ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ

Первым ионоселективным электродом был реагирующий на водородные ионы стеклянный электрод (см.). Не существует электрода, абсолютно специфичного по отношению к какому-нибудь одному иону: его работе часто мешает присутствие посторонних ионов. Так, например, обычный стеклянный электрод в растворах с pH > 9, содержащих ионы натрия, дает существенные ошибки, обусловленные его чувствительностью к этим ионам. При изменении состава стекла область, в которой проявляется мешающее влияние ионов натрия, может сдвигаться к более низким значениям pH. Для таких электродов существует эмпирическое уравнение

где i и j относятся к двум однозарядным ионам, а К у — коэффициент селективности. При чувствительности лишь к иону i должен иметь малую величину.

Кроме того, работе ионоселективных электродов существенно мешают растворение активного материала, отравление поверхности электрода и т. д.

Существуют ионоселективные электроды следующих типов:

1) Твердотельные электроды, в которых мембраной служит монокристалл или таблетка, спрессованная из нерастворимой соли (например, ) и запаянная в трубку (рис. И. 1). Принципиальное преимущество электрода такого типа по сравнению с обычным хлор-серебряным электродом состоит в том, что присутствие в растворе окислителей не влияет на э. д. с. Электрод с мембраной из фторида лантана позволяет проводить прямое определение иона в растворах при его концентрациях Такой электрод дает высокую воспроизводимость результатов измерений, а время его отклика составляет

Рис. И. 1. Твердотельный ионоселективный электрод. 1 — внутренний электрод сравнения; 2 — внутренний раствор сравнения; 3 — твердотельная мембрана.

лишь несколько секунд, причем только ион ОН” существенно мешает определению.

2) Электроды с гетерогенными мембранами, в которых вещество, обладающее ионообменными свойствами, диспергировано в инертном связующем, обеспечивающем хорошие механические свойства (рис. И. 2).

Рис. И. 2. Ионоселективный электрод с гетерогенной мембраной. 1 — внутренний раствор сравнения; 2 — электрод сравнения; 3 — гетерогенная мембрана, закрепленная в силиконовом каучуке.

Рис. И. 3. Схематическое изображение кальций-селективного электрода с ионообменной мембраной. 1 — полая трубка Ag/AgCl-электрода; 2 — жидкий ионо-обменник; 3 — внутренний раствор сравнения; 4 — пористая мембрана.

Первоначально в качестве инертных связующих использовали поливинилхлорид и полистирол, но впоследствии их заменили силиконовым каучуком, обладающим более ценными свойствами. Веществами, обладающими ионообменными свойствами, могут служить ионообменные смолы, осажденные соли металлов и графит (для окислительно-восстановительных реакций). Доступны также электроды из хлорида, бромида, иодида и сульфида серебра, но их преимущества перед твердотельными электродами пока не очевидны.

3) Жидкостные ионообменные электроды, в которых интересующий нас ион входит в состав большой органической молекулы, плохо растворимой в воде. Органические молекулы, растворенные в органическом растворителе, обычно отделяются от изучаемых водных растворов электролитов пленкой из ацетата целлюлозы (рис. И. 3). Например, в электроде, селективном к ионам в концентрациях используют кальциевую соль дидецилфосфорной кислоты растворенную в ди--ацетилфенилфосфонате. Определению кальция мешают ионы водорода, магния и бария.

4) Катионоселективный стеклянный электрод изготовлен аналогично водородоселективному стеклянному электроду. Электроды, чувствительные к получают, изменяя состав стекла. В присутствии других катионов селективность таких электродов, однако, невысока.

Таблица И.2. Ионоселективные электроды (см. скан)

Ионоселективные электроды находят разнообразное применение, например для титрования (ЭДТА, галогениды,

смесь галогенидов, сульфаты), определения жесткости и качества обработки воды, для анализа и контроля электролитических ванн в гальванотехнике, для определения . При выборе ионоселективного электрода и работе с ним не следует забывать о мешающем влиянии посторонних ионов.

См. также Ion Selective Electrodes, Durst, R. A., ed., N. B. S. Special Publication No. 314, Washington, 1969; Ion Selective Electrodes, Pungor E., ed., Symp. Proc., Akad. Kiado, Budapest, 1973.