| Российский химико-аналитический
портал |
химический анализ и аналитическая химия в фокусе внимания ::: портал химиков-аналитиков ::: выбор профессионалов |
 |
|
| ANCHEM.RU » Форумы » 1. Аналитический форум ... |
 |
Мембранный потенциал ИСЭ >>>
|
 |
| Автор | Тема: Мембранный потенциал ИСЭ | ||
|
moderement Пользователь Ранг: 17 |
 07.01.2016 // 23:20:08
Помогите разобраться с механизмом возникновения мембранного потенциала. Пусть имеется жидкая мембрана, проницаемая, допустим, только для ионов калия и электрод на основе этой мембраны. Что происходит когда мы погружаем электрод в иссл. раствор? происходит обмен и вследствие этого возникает потенциал, но ионы переходят, значит идёт ток, его измеряют или важен только потенциал? Если ионы переходят(допустим конц. внутреннего раствора больше конц. иссл. р-ра), то конц. внутр. раствора уменьшается? Тогда почему принимаем, что она постоянна(при выводе уравнения E=E(0)+s*lg(a(K+ в исслд. р-ре))? И получается, что часть ионов перейдёт в ислл. р-р и концентрация его увеличится? |
||
|
ANCHEM.RU Администрация Ранг: 246 |
|||
|
Степанищев М VIP Member Ранг: 3440 |
08.01.2016 // 2:43:16
Там токи от микро- до фемтоампер. Ни за какое разумное время концентрация электролита от этого не изменится. Деградация материала мембраны наступит раньше. Ещё Вы несколько упрощённо описываете работу ИСЭ. Но пересказывать здесь курс электрохимии было бы довольно затруднительно. Посмотрите литературу, например: К. Камман. "Работа с ионселективными электродами". И. Корыта. "Ионы. Электроды. Мембраны". Обе книги есть в сети. |
||
|
moderement Пользователь Ранг: 17 |
08.01.2016 // 13:27:08
Я знаком с электрохимией, и не думаю, что для того, чтобы описать работу ИСЭ нужно пересказывать целый курс. Я правильно понимаю, что мембранный потенциал - результат равновесия потоков концентрации и зарядов(потенциала) ? |
||
|
Шуша Пользователь Ранг: 2736 |
08.01.2016 // 18:42:10
Редактировано 2 раз(а) Механизм возникновения потенциала на электроде проще всего пояснить на примере электрода 1 рода. Например, медная пластина помещенная в раствор медного купороса. И в пластине и в растворе имеются ионы меди, которые могут перемещаться через границу фаз в результате теплового движения. В общем случае потоки ионов в обоих направлениях в первый момент неодинаковые. Т.к. концентрация ионов и скорость их движения в фазах разная. Поэтому, если, например, поток из металла больше, то положительно заряженные ионы преимущественно покидают его, а оставшиеся валентные электроны придают металлу отрицательный заряд. Возникшее электрическое поле вызывает обратный поток ионов. В результате через некоторое время потоки в обоих направлениях выравниваются. В состоянии равновесия - металл имеет некоторый заряд, а "лишние" вышедшие из него ионы группируются у его поверхности в растворе. Формируется так называемый двойной электрический слой (ДЭС). Это и есть скачок потенциала. Величина его зависит от концентрации ионов в растворе и температуры. Для других типов электродов происходит примерно тоже самое. Только сложнее. Можете посмотреть еще здесь: Это тоже может оказаться полезным: |
||
|
moderement Пользователь Ранг: 17 |
08.01.2016 // 20:56:40
Редактировано 4 раз(а) Спасибо за ответ! Посмотрел, что Вы порекомендовали. И всё-таки вопросы остались. В случае стеклянного электрода несколько вопросов: 1. Может ли ион (с какой-то большой вероятностью) из исследуемого раствора переместиться (в результате"обменных процессов у поверхности мембраны") во внутренний раствор? И возможно ли обратное? 2. Если возможно, то не внесёт ли это вклад в погрешность и в утверждение, что конц. внутр. р-ра постоянна? 3. И возможны ли такие процессы(то, что в п. 1) для гомогенных твёрдомембранных электродов(LaF3-СЭ, например) и мембран с жидкими ионообменниками? Мне всё время хочется свести модель строения ИСЭ к обычному двойному ионному слою у поверхности мембраны, и принять, что потенциал зависит от насыщенности этого слоя, а эта "насыщенность" уж зависит от конц. в иссл. р-ре. Это неверно?
Пластинка меди ведь заряжена в р-ре своего иона положительно (ионов становится больше в металлической меди и электроны не компенсируют все ионы)? Или это только в случае гальванического элемента? |
||
|
kump Пользователь Ранг: 3190 |
08.01.2016 // 21:39:34
Хоть вы и "знакомы с электрохимией" (с), рекомендую вам не пренебрегать предоставленными ссылками. Повторение, оно знаете-ли мать учения. 
|
||
|
Каталог ANCHEM.RU Администрация Ранг: 246 |
|
||
|
Шуша Пользователь Ранг: 2736 |
08.01.2016 // 22:32:25
Редактировано 2 раз(а) Какой-то конкретный ион через стеклянную мембрану пройти не может. Т.е. реального переноса вещества через мембрану нет. Но раз при измерениях какой-то (пусть исчезающе малый) ток, но все-таки протекает, то если что-то окислилось (или восстановилось) на одной поверхности мембраны, то на другой должно что-то восстановиться (или окислиться). Так что из мембраны что-то выделится или ею поглотится. Внутри мембраны ток протекает как в полупроводнике.
Оставим погрешность в стороне. Даже если состав внутреннего электролита изменится, то погрешность устраняется градуировкой. Состав внутреннего раствора в результате указанного процесса за разумное время и при разумных токах сколько-нибудь заметно не изменится.
Процессы аналогичны. А вот для жидких ионообменников возможен перенос вещества через мембрану.
Я не очень понимаю, что Вы подразумеваете под "насыщенностью". Я выше, вроде, максимально упрощенно постарался изложить процесс возникновения потенциала на электроде. Избегая научных терминов, вроде, "электрохимический потенциал" частицы, "энергетическая выгода" и т.д. Попробую еще раз. Потоки ионов в разных направлениях через границу фаз исходно неодинаковые. Это приводит к разделению зарядов у поверхности (ДЭС). По мере роста этого разделения увеличивается электростатическое поле, которое начинает препятствовать более "сильному" потоку. И в конце концов наступает равновесие - потоки в обоих направлениях выравниваются. Состояние равновесия характеризуется некоторым потенциалом на электроде, который зависит только от концентрации ионов в растворе, т.к. концентрация ионов в металле (мембране) постоянная. Ну, еще и от температуры, естественно.
Э-э, не очень понял. Никакой разницы между Cu и Zn не будет. Для электродов первого рода, описанная ситуация большЕго потока ионов с стороны металла, является в подавляющем числе случаев реальностью. Это даже интуитивно понятно, т.к. концентрация ионов в металле на порядки выше чем в растворе. Я подозреваю, что Вы имеете в виду ряд электроотрицательности металлов. Так это условность, которая к реальному заряду отношения не имеет. |
||
|
kump Пользователь Ранг: 3190 |
08.01.2016 // 23:10:28
Скорее СТ путает стандартный(нормальный) электродный потенциал с зарядом электрода, который, к слову сказать, и измерить-то непосредственно невозможно. Хотя, может уже что-то и придумали? |
||
|
Шуша Пользователь Ранг: 2736 |
08.01.2016 // 23:26:27
>Kamp Да, невозможно. Хотя полярность определяется. Пока не придумали. Если бы придумали - нобелевка, не нобелевка, но шум стоял бы знатный. Все бы бросились основы электрохимии переформатировать. Диссеры бы, как пирожки пекли. 
|
||
|
moderement Пользователь Ранг: 17 |
09.01.2016 // 1:01:15
Редактировано 1 раз(а) Всё-таки осталось недопонимание. У стеклянного электрода пусть все обменные места заняты ионами водорода, погружаем его в анализируемый раствор. В какую сторону будет направлен поток ионов водорода? Внутрь мембраны не может быть, ведь все обменные места заняты, так? Если поток направлен в иссл. раствор, то конц ионов в мембране не будет постоянна(уменьшится). Логически ещё может быть вариант "один ион вышел из мембраны(со своим хим. потенциалом, ну точнее э\химическим) и один ион из раствора вошёл в мембрану(у него другой э\химический потенциал)". Как всё обстоит? |
||
|
Шуша Пользователь Ранг: 2736 |
09.01.2016 // 2:45:08
О, я кажется понял свою ошибку. Не надо было смешивать, возникновение потенциала на электроде, и то что происходит при измерении разности потенциалов электродов (протекании тока). Итак, внешняя измерительная цепь разорвана, ток никуда не течет, на поверхности электрода - равновесие, характеризующееся установившимися скачками потенциала. На поверхности стеклянного электрода происходит следующее. Там имеется силикатный "скелет", который частично гидратирован (Si-O-H). Кстати, для этого и вымачивают рН-электроды. При погружении в раствор идет обмен водородов с поверхности стекла и водородов из раствора. По той же схеме, что описана ранее. В каком направлении поток больше не играет роли, при каком-то рН может и равным оказаться ("нулевой" раствор), я не знаю. Изменится рН, изменится равновесие и соответственно потенциал. Главное процесс обратимый, ничего безвозвратно не расходуется. Активных водородов на поверхности стекла много больше, чем "лишних" "прилипает" или "уходит" при установлении равновесия. Поэтому их концентрация может считаться постоянной. Исключения составляют очень "кислые" растворы, там это может не соблюдаться и из-за этого возможны отклонения от линейности при измерениях. ЗЫ. Писал урывками. Завтра перечитаю, может чего подправлю. |
| |
||
| ЖУРНАЛ | ЛАБОРАТОРИИ | ЛИТЕРАТУРА | ОБОРУДОВАНИЕ | РАБОТА | КАЛЕНДАРЬ | ФОРУМ |
| Copyright © 2002-2022 «Аналитика-Мир профессионалов» |
|
Размещение рекламы / Контакты |
[]
