Новочеркасский завод сварочных электродов

Стеклянные электроды

Стеклянные электроды относятся к типу ионоселективных электродов, которые сделаны из легированных — стеклянных мембран, эти мембраны чувствительны к различным специфическим ионам, которые в свою очередь используются для определения более точной концентрации ионов в растворе.steklyannye-elektrody

В настоящее время очень широко используются мембранные ионоселективные электроды (ИСЭ), которые являются частью гальванического элемента.

Стеклянный электрод напоминает стеклянный шарик, толщина стенок которого равна от 0,06 до 1 мм.

Этот самый стеклянный шарик, или лучше сказать, колба, наполнена раствором соли или кислоты, в которую для контакта погружается платиновая проволока.

Стеклянная поверхность этой колбы, находясь в растворе, начинает приобретать потенциал, величина которого напрямую зависит от концентрации этих водородных ионов в кислотном растворе.

Именно поэтому стеклянные электроды широко применяются в основном для измерения рН.

В тех растворах, в которых содержится одинаковая концентрация водородных ионов, как на внутренней, так и на внешней поверхности стеклянного электрода, начинают возникать потенциалы, которые имеют между собой различия.

Такая разность потенциалов имеет название потенциала асимметрии.

Значение потенциала асимметрии может иметь от нескольких милливольт, это в случае тонкостенных стеклянных электродов изготовленных из мягкого стекла, и до сотых долей вольта у электродов толстостенных, изготовленных из тугоплавкого стекла.

Для того чтобы потенциал асимметрии уменьшился, стеклянный электрод нужно выдержать в воде, или же в 0,1н соляной кислоте.

Строение стеклянного электродаsteklyanneyj elektrod

1.  Сенсорная часть электрода, лампа из стекла.

2.  Иногда электрод содержит небольшое количество AgCl осадка внутри стеклянного электрода

3. Внутреннее решение, как правило, 0,1 М HCl для рН электродов или 0,1 М MeCl для PME электродов

4. Внутренний электрод, серебряный электрод, как правило, хлорид или каломельного электрода

5. Тело электрода, изготовлено ​​из непроводящего стекла или пластмассы.

6. Электрод сравнения, как правило, того же типа.

7. Соединение с исследуемым раствором, как правило, сделаны из керамики или капилляр с асбестом или кварцевого волокна.

Стеклянные электроды в области рН от 2 до 9, являются идеальными водородными электродами, так как их потенциал напрямую зависит линейно от рН раствора.

В растворах кислых, где рН ниже 2, обычно наблюдаются отклонения от настоящего, истинного значения рН, которое увеличивается непосредственно с увеличением кислотности данного раствора.

Что касается щелочных сред, то в них отклонения являются более значительными, и иногда даже начинаются с рН 9.

Стеклянный электрод в щелочных средах имеет функции металлического электрода, который является обратимым по отношению ионов различных щелочных металлов.

Что касается величины погрешности, то она так же зависит от нескольких факторов:

steklyannye elektrody1. Сорт стекла

2. Природа щелочных ионов в растворе.

3. Температура.

Известково-натриевые стёкла считаются более качественными и соответственно лучшими, к наиболее худшим стёклам относятся калиевые.

Если ввести в стекло литий, можно значительно увеличить область применения стеклянного электрода вплоть до рН 13, стоит заметить что при этом увеличении, одновременно повышается и его сопротивление.

Стеклянные электроды по своей природе имеют достаточно высокое электрическое сопротивление, поэтому при работе с ними, просто необходим транзисторный или ламповый потенциометр.

Из за того что стеклянный электрод обладает потенциалом асимметрии, периодически необходимо проводить его калибровку.

Важно помнить, что стеклянный электрод очень чувствителен к различным предварительным обработкам, и после них, его в обязательном порядке необходимо хорошенько вымыть.

Если работа стеклянного электрода происходила с щелочными растворами, то промывать его рекомендуется водой, либо же разбавленной кислотой, обратите внимание на то, что все провода которые ведут рН-метру, надо экранировать, а сам прибор заземлить.

Процесс возникающий при действии стеклянного электрода основан на появлении разницы потенциалов, между стеклянной тонкой плёнкой и различными водными растворами.

Примечательным является тот факт, что до конца, весь механизм того как действует стеклянный электрод ещё не изучен и не выяснен, но уже доказано, что главную роль в работе стеклянных электродов играет наличие воды, как во внешних, так и во внутренних слоях.

Если говорить простыми словами, то принцип работы стеклянного электрода основывается на процессе ионного обмена.

Когда стеклянный электрод помещается в раствор, щелочные ионы стекла начинают переходить в раствор, а на их места начинают становиться ионы водорода, более подвижные.

В результате такой перестановки, поверхностный слой стекла становится насыщенным этими самыми водородными ионами, а стеклянный электрод начинает приобретать свойства электрода водородного.steklyannye-elektrody 2

Другими словами, механизм работы стеклянного электрода напрямую связан с обменами ионов водорода между той самой стеклянной плёнкой и раствором, схожим водородному электроду, с той только разницей, что в данном случае стекло выполняет роль источника водородных ионов.

Применение стеклянных электродов

Стеклянные электроды являются очень важным изобретением, они позволяют полномасштабно решать две основные проблемы, проблему аналитического и проблему физико-химического состава.

Что касается проблемы аналитической, то к ней относится определение с помощью стеклянных электродов концентрации ионов водорода и конечно же металлических ионов.

Решение второй проблемы, а именно физико-химической заключается в получении данных об основных активностях ионов и о закономерностях процессов, которые непосредственно связаны с их изменением, точнее о строении растворов электролитов, которые необходимо исследовать.

Стоит отметить, что стеклянные электроды с водородной функцией, по удобству, по специфичности, по универсальности применения, превосходят все другие виды подобных электродов.