Если общее число мест принять за единицу, то можно записать, что некоторая часть месту на поверхности занята ионами водорода, а остальная часть (1 — у) занята катионами. То же самое предположение, что и у Никольского + ац+ = [c.425]

Стеклянный электрод. Стеклянный электрод представляет собой тонкостенный стеклянный шарик, заполненный раствором электролита (рис. 127). Содержащиеся в стекле ионы натрия обмениваются в растворе с ионами водорода, которые с анионным остатком образуют слабодиссоциированные кремниевые кислоты. Этот обмен идет до установления равновесия. На границе стекло — раствор возникает потенциал, величина которого определяется только концентрацией ионов водорода. [c.296]

Стеклянные электроды, предназначенные для измерения pH, перед первым применением вымачивают в растворе НС1. При этом в поверхностном слое стекла происходит обмен ионов щелочного металла на ионы водорода. В дальнейшем при измерении pH потенциалопределяющим процессом на электроде является обмен ионами водорода между раствором и стеклом [c.237]

Впервые на примере стеклянного электрода была разработана наиболее систематично ионообменная теория мембранных электродов. Эта теория исходит из предположения, что мембранный потенциал возникает в результате установления равновесия ионообменного процесса, протекающего между раствором и мембраной. Если в обмене участвует определенный вид ионов, то потенциал на границе раздела мембрана - раствор является функцией состава раствора и мембраны и выражается в соответствии с теорией Нернста [c.43]

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]

Такое поведение стеклянных электродов можно объяснить на основе представлений об ионообменной природе взаимодействия электродных стекол с растворами. Первые предположения об обмене ионов между стеклом и раствором были высказаны Горовицем и Шиллером [2, 3]. Сходные представления легли в основу вывода уравнения для потенциала стеклянного электрода Дола [4], которое обсуждается в монографии (стр. 280). Ионообменная теория получила термодинамическое обоснование в работе Б. П. Никольского [5]. В дальнейшем она была развита как в исследованиях Б. П. Никольского с сотрудниками, так и в трудах других исследователей. [c.303]

Стеклянный электрод отличается от уже рассмотренных электродов тем, что в соответствующей ему электродной реакции не участвуют электроны. Наружная поверхность стеклянной мембраны служит источником водородных ионов и обменивается ими с раствором подобно водородному электроду. Иными словами, электродная реакция сводится здесь к обмену ионами водорода между двумя фазами — раствором и стеклом Н+=Н+ст. Поскольку заряд водородного иона соответствует элементарному положительному коли- [c.242]

Потенциал стеклянного электрода обусловлен обменом ионов щелочных металлов, находящихся в стекле с ионами водорода из раствора. Энергетическое состояние ионов в стекле и растворе различно. Это приводит к тому, что ионы водорода так распределяются между стеклом и раствором, что поверхности этнх фаз приобретают противоположные заряды, между стеклом и раствором возникает разность потенциалов, значение которой зависит от pH раствора. Подробно теоретические основы работы стеклянных и других ионселективных электродов описаны в соответствующих монографиях. [c.120]

Применение стеклянного электрода основано на том, что содержащиеся в структуре стекла катионы К , К а , могут обмениваться с катионами раствора (Н + ), в то время как анионы, составляющие прочную основу стекла, в обмене с анионами раствора участвовать не могут. Обмен катионов между стеклом и раствором происходит в соответствии с равновесными отношениями их концентраций в стекле и растворе, которые характеризуются коэффициентами распределения. Например, если обменивается ион Ыа + стекла на ион Н+ раствора, то коэффициенты распределения ионов Н+ и N3+ соответственно равны ар,. а , [c.181]

Потенциал стеклянного электрода в отличие, например, от водородного и хингидронного электродов включает скачки 1 — на границе раздела стекло—исследуемый раствор 2 — на границе раздела стекло—буферный (стандартный) раствор 3 — на границе раздела буферный раствор — металл внутреннего электрода. Катионы щелочных металлов, входящие в состав стекла, хотя и в незначительной мере, но участвуют в обмене с ионами водорода раствора (константа обменного равновесия равна 10 —10 ). Однако этого вполне достаточно, чтобы между стеклом и раствором возник скачок потенциала [c.298]

Между слоем геля и граничащим с ним раствором идут реакции ионного обмена, в которых наряду с протонами принимают участие и другие однозарядные катионы. В зависимости от состава стекла эти катионы участвуют в ионном обмене по-разному [42, 43] стеклянный электрод ведет себя различно по отношению к таким однозарядным катионам, как К" ", На" [34—37], Ag+ [36], или двухзарядным катионам, особенно ионам щелочноземельных металлов [38—40]. [c.117]

Механизм действия стеклянного электрода объяснил Г. П. Никольский в 1951 г. на основе теории ионного обмена. Он показал, что между поверхностью мембраны стеклянного электрода и раствором, в который он погружен, происходит обмен ионов натрия (из стекла) на ионы водорода из раствора. Таким образом, достижение равновесия ионного обмена определяется соотношением концентраций ионов водорода и натрия в растворе и в стекле. В кислых и слабощелочных растворах равновесие сдвинуто в сторону почти полного замещения в стекле ионов натрия ионами водорода. В этих условиях стеклянный электрод работает как водородный. В слабощелочных растворах, наоборот, равновесие сдвинуто в сторону значительного замещения в стекле ионов ОНз " ионами натрия. Тогда стеклянный электрод работает как натриевый. [c.499]

В возникновении водородной функции и отклонениях от нее в определенных щелочных растворах большую роль играет обмен ионов щелочных металлов, находящихся в промежутках кремний-кислородной решетки, на ионы из раствора, в который погружен стеклянный электрод. Стеклянный электрод отличается от рассмотренных ранее электродов тем, что в соответствующей ему электродной реакции не участвуют электроны. Электродная реакция сводится здесь к обмену ионами водорода между двумя фазами —раствором и стеклом [c.18]

Действие стеклянного электрода можно объяснить, например, при помощи ионообменной теории, предложенной Б. П. Никольским между поверхностным слоем мембраны и раствором, в который погружается электрод, происходит обмен ионами. Стекло отдает катионы N3+, получая взамен Н +, в результате устанавливается равновесие, определяемое концентрацией этих ионов в стекле и растворе и коэффициентом их распределения в этих двух фазах, [c.69]

Действие стеклянного электрода можно объяснить, например, при помощи ионообменной теории, предложенной Б. П. Никольским между поверхностным слоем мембраны и раствором, в который погружается электрод, происходит обмен ионами. Стекло отдает катионы Ма+, получая взамен Н+, в результате устанавливается равновесие, определяемое концентрацией этих ионов в стекле и растворе и коэффициентом их распределения в этих двух фазах. В кислых растворах ионы N3 - в стекле почти полностью вытесняются ионами Н+ и стеклянный электрод работает подобно водородному электроду. В щелочных растворах, наоборот, в стекле преобладают ионы Ыа+ электрод действует как натриевый. Таким образом, на границе раздела стеклянная мембрана — исследуемый раствор возникает потенциал, величина которого зависит от концентрации водородных ионов (и, следовательно, pH) в растворе. Этот потенциал можно отнести к межфазовым потенциалам. Потенциал на стеклянной мембране электрода быстро устанавливается и не зависит от присутствия окислите.1ей и восстановителей, солей и т. п. Стеклянным электродом можно пользоваться в большом интервале значений pH —от —2 до 12. Свойства мембран у [c.66]

Теория стеклянного электрода была разработана Б, П. Никольским и основана на представлении о существовании обмена ионами между стеклом и раствором. Таким образом, электродная реакция сводится к обмену ионами Н+ между двумя фазами — стеклом и раствором [c.253]

Стеклянный электрод отличается от рассмотренных ранее электродов тем, что в соответствующей ему электродной реакции не участвуют электроны все сводится к обмену ионами водорода и катионами щелочного металла между двумя фазами - раствором и стеклом [c.54]

При измерениях pH широко применяется стеклянный электрод, так как он дает немедленный ответ на быстрое изменение концентрации водородных ионов даже в растворах с небольшой буферной емкостью. Так как этот механизм не связан с электронным обменом, это единственный чувствительный к водородным ионам электрод, на показания которого не влияют окислительные, и восстановительные агенты. [c.111]

Перли [16] изучил зависимость между составом стекла и водородной функцией изготовленных из него электродов. Он сопоставил структуру стекла, показанную на рис. Х.2, со структурой цеолита, из которого может быть удалена вода, и в котором ионы, находящиеся в промежутках решетки, могут быть обратимо замещены без нарушения структуры решетки. Обмен ионов щелочных металлов, находящихся в промежутках кремнекисло-родной решетки, на ионы из раствора, в который погружен стеклянный электрод, играет большую роль в возникновении водородной функции и отклонениях от нее в определенных щелочных растворах. Если бы можно было создать решетки такой структуры, в которой удавалось бы затруднить обмен ионов водорода на ионы щелочных и щелочноземельных металлов, вопрос о стеклянном электроде с идеальной водородной функцией можно было бы считать решенным. [c.262]

Натриевая ошибка стеклянных электродов оказывается связанной с силами взаимодействия атомов кислорода в сетке стекла и щелочными или щелочноземельными ионами в промежутках сетки. Координационное число иона лития, вероятно около четырех, и этот факт может объяснить хорошо известные преимущества лития в уменьшении щелочной ошибки стекол с водородной функцией. Литию требуется для стабильности только четыре кислорода, кроме того, прочно связанные в решетке ионы лития имеют малую тенденцию к обмену на другие, большие по размеру катионы из раствора . [c.263]

В ионоселективных электродах применяют мембраны, способные к обмену только с определенными типами ионов из раствора. Первые электроды этого типа были подобны стеклянному электроду — в них использовали стекла специального состава, в которых некоторые катионы связаны лабильно и мОгут замещаться подходящими ионами из раствора. На этом принципе созданы ионоселективные электроды, потенциалы которых зависят от концентрации определенного вида ионов, таких, как Li+, Na+, К , РЬ+, s+, Ag+, Т1+ и др. Наиболее широкое применение среди этих электродов нашли те, которые чувствительны к ионам Na+, Li+ и Ag+. [c.342]

Ионный обмен на стеклянном электроде и коэффициенты активности. [c.700]

Из материала, изложенного в этом разделе, следует, что поведение стеклянного электрода как в кислой, так и в щелочной областях подобны и объясняются ионным обменом. Отклонения от водородной функции в щелочной области объясняются адсорбцией поверхностью стекла катионов, соответственно отклонения в кислой области объясняются адсорбцией поверхностью стекла анионов. Адсорбция катионов и анионов происходит по ионно-обменному механизму, [c.861]

К веществам, обладающим ионообменными свойствами, принадлежат некоторые марки стекол. Их структуру составляет силикатный каркас и электростатически связанные с ним катионы, способные к обмену на ионы водорода раствора. Из таких стекол изготовляют стеклянные электроды, обладающие свойствами водородного электрода. Стеклянные электроды при.меняют для определения pH растворов в условиях, когда гюльзование водородным электродом затрзднитель-но или невозможно (например, в присутствии сильных окислителей). Разработаны также стекла, электродный потенциал которых определяется концентрацией других ионов, — например, ионов натрия, других щелочных элементов, серебра, таллия, иона аммония. [c.304]

В качестве индикаторного электрода часто используется так называемый стеклянный электрод. Он представляет собой тонкостенный стеклянный шарик, внутри которого помещен электрод сравнения, например хлорсеребряный. Стекло является переохлажденным раствором силикатов, содержащим катионы щелочных металлов и анионы типа 510з . Стеклянный шарик предварительно выдерживается в крепком растворе кислоты, где происходит обмен катионами между стеклом и раствором и стекло насыщается ионами водорода. При определении pH в исследуемый раствор опускается стеклянный электрод и еще один электрод сравнения. В результате образуется следующая цепь [c.247]

Особое место занимает стеклянный электрод, который нащел широкое применение в практике для определения pH раствора (рис. 86). Т)собенность его в том, что в соответствующей ему электродной реакции не участвуют электроды. Здесь имеет место обмен между ионами водорода в двух фазах — растворе и стекле. Потенциал стеклянного электрода линейно зависит от pH раствора, в который он погружен, т. е. фст.эл =фст.м — КрН, где К — постоянная фст.эл — зависит от сорта стекла, состава раствора в шарике, температуры. [c.260]

Для определения концентрации ионов водорода в растворах широкое применение находит также стеклянный электрод. Он представляет собой тонкую мембрану из специального стекла, в котором повышено содержание щелочных составляющих — со-едииений натрия, лития и др. Потенциалопределяющий процесс на границе раствор — стекло заключается в обмене между ионами щелочного металла, например N3+, содержащимися в стекле, [c.336]

В сильнощелочных растворах, где концентрация ионов водорода невелика, происходит обмен между металлическими катионами стекла и раствора и стеклянный,электрод становится обратимым для катионов металла. Если взять стеклянный электрод, изготовленный из натриевого стекла, то функция фстекл = /(рН) для такого электрода может быть изображена двумя прямыми линиями она неопределенна лишь в области средних фН (рис. 33). При больших pH величина фстекл определяется концентрацией ионов На+. Ионы Ыа+ в стекле вместе с силикатными ионами образуют подобие неправильной кристаллической решетки. При удалении из этой решетки Ма+-иона его место может быть занято другим катионом. [c.201]

Ряд важных вопросов теории и практики применения стеклянного электрода (в частности, работа электрода в сильнокислых средах, на фоне сопутствующих электролитов различной природы и концентрации, в присутствии значительных количеств неэлектролитов и т. п.) был per шен с применением радиоактивных индикаторов исследог вался обмен ионов материала электрода с ионами раствора, адсорбция из раствора неэлектролитных добавок и т. п. [c.184]

Электродная схема со стеклянным и вспомогательным (хлорсереб-ряным) электродом приведена на рис. 10. Стеклянный электрод 2 представляет собой трубку с напаянным полым шариком 1 из литиевого электродного стекла. При погружении электрода в раствор между поверхностью шарика и раствором происходит обмен ионами и возникает разность потенциалов. Для создания электрической цепи при измерении этой 3. д. с. имеется внутренний электрод 3 и вспомогательный хлорсе-ребряный электрод 4. Вспомогательный электрод соединяется с исследуемым раствором трубкой 5, заполненной раствором КС1. Хлорсеребряный электрод состоит из полиэтиленового стакана, в который ввернут серебряный электрод. Полость заполнена кристаллическим хлоридом серебра. Раствор хлорида калия просачивается через пористую перегородку 6, предотвращая проникновение из контролируемого раствора посторонних ионов. [c.21]

Потенциалы фи.к.э и фAg/Ag l не зависят от изменения pH анализируемого раствора. Изменение разности потенциалов в этой ячейке зависит только от чувствительности стеклянной мембраны к pH. Наличие двух элёктродов сравнения обеспечивает возможность измерения разности потенциалов между внутренней и внешней поверхностью мембраны. При измерениях потенциал внутренней поверхности стеклянной мембраны остается практически постоянным, а потенциал внешней поверхности зависит от pH анализируемого раствора. Прохождение тока через стекло связано с ионно-обменным взаимодействием ионов водорода и щелочных металлов. Стеклянная мембрана функционирует как электрод только при условии, если она гидратирована. Сухой стеклянный электрод теряет свою чувствительность к ионам водорода, но после выдерживания его в течение нескольких часов в воде чувствительность восстанавливается. Поверхность мембраны покрыта гидратированным слоем геля кремниевой кислоты. На внутреннем и внешнем слоях геля возникает так называемый диффузионный потенциал. При идентичности обоих слоев геля и равных значениях pH в стандартном и анализируемом растворах диффузионные потенциалы равны, но противоположны по знаку. Их суммарный потенциал равен нулю. В реальных условиях суммарный потенциал отличается от нуля — потенциал асимметрии. При измерениях pH систематически градуируют стеклянный электрод по стандартным буферным растворам с известным pH. [c.109]

Для выяснения механизма адсорбции анионов мы исследовали также адсорбцию ионов натрия из растворов НС1 от 0,6 до 6 и. и иопоБ кальция из растворов HNO3 с pH=0,5. Исследование показало, что адсорбция ионов натрия за несколько часов погружения достигла порядка атомов на см , в то время как адсорбция ионов брома в этих же условиях составляла 10 атомов а см , т. е. адсорбция ионов натрия составляет 0,1% от величины адсорбции ионов брома. Адсорбция ионов Са++ не наблюдалась. Из этого следует, что адсорбция анионов на стекле происходит по ионно-обменному механизму и что в сильнокислых растворах поверхность электрода приобретает свойства анионита, подобно тому, как в щелочных растворах поверхность приобретает свойства катионита, чем и объясняется подобие ошибок стеклянного электрода в кислой и щелочной областях. Анионный обмен на поверхности электрода связан с некоторой амфо-терностью кремневой кислоты, благодаря которой проявляются основные свойства у соединений кремния в набухшей пленке стекла. [c.856]