منو
 صفحه های تصادفی
ناصر اطروش
رنگ کردن مو
جدایی از امام علی علیه السلام جدایی از پیامبر است
شرکت مبل سازی هرمان میلر
سیستم مدیریت آموزشی با محتوای توزیع شده
روابط همسایگان در آخرالزمان
خطبه امام حسین علیه السلام هنگام خروج از مکه
بزرگنمایی تلسکوپ
اوربیتال های مولکولی نامستقر
تلفن
 کاربر Online
895 کاربر online

الکترود شیشه‌ای

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > شیمی > شیمی تجزیه
(cached)





نگاه کلی

الکترودهای شیشه‌ای جزو الکترودهای شناساگر غشایی به شمار می‌روند. این الکترودها نسبت به یونهای مختلف حساس هستند. مثلا الکترود PH ، الکترودی است که نسبت به غلظت یون H+ حساس می‌باشد. این الکترود از یک حباب شیشه‌ای که قسمت پایین آن ضخامتی حدود 0.1 میلیمتر و یا کمتر دارد تشکیل شده است.

محلولی را که دارای PH مشخص است در داخل این حباب می‌ریزند و یک الکترود شاهد مثل الکترود نقره - نقره کلرید اشباع را در محلول آن وارد می‌کنند این مجموعه و یک الکترود شاهد دیگر در محلولی وارد می‌شود که باید PH آن تعیین شود.

پتانسیل عدم تقارن الکترود شیشه‌ای

اگر دو محلول مورد استفاده در سیستم الکترود شیشه‌ای یعنی محلولی که PH آن معلوم است و محلولی که قرار است PH آن اندازه گیری شود، یکسان باشند و الکترودهای شاهد مورد استفاده هم یکی باشند باید پتانسیل سیستم مذکور برابر با صفر باشد. اما عملا مقداری پتانسیل اندازه گیری می‌شود که آن را پتانسیل عدم تقارن می‌گویند. این پتانسیل به این علت ایجاد می‌شود که جدارهای داخلی و خارجی حباب شیشه‌ای نسبت به محلول عملکرد یکسانی ندارند. پتانسیل به نوع غشا و مدت زمان استفاده از آن بستگی دارد.

ترکیب شیشه

پایداری پتانسیل الکترود شیشه‌ای ، مقدار پتانسیل عدم تقارن ، مقاومت الکتریکی شیشه و محدوده PHی که در آن الکترود شیشه‌ای جواب صحیح می‌دهد، همگی به ساختار شیشه و نوع تهیه آن مربوط می‌گردد. بعد از بررسی‌های فراوان روی ترکیبات شیشه‌ای مختلف مکایزودل Dole ، شیشه‌ای را انتخاب کرده‌اند که به Corning015 معروف است و دارای ترکیب 72% SiO2 و 6 % CaO و 22 % NaO می‌باشد.

برخی از سازنده‌ها به جای SiO از ZrO2 و ThO2 استفاده کرده‌اند که باعث افزایش کارایی الکترود می‌شود. شیشه Corning015 در محدوده عمل می‌کند. الکترودهایی که در آنها از لیتیوم به جای یون سدیم استفاده کرده‌اند و دارای ساختار 67 % SiO2 و 8% BaO و 25 % Li2O می‌باشد دامنه PH را تا 12 و 13 هم گسترش می‌دهند.


ویژگی شیشه‌هایی که برای ساخت غشا استفاده می‌شود.



جاذب الرطوبه بودن غشای شیشه‌ای

برای اینکه غشا بتواند نسبت به PH عکس‌العمل نشان دهد باید هیدراته باشد. شیشه‌ای که خاصیت جذب آب نداشته باشد این خاصیت را ندارد و همچنین اگر آب جذب شده بوسیله الکترود شیشه‌ای از آن گرفته شود (هیدراتاسیون) الکترود پاسخی نسبت به PH نمی‌دهد. بنابراین الکترودهایی که مدت طولانی در معرض هوا بمانند و یا در محلول اسید سولفوریک غلیظ قرار گرفته باشند حساسیت خود را نسبت به PH از دست می‌دهند. وقتی غشایی که آب جذب کرده در محلول یونهای H2 قرار می‌گیرد بین یونهای یک ظرفیتی شیشه و یون 2H محلول مبادله‌ای صورت می‌گیرد که می‌توان به صورت زیر نشان داد:





ثابت تعادل این واکنش بین 1010 تا 1014 می‌باشد در نتیجه سطح غشای هیدراته تقریبا بطور کامل از H+Gl- تشکیل می‌شود. اگر محلول از قلیای غلیظ تشکیل شده باشد یونهای Na+ جای یونهای H+ را دوباره می‌گیرند.

رسانایی الکتریکی در غشا

برای اینکه یک غشای شیشه‌ای بتواند حساسیتی نسبت به کاتیون نشان دهد باید قادر باشد که جریان الکتریسیته را عبور دهد. هدایت الکتریسیته در قسمت خشک شیشه به عهده یونهای سدیم و در قسمت هیدراته به عهده یونهای هیدروژن می‌باشد. در بین محلول و ژل هدایت الکتریکی با واکنشهای زیر انجام می‌شود:





مقاومت غشاهای الکترود شیشه‌ای بین 50 تا 500 مگا اهم برای ضخامتهای 0.03 تا 0.1 میلیمتر غشا می‌باشد.

پتانسیلهای غشا

در موقع اندازه گیری PH یک محلول چند پتانسیل در سلول پیدا می‌شود که عبارتند از:


  1. 2 پتانسیل مربوط به الکترودهای شاهد
  2. پتانسیل Ej ، پتانسیل تماسی بین الکترود شاهد با الکترولیت مورد مطالعه ایجاد می‌شود.
  3. پتانسیل عدم تقارن
  4. پتانسیل مرزی Eb که بین محلول و سطح شیشه‌ای که در مجاورت آن قرار دارد ایجاد می‌شود و باتغییر PH محلول تغییر می‌کند.

پتانسیل الکترود شیشه‌ای (Eind)

پتانسیل الکترود شیشه‌ای از سه جز بوجود می‌آید که عبارتند از پتانسیل مرزی (Eb) پتانسیل الکترود شاهد داخلی (Eag / AgCl) و پتانسیل عدم تقارن (Easy).
Eind=Eb + Eag / AgCl + Easy

محدوده کاربرد الکترودهای شیشه‌ای

محدوده کاربرد الکترود شیشه‌ای در مقایسه با الکترود هیدروژن تعیین می‌شود. محدوده کاربرد با گذش