Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Электроды.



Металлические индикаторные электроды изготавливают из серебра, платины, ртути, свинца и др. Однако не все металлы пригодны для изготовления электродов, так как многие из них на воздухе покрываются пассирующим слоем оксида и становятся нечувствительными в водных растворах к своим ионам.

Металлические электроды, чувствительные к своим ионам, при погружении в раствор образуют окислительно-восстановительную систему. Например, в системе Ag+ + e- Û= Ag – потенциал электрода зависит только от концентрации (активности) катиона в растворе. Такие электроды называются электродами I рода. К ним относятся ртутные, серебряные электроды, группа амальгамных электродов, другие металлические электроды. К электродам I рода можно также отнести водородный электрод. Газообразный водород, растворенный в металле, образует с ионами водорода окислительно-восстановительную систему:

 

+ + 2е- Û= Н2.

 

Электроды, чувствительные к анионам, которые образуют малорастворимые осадки с катионами металла, относят к электродам II рода.

Электроды II рода чувствительны также к изменению концентрации ионов, которые не участвуют непосредственно в окислительно-восстановительном процессе. Например, серебряный электрод в насыщенном растворе AgCl является индикаторным электродом для хлорид иона. В растворе устанавливается равновесие:

 

Ag+ +e-ÛAg(тв.)

AgCl(тв.) ÛAg+ + Cl-

AgCl(тв.) + e-ÛAg(тв.) + Cl-.

Из уравнения видно, что потенциал электрода зависит от концентрации хлорид иона.

Электродами II рода являются хлорсеребряный и каломельный. К этой группе относят и металл оксидные электроды, представляющие из себя металл, покрытый слоем малорастворимого оксида того же металла.

Электродный потенциал системы МеО/Ме зависит от концентрации ионов водорода.

 

 

МеО + 2Н+ÛМе2+ + Н2О

Ме2+ + 2е-ÛМе

МеО + 2Н+ + 2е-ÛМе + Н2О.

Примером такого электрода является сурьмяный электрод Sb2O3/Sb. Его применяют для измерения концентрации ионов водорода в кислых и щелочных растворах, а также при анализе растворов, содержащих электролитные яды (сульфиды, цианиды), влияющие на работу водородного и хингидронного электродов.

Электроды I и II родов в определенных условиях могут быть и электродами сравнения.

Для потенциометрических измерений применяют мембранные индикаторные электроды. Они обладают высокой чувствительностью и селективностью к катионам и анионам. По материалу мембраны делят на четыре группы: стеклянные электроды, электроды с жидкими мембранами, электроды с твердыми или осадочными мембранами и электроды с газочувствительными мембранами. На поверхности тонкой стеклянной мембраны, разделяющей два раствора с различными концентрациями ионов водорода, возникает потенциал. Стекло ведет себя как электрод, обратимый к ионам водорода (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. Изготавливают различные стеклянные мембраны, пригодные для прямого потенциометрического измерения активности ионов Na+, K+, NH4+, PB2+, Cs+, Li+, Ag+.

Жидкая мембрана – это тонкий слой жидкого органического вещества, оно не смешивается с водными растворами и содержит кислотные или основные группы – жидкий ионит. Потенциал устанавливается на поверхности между анализируемым раствором и органической жидкостью, а соответственно и равновесие на границе раздела органического вещества с водным раствором двухзарядного катиона:

 

RH2 + Me Û RMе + 2H+

органическая водная

фаза фаза

В электроде с жидкой мембраной, селективной к иону кальция, ионитом служат органические эфиры фосфорной кислоты. При погружении электрода в анализируемый раствор на обеих поверхностях органического слоя устанавливаются равновесия:

 

[(RO)2POO]2Ca Û 2(RO)POO- + Ca2+.

органическая органическая водная

фаза фаза фаза

 

Чувствительность такого электрода к иону кальция в иной раз превышает его чувствительность к ионам Mg2+, K+, Na+.

Электроды с твердой мембраной изготавливают из солей, содержащих определяемый анион или катион, селективно осаждающий этот анион из водных растворов.

Электрод, селективный к Cl-,Br-, J--анионам изготавливают из прессованных таблеток галогенидов серебра.

Металлические и мембранные индикаторные электроды применяют при прямых потенциометрических измерениях и в методах потенциометрического титрования. Электрод выбирают в зависимости от типа реакций, но во всех случаях потенциал его должен устанавливаться практически мгновенно.

 

Индикаторные электроды в методе нейтрализации

Наибольшее значение для измерения pH раствора и для потенциометрического титрования кислот и оснований имеют хингидронный, стеклянный и сурьмяный электроды.

Хингидронный электрод.Хингидрон – это молекулярное соединение хинона и гидрохинона:

 

 

 

C6H4O2 . C6H4(OH)2

 

В водном растворе существует равновесие:

 

C6H4O2 + 2H+ + 2e- Û C6H4(OH)2

Потенциал образующейся окислительно-восстановительной системы выражается:

 

φ = φ0хин 0 + (0,059/2) . lg{[C6H4O2 ][H+]/[C6H4(OH)2]}

Концентрации хинона и гидрохинона равны, а поэтому потенциал платинового электрода, опущенного в этот раствор, зависит только от концентрации ионов водорода (pH).