Стекла для мембранных электродов

Стеклянный электрод может применяться для определения pH различным образом. Одна из типичных схем применения стеклянного электрода приведена на рис. 8. Здесь изображен электрод в виде трубки с припаянной к ней плоской, мембраной из специального электродного стекла ( мембранный электрод ). К трубке 3 обыкновенного химического стекла (к горлышку электрода) припаяна мембрана 4 из специального электродного стекла. Внутрь образовавшегося таким образом электродного сосудика налит какой-либо рас- [c.24]

Стеклянный электрод относится к мембранным электродам. На поверхности раздела между тонкой мембраной из стекла специального состава и раствором возникает разность потенциала, величина которой является функцией в растворе (хотя в [c.38]

По принципу действия стеклянный электрод относится к мембранным электродам. Разность потенциалов, возникающая по две стороны мембраны, выполненной из специ- п о г-ального стекла, является функцией [c.131]

Стеклянный электрод. Стеклянный электрод относится к мембранным электродам, механизм действия которых все еще не вполне установлен, однако имеется немало состоятельных объяснений причин функционирования стеклянных электродов в качестве водородных электродов. И хотя в данном случае отсутствуют электрохимические реакции окисления и восстановления компонентов, обусловливающие возникновение разности потенциала на поверхности раздела стекло — раствор, зависимость потенциалов стеклянных электродов от pH растворов вполне закономерно описывается уравнением, аналогичным уравнению Нернста. [c.60]

В основе теории стеклянного электрода лежит представление, что стекло — это ионообменник, который м ет вступать в ионообменное взаимодействие с раствором А -f В А -f В. Стекло рассматривается как твердый электролит. Поэтому стеклянный электрод должен подчиняться изложенной выше ионообменной теории мембранных электродов, которая первоначально и была разработана для этого электрода . [c.532]

Здесь следует отметить, что для твердых мембран названные требования находятся в противоречии и удовлетворить их трудно, поэтому большинство мембранных электродов имеют ограниченные области обратимости (низкую селективность). Например, ионы Са + и Mg + связываются поверхностными слоями стекла гораздо прочнее, чем однозарядные Ыа+ и К+, но при этом становятся практически неподвижными, и стеклянных электродов с удовлетворительной функцией двузарядных катионов получить не удается. Лишь для ионов Н+ высокая избирательность их поглощения стеклом не сопровождается потерей подвижности, причиной чего могут служить особые механизмы переноса протонов в твердых телах. В силу отмеченного обстоятельства стеклянные электроды с водородной функ- [c.548]

Отметим еще одну особенность мембранных электродов. При переходе от функции одного иона к функции другого, например, при замене ионов Li+ в поверхностных слоях стекла на ионы F из раствора, необходимо учитывать две реакции обмен ионов Н+ между раствором и стеклом Н и выход ионов Li [c.549]

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]

Внутренний полуэлемент обычно представляет собой хлорсеребряный или каломельный электрод, погруженный в разбавленный раствор соляной кислоты или в буферный хлоридный раствор. Употребляется также платиновая проволока, покрытая ртутью и погруженная в раствор хлорной кислоты и перхлората ртути. Буферность этого внутреннего раствора должна быть очень высока, поскольку он нейтрализуется щелочью, вымываемой из стекла. Внутренний электрод может быть очень мал, так как ток, протекающий через стеклянную мембрану, недостаточен для начала поляризации. Внутренний электрод и раствор следует выбирать таким образом, чтобы получить желаемое влияние на температурный коэффициент рассматриваемого элемента. Состав внутреннего раствора выбирается с учетом того электродного потенциала, который необходимо получить. Промышленные электроды часто изготовляют таким образом, что стеклянно-каломельный элемент имеет э.д.с., равную нулю, в исследуемом растворе с определенным pH (например, pH 4—7). [c.288]

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]

На рис. 13.3а показана наиболее известная форма стеклянного мембранного электрода. Тонкостенная колба из специального стекла, обладающего высокой чувствительностью к активности ионов водорода в растворе, прикреплена к нижней части стеклянной трубки. Внутри стеклянной колбы находится разбавленный раствор соляной кислоты (обычно 0,1 М). В соляную кислоту погружена серебряная проволока, покрытая слоем хлорида серебра. Серебряная проволока проходит через трубку, заполненную смолой ее верхний конец обеспечивает контакт с внешней цепью. [c.414]

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]

Электроды с жидкой мембраной — электроды, в которых мембрана представляет собой раствор ионных или нейтральных соединений в органическом растворителе. Носитель может быть пористым (фильтры, пористое стекло и т. п.) или непористым (стекло или инертный полимер, например поливинилхлорид). Находящийся в мембране жидкий ионообменник обеспечивает отклик электрода на определяемый ион. [c.43]

К мембранным электродам относится и широко распростране -ный стеклянный электрод. Наиболее часто он изготавливается в виде стеклянной трубки, заканчивающейся тонкостенным шари-ко.м из стекла специального состава. Внутрь шарика наливают какой-либо буферный раствор и помещают электрод с устойчивым потенциалом (напри.мер, каломельный или хлорсеребряный). Вследствие способности стекла обменивать ионы натрия на ионы водорода из раствора, на внутренней и наружной поверхности стеклянного шарика устанавливается ионное равновесие, которое определяет потенциал обеих поверхностей шарика. Поскольку состав, раствора внутри шарика остается постоянным, сум.ма потенциалов внутреннего вспомогательного электрода, играющего роль проводника тока, и внутренней поверхности шарика для данного стеклянного электрода есть величина постоянная. Следовательно, потенциал стеклянного электрода является функцией только потенциала наружной поверхности стеклянного шарика. [c.236]

Приведенный процесс был рассмотрен в гл. I как причина установления разности потенциалов между стеклом и раствором, зависящей от активностей обменивающихся ионов в растворе. Выведенные там уравнения (1.12), (1.13) и явились количественной основой теории стеклянного электрода [18], которая впоследствии была распространена на другие мембранные электроды. Из этой теории и из экспериментальных работ следует, что стекла, состоящие из [c.116]

При определенном расположении и совмещении отверстий в мембранах и рамках все нечетные камеры образуют гидравлический тракт опреснения, четные — единый тракт насыщения. В торцовых частях аппарата располагаются электродные камеры из органического стекла с электродами из платины. Камеры опреснения и насыщения отделены от электродных камер буферными для предотвращения воздействия продуктов электролиза на ионитовые мембраны. Буферные камеры отделены от электродных инертными диафрагмами из микропористого винипласта. Электродные и буферные камеры имеют независимое гидравлическое питание. [c.120]

Твердые мембранные электроды используются в качестве датчиков прежде всего на те ионы, которые входят в состав нерастворимой соли, образующей мембрану. Кроме того, электроды этого типа позволяют определять ионы, способные взаимодействовать с активными центрами материала мембраны, как в случае стеклянных электродов. Высокая селективность стеклянных электродов, например к ионам водорода, обусловлена сильноосновной природой заряженных Si—ОН-групп, присущих структуре стекла. При частичном замещении Si—ОН-групп на алюминиевые, образующие ионные центры с электрическим полем меньшей силы, можно получить стеклянные электроды с повышенной селективностью к ионам щелочных металлов и серебра. [c.98]

Существуют мембраны гомогенные и гетерогенные. Гомогенные мембраны состоят из однофазного индивидуального вещества. В состав гетерогенных мембран входят вещество-ионообменник и инертные вещества, необходимые для придания определенных механических свойств мембране. Ионообменные мембраны готовят как из твердых, так и из жидких материалов. Твердые гомогенные мембраны готовят из стекла (стеклянные электроды), содержащего композицию из щелочных силикатов, из синтетических полимеров, содержащих кислотные или основные функциональные группы, из кристаллов неорганических солей (в форме вырезанной пластинки или спрессованной таблетки) и [c.55]

В свою очередь твердые мембранные электроды могут быть гомогенными из моно- или поликристалла или стекла специального состава и гетерогенными, состоящими из активного электродного вещества, внедренного в инертный носитель. В качестве активного компойента применяют различные кристаллические вещества неорганического происхождения, хелаты или твердые ионообменники. [c.105]

В кислых растворах ионы Na+ в стекле почти полностью вытесняются ионами Н+ и стеклянный электрод работает подобно водородному электроду. В щелочных растворах, наоборот, в стекле преобладают ионы Ма+, 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 окислителей и восстановителей, солей и т. п. Однако в сильнощелочных и кислых растворах стеклянным электродом пользоваться нельзя, так как нарушается линейная зависимость между pH раствора и величиной потенциала. Свойства мембран у разных, даже однотипных, стеклянных электродов неодн- [c.69]

Для определения сульфатов в природных водах использован мембранный электрод на основе халькогенидного стекла с добавкой железа состава [Fe2(Ge2gSbi2Seeo)]- Электрод селективно реагирует на незакомплексованный ион Fe(III), образующийся [c.181]

Большинство стекол, используемых для изготовления прочных мембранных электродов, содержит по крайней мере 60% (масс.) 5 02 вместе с небольшими количествами оксидов щелочных и щелочноземельных элементов. В течение многих лет широко применяли известково-натриевое стекло, состоящее около 72% 5102,22% ЫагО и 6% (масс). СаО. Однако в настоящее время такое стекло почти полностью заменено на так называемые литиевые, содержащие ЗЮг, Ь1гО и СаО или ЗЮг, Ь гО и ВаО, преимущества этих стекол будут рассмотрены ниже. [c.372]

Известково-натриевое стекло (22% ЫагО, 6% СаО, 72% ЗЮг) в течение долгого времени служило наиболее признанным материалом для изготовления мембранных электродов для определения pH, корректно функционирующих при комнатной температуре в пределах рН=1-ь9, но в присутствии 1 М раствора иона натрия при 25 С измеряемый pH меньше на 0,2 при рН=100, на 1,0 при рН=12 и на 2,5 при рН=14. Соответствующие щелочные погрешности меньше, когда присутствует 1 М раствор иона лития, и еще меньше для растворов, содержащих 1 М раствор иона калия. Обнаружено, что щелочная погрешность в значительной степени уменьшается, если оксид натрия в составе стекла заменяют оксидом лития. Например, стекло, состоящее из 10% Ь120, 10% СаО и 80% (масс.) 5102, дает щелочную погрешность меньше 0,2 единицы pH в присутствии 1 М раствора иона натрия при рН=13. В настоящее время почти все стеклянные электроды для определения pH, выпускаемые промышленностью, содержат оксид лития, что дает возможность определять ионы водорода при рН=13 с большой правильностью. [c.378]

На рис. 11-5 показано влияние оксида алюминия на сигнал стеклянного мембранного электрода. Если стеклянный электрод идеально-отвечает на присутствие ионов водорода в обычном диапазоне pH, то потенциал электрода будет линейно изменяться с измерением pH (диагональная сплошная линия на рис. 11-5). Электроды, изготовленные из обычного известково-натриевого стекла, проявляют ожидаемый линейный отклик на ион водорода почти вплоть до рН=10, выше возникают отклонения или щелочная погрешность вследствие мешающего влияния катионов щелочных элементов ион натрия является самой больщой помехой, за которым следует ион лития и калия. Однако стеклянный мембранный электрод, состоящий из 1,7% АЬОз, 10,9% ЫааО и 87,4% (моль.) ЗЮг, ведет себя совершенно по-иному в очень сильнокислой среде наблюдается нормальный отклик на pH, но при повышении pH электрод становится заметно чувствительным к 0,1 Л1 растворам иона натрия или калия (при рН>2) и иона лития (при рН>4). При равных концентрациях иона водорода и катиона каждого щелочного металла стеклянный электрод, содержащий АЬОз, более чувствителен к иону водорода, но при рН>1 селективность такого электрода к иону щелочного металла повышается. Между 5 и 6 единицами pH пунктирные линии на нижней части рис. 11-5 становятся горизонтальными, указывая, что натриевоалюмосиликатное стекло не реагирует более на присутствие протонов, а только на присутствие ионов щелочных металлов. Хотя свойства натриевоалюмосиликатного стекла (см. рис. 11-5) не являются оптимальными, ионообменные центры во внеш [c.380]

Мембранный электрод, чувствительный к иону натрия, изготовлен из стекла, состоящего из 11% NajO, 18% AI2O3 и 71% SiOa. Этот электрод и насыщенный каломельный электрод сравнения опущены в водный раствор хлорида натрия неизвестной концентрации для получения следующего электрохимического элемента [c.402]

Мембранным электродом называют измерительную цепь, анат логичную стеклянному электроду, но вместо pH реагирующую на разность концентраций других известных катионов или анионов. Горовиц, Шиллер и Циммерман нашли, что с некоторыми сортами стекла зависимость, аналогичную уравнению (1 107), можно получить для ионов натрия, калия, меди, цинка и серебра. Такой же результат для ионов натрия был отмечен Трюмпле-ром а также Лендьелом и Винсе . Бухбек подтвердил его для серебряных ионов. [c.95]

Лайт и Маннион [191] проанализировали различные фторированные органические соединения (1—3 мг фтора в пробе) с помощью фторид-селективного мембранного электрода (Орион 94-09), используя в качестве титранта 0,005 М раствор нитрата тория в 80%-ном (по объему) этаноле. Жидкие пробы взвешивали в метилцеллюлозной капсуле. Если разложение веществ проводилось в сосуде из боросиликатного стекла, полученные результаты анализа были на 5 — 25% ниже теоретического значения. Это объясняется как реакцией фтора со стеклом, так и неполным сгоранием пробы. Даже при добавлении додеканола в качестве вспомогательного вещества длу лучшего сгорания результаты получаются ниже расчетных (до 13%), причем ошибка растет с увеличением содержания фтора. Если сжигание проводилось в сосуде из поликарбоната, но без вспомогательного вещества, то полученные результаты также были занижены, правда только на 3%. [c.68]

В настоящее время для измерения pH чаще всего применяют стеклянный электрод с водородной функцией, изобретенный в 1909 году Габером и Клемен-севичем. Это стеклянная трубка, заканчивающаяся тоненькой мембраной из стекла точно определенного состава. Электрод (мембрану) погружают в раствор, pH которого измеряют. Внутри трубки находится раствор постоянного состава, в который погружена серебряная проволока, покрытая хлоридом серебра.Потенциал внутреннего хлорсеребряного электрода постоянен, так как внутренний раствор имеет постоянную концентрацию хлоридов (например, 0,1 М НС1). По механизму действия стеклянный электрод отличается от ранее рассмотренных, так как за его потенциал ответственна не окислительно-восстановительная реакция, а разность потенциалов на границе раздела фаз раствор - стеклянная мембрана. В контакте с водным раствором поверхностный слой стеклянной мембраны подвергается гидратации, происходят процессы ионного обмена между стеклом и раствором, а ионы водорода диффундируют внутрь гидратированного (гелеобразного) слоя стекла Благодаря этим явлениям устанавливается разность потенциалов между электродом и раствором, величина которой так же зависит от pH, как потенциалы ранее рассмотренных окислительно-восстановительных электродов. Стеклянный электрод для измерения pH является примером мембранных электродов. Дополнительное определение этого электрода "с водородной функцией" стало необходимым в последние годы, так как путем соответствующего подбора состава стекла мембраны стали получать электроды, например, с натриевой или калиевой функцией. Достоинством стеклянного электрода с водородной функцией является то, что в отличие от других типов электродов в случае его применения рН-метрическому измерению могут помешать лишь очень немногие вещества в исследуемом растворе. В табл. 2-4 приведена краткая характеристика рН-метрических электродов. [c.67]

Сферу применения ионоселективных мембранных электродов иногда можно расширить при помощи второй (дополнительной) мембраны. Для серийных измерений парциального давления СОг в плазме крови или другой жидкости применяют стеклянный электрод, покрытый тонкой пленкой тефлона или другого газопроницаемого материала. Между пленкой и стеклом находится слой водного раствора ЫаНСОз, обычно 0,1 М концентрации. В процессе выполнения анализа СОг диффундирует через пленку полимера в количестве, зависящем от его парциального давления в пробе, и возникающее в результате изменение pH раствора гидрокарбоната фиксируется стеклянным электродом. [c.321]

Измерения импеданса проводили также Бранд и Речниц на электродах с жидкими [54] и стеклянными [55] мембранами. Их проверка свойств импеданса стеклянного электрода показала, что при высоких частотах 2р каждого электрода стремится к предельному значению (около 10 КОм), а — к нулю. Диаграммы типа Коуля—Коуля для электродов, обратимых к одновалентным катионам, как уже говорилось, представляли собой асимметричный полукруг с центром ниже реальной оси и напоминали кривые, полученные ранее для электродов с жидкими мембранами [54]. Те же зависимости обнаружены для №- и Ыа -селективных электродов [55]. Кроме того, при низких частотах наблюдался второй асимметричный полукруг, особенно явственный для рН-электро-дов. Это, как уже описано, указывает на присутствие гидролизованной поверхностной пленки (гелевого слоя) на стекле. Наличие этой пленки не характерно для стеклянных мембран электродов, обратимых к одновалентным катионам. Если гелевый слой отсутствует, экстраполяция участка полукруга к высоким частотам до пересечения с реальной осью дает значения / р.р — последовательно включенного сопротивления, обусловленного электродом сравнения и раствором. Если 2 есть импеданс неизменной толщи стекла (в отсутствие гелевого слоя), тогда [c.285]

Предложен и другой мембранный электрод с Fe +-функцией из того же халькогенидного стекла FenSe6oGe2gSbi2 (и =1,3—2), испытанный в перхло-ратных, хлоридных и нитратных растворах. Угловой коэффициент оказался равным 57,6 мВ в интервале концентрации 10 —10 Ai Fe + [264]. [c.111]

Интерес к теории ионообменных электродов особенно возрос в последние годы в связи с тем, что разработано, исследовано и интенсивно внедряется в практику большое число новых электродных систем различных типов. Сейчас широко применяются в качестве материалов для мембранных электродов твердые и жидкие иониты, стекла, монокристаллы с ионной проводимостью и гетерогенные (осадочные) системы на различных. нейтральных связующих веществах. Несмотря на такое разнообразие, во всяком случае многие из этих систем МОЗЕНО описать с единых теоретических позиций, хотя и необ" ходимо при этом учитывать особенности каждой из них / 7. [c.14]

Электросопротивление мембран определяли по разности сопротивления электролита с мембраной и без мембраны [1, 2, 8, 9]. Мембрану помещали в ячейку из органического стекла с электродами из платинированной платины. Измерения проводили в 0,6 н. растворе х орида натрия с помощью кондуктометра ММЗЧ-64. [c.66]

Стеклянный электрод готовят из легкоплавкого стекла специального состава с высоким содержанием окиси лития или окиси натрия для увеличения электропроводности. В зависимости от сорта стекла, стеклянный электрод можно использовать для определения pH растворов в различных областях пределами являются рНг и рНгг 13. В зависимости от назначения существует много конструкций стеклянных электродов. Некоторые из них показаны на рис. 39. Обычно используют выдутый стеклянный полый шарик (рис. 39,а) или припаянную к концу стеклянной трубки стеклянную мембрану (рис. 39,6). Для работы с неболь- [c.159]

Электрод состоит из корпуса, изготовленного из высокоомного стекла (стекло с высоким омическим сопротивлением), к которому припаивают стеклянную мембрану из селективного стекла. Изнутри электрод заполняют стандартным электролитом. Внутренним электродом сравнения служит помещенный в электролит Ag/Ag l-электрод. Снаружи электрод герметически запечатывают. Сопротивление электрода составляет не менее 10 Ом. Активность ионов внутриэлектродного электролита остается постоянной и измеряемый потенциал, снимаемый с этих электродов, зависит только от активности ионов в окружающей электрод среде. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология