Ионообменные электроды. Стеклянный электрод.
К ионообменным относят такие электроды, которые состоят из двух фаз: ионита и раствора, а потенциал на границе раздела фаз возникает за счет ионообменного процесса, в результате которого поверхности ионита и раствора приобретают электрические заряды противоположного знака. Иониты обладают повышенной избирательной способностью по отношению к определенному виду ионов, находящихся в растворе, поэтому электроды называют также ионоселективными. Известны ионоселективные электроды, обратимые относительно ионов натрия, калия, кальция и др.
Стеклянный электрод (рис.5) Аg | АgСl | НС1 (с = 0,1моль/л) | стекло | Н + является важнейшим представителем группы ионообменных (ионоселективных) электродов. Он представляет собой тонкостенный шарик из специального сорта токопроводящего стекла, наполненный раствором НС1 концентрации 0,1 моль/л. В раствор НС1 погружен вспомогательный хлорсеребряный электрод, который служит внешним выводом к одному из полюсов прибора для измерения потенциала. Стеклянный электрод помещают в исследуемый раствор с неизвестной концентрацией определяемых ионов, в который помещают также электрод сравнения (хлорсеребряный или каломельный). Электрод сравнения присоединяют к другому полюсу. Таким образом, гальванический элемент, в котором один из электродов стеклянный, включает два электрода сравнения (внутренний и внешний).
Уравнение Нернста:
EMe/Mez+=E0Me/Mez+ + ,где (1)
n — число электронов, которое теряет атом металла, превращаясь в ион Меz+, или приобретает ион металла при восстановлении;
R — универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(К • моль);
T— абсолютная температура, К;
F— постоянная Фарадея;
C — концентрация ионов металла в данном растворе, моль/л;
Е° — стандартный электродный потенциал.
При стандартной температуре 250С или 298 К:
EMe/Mez+=E0Me/Mez+ +