Классификация ионселективных электродов по агрегатному состоянию мембран. Приведите примеры ИСЭ (схемы устройств и принцип работы).

Ионоселективным электродом называется индикаторный или измерительный электрод с относительно высокой специфичностью к отдельному иону или типу ионов.

Ионоселективные электроды имеют следующие достоинства: они не оказывают воздействия на исследуемый раствор; портативны; пригодны как для прямых определений, так и в качестве индикаторов в титриметрии.

В зависимости от агрегатного состояния мембраны ионселективные электроды можно разделить на следующие группы:

    твердые электроды (твердые мембраны создают на основе металлическихсистем типа Ag-AgCl, Hg-Hg 2 Cl 2, ионообменных смол, стекол различного состава, моно - и поликристаллов труднорастворимых в воде солей); жидкостные электроды (ионоселективные электроды с жидкими мембранами создают на основе растворов в органических растворителях ионообменных в-в (жидкие катиониты или аниониты) или нейтральных хелатных соединений);

Стеклянный электрод, являющийся наиболее распространенным индикаторным электродом, относится к т. н. твердым ионоселективным или мембранным электродам.

Рис.1. Схема стеклянного электрода

1 - серебряная проволока

2 - 0,1 М раствор соляной кислоты

3 - стеклянная мембрана

Рис.2. Зависимость потенциала стеклянного электрода от рН раствора (при 250С)

Рассмотрим схематическое устройство и принцип стеклянного электрода (рис.1). Роль мембраны в данном случае выполняет тонкая стенка стеклянного шарика, внутри которого находится 0,1 М раствор HCl. Специальное стекло, из которого изготовлена мембрана, можно рассматривать как силикатную сетку, содержащую ионы натрия или других щелочных металлов. Перед началом работы электрод замачивают на несколько часов в растворе соляной кислоты. При этом происходит обмен части ионов натрия на ионы водорода. В дальнейшем, при погружении электрода в анализируемый раствор, равновесие ионного обмена смещается. Так как концентрация Н+-ионов во внутреннем растворе строго постоянна, измеряемый электродный потенциал зависит только от рН внешнего раствора (рис.2). В сильнощелочной и сильнокислой средах градуировочная функция искривляется вследствие побочных процессов. Перед измерением рН со стеклянным электродом рН-метр настраивают по эталонным буферным растворам с точно известными значениями рН. Например, по растворам кислых солей многоосновных органических кислот (винной, фталевой и др.).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Меняя состав стекла и структуру мембраны, можно получить стеклянные электроды, селективные относительно ионов Na+ или других щелочных металлов.

Жидкостные электроды имеют в своей основе жидкую мембрану. Селективность жидких мембран определяется, в первую очередь, избирательностью комплексообразования или ионного обмена между мембраной и раствором. Их изготавливают на базе ионообменного раствора в соответствующем растворителе. Этим раствором пропитывают стеклянный фильтр или синтетическую пористую пластинку (тефлон, поливинилхлорид и т. д.). К растворителю предъявляют следующие требования:

    не смешиваться с водой; обладать высокой вязкостью, чтобы не вытекать из мембраны; иметь пониженную упругость пара, чтобы не улетучиваться; иметь относительно высокую диэлектрическую постоянную, чтобы ассоциация ионов не выходила за разумные пределы.

Ионообменный раствор образует с исследуемым ионом диссоциирующее в той или иной степени ионное соединение или же связывает исследуемые ионы в комплекс, устойчивый в данном растворителе.

На рисунке 3 представлена схема устройства ионо(нитрат)селективного электрода. Мембрана нитратселективного электрода содержит положительно заряженный комплексный ион переходного металла (Ni2+, Fe2+) с хелатными группами о-фенантролина.

Рис.3.Схема ионоселективного электрода с жидкой мембраной

1 –внутренний электрод сравнения

2 - внутренний раствор

3 – резервуар с ионообменным раствором

4 – корпус электрода

5 – мембрана из пористого материала, пропитанного ионообменным раствором

Предложены и другие жидкостные нитрат-электроды, полученные на основе растворов нитрата диметилгексилдецилбензиламмония в деканоле, нитратов тетраоктиламмония и полимерных ионообменных систем.

Однако для различных практических применений, особенно в почвоведении и агрохимии, отдают предпочтение пленочному нитрат-электроду на основе тетрадециламмоний нитрата в дибутилфталате.