Теория мембранных потенциалов - Реферат

Для определения состава и свойств различных соединений и растворов используются различные физико-химические методы анализа. В большинстве случаев нужно определить концентрацию различных ионов в растворе.Такая мембрана носит название диафрагмы. Мембрана должна иметь определенную селективность к пропусканию различных компонентов, основанную на ее различной проницаемости. Мембраны, которые разделяют два электролита, и являются непроницаемыми в одинаковой степени для всех ионов, называются электрохимическими мембранами. Существует связь между селективностью по проницаемости и потенциометрической ионной селективностью мембраны. Так как процесс проникновения компонентов включает распределение на границах «мембрана - раствор» и перемещение внутри мембраны, ионную селективность часто выражают при помощи параметров ионной экстракции и коэффициентов диффузии или подвижностей.Главной частью гальванических элементов, которые применяются в работе с мембранными электродами, является система, состоящая из полунепроницаемой мембраны, которая делит два раствора электролита разной концентрации между собой: Рисунок 2. Мембраны, которые обычно применяется в ионометрии, должны быть проницаемы, во-первых, для ионов только одного знака и, во-вторых, для определенного сорта ионов в присутствии других ионов того же знака заряда. Между растворами электролитов, разделенными мембраной, возникает разность потенциалов, или мембранный потенциал ?, который алгебраически складывается из двух фазовых граничных потенциалов ?1 и ?2 и диффузионного ?диф внутри мембраны: (1.2.1) В работах Шульца и Стефановой [5] для объяснения селективных свойств ионитовых мембран привлечены различные возможные механизмы переноа ионов в мембране: сольватационный, вакансионный, направленно диссоциационный.Жидкие мембраны это растворы в органических растворителях ионообменных веществ (жидкие катиониты или аниониты) или нейтральных хелатов, отделенные от водных растворов нейтральными пористыми перегородками (полимерными, стеклянными или др.). Иногда перегородки отсутствуют, а растворы просто наслаиваются друг на друга. Поры нейтральной перегородки заполняют органическим или водным раствором, что дает электролитический контакт между фазами. В электродах с жидкими мембранами к мембранному веществу предъявляется одно требование, так как если какой-либо ион способен вообще существовать в фазе мембраны, то он в ней будет двигаться по закону диффузии, и поэтому проблема обеспечения подвижности интересующего иона в мембране сама собой разрешается.Электродно-активными веществами, которые определяют катионную функцию мембранных жидкостных электродов, являются органичсекие высокомолекулярные кислоты и их соли с карбоксильной, сульфо-, фосфорно-и тиофосфорнокислыми группами. Довольно подробно изучены электроды на основе динонилнафталинсульфокислоты, монодиоктилфенилфосфорной, дидецилфосфорной, ди(2-этилгексил)фосфорной, тиофосфорных, монокарбоновых и тиокарбоновых кислот. Системы с динонилнафталинсульфокислотой чувствительны ко многим катионам (Ca2 , Ni2 ,Cr2 ,La3 ,Th4 ), но нернстовская зависимость потенциала от концентрации получена только для высокозарядных катионов (трех-и выше). Наиболее широко исследованы Ca2 -электроды на основе кальциевых солей диэфиров фосфорной кислоты. С жидкостным Ca2 -электродом определяют коэффициент активности в нейтральных и щелочных средах.В отличие от катионоселективных электродов, для которых наиболее перспективны мембрано-активные вещества, являющиеся нейтральными и заряженными лигандами, почти все анионоселективные электроды получены на основе солей аминов и четвертичных аммониевых оснований, являющихся типичными жидкими анионообменниками. Можно считать, что для жидких ионитов на основе солей четвертичных аммониевых оснований существует такой ряд анионов в порядке уменьшения их электродной и ионообменной селективности: Существуют различные мембранные ионоселективные электроды на основе жидких аниоионитов, таких как: Галоген-селективные электроды Данный электрод имеет высокое практическое значение в биологии, почвоведении, сельском хозяйстве, промышленности.Примерами могут служить мембраны из солей галогенидов серебра, которые обладают ионной проводимостью, осуществляемой ионами серебра. Тонкая пластинка из монокристалла, например, хлорида серебра, может быть мембраной электрода, обратимой по отношению к иону Cl-, который закреплен в кристаллической решетке. В то же время такой электрод обладает и катионной Ag -функцией за счет постоянства произведения растворимости ПРAGCL. Это связано с тем, что селективность у твердых кристаллических мембранных электродов достигается за счет вакансионного механизма переноса заряда, при котором вакансии заполняются только определенным подвижным ионом (Ag ), так как форма, размер, распределение заряда вакансии соответствуют только определенному подвижному иону.

Оглавление

Введение

1. Теория мембранных потенциалов

1.1 Кинетика процесса переноса заряда через границу раздела между двумя электролитами

1.2 Селективность мембран

2. Электроды с жидкой и пленочной мембраной

2.1 На основе жидких катионитов

2.2 На основе жидких анионитов

3. Электроды с твердыми мембранами

4. Газовые электроды

5. Области применения

Заключение

Список использованных источников и литературы