Электроды электрохимические (терминология, определение, система)

• VetConsultPlus
• Кардиологический Энциклопедический Словарь

Электроды электрохимические

(греч. Elektron — янтарь + hodos — дорога, путь) — электронные проводники тока (металлы, графит), которые контактируют с ионными проводниками тока (электролитами). При любом электрохимическом процессе в электрохимической ячейке должно быть не менее двух Электрохимические электроды, погруженные в один и тот же электролит или в разные, которые контактируют между собой. Прохождение тока через такую систему сопровождается изменением вида носителя тока на межфазной границе электрод — электролит. Непрерывное прохождение тока через межфазное сеть обеспечивается электрохимической реакцией в ней.

Электроды электрохимические к которому под действием внешнего тока перемещаются положительно заряженные ионы (катионы), называют катодом. Катионы принимают из катода электроны и восстанавливаются на нем. Электроды к которому под действием внешнего тока перемещаются отрицательно заряженные ионы (анионы), называют анодом. Анионы отдают электроны аноду и окисляются на нем. Течение таких электрохимических реакций на катоде и аноде может проходить как с участием, так и без участия материала электродов электрохимические.

Классификация

Классификация электродов электрохимические.

1-го рода — металлические или газовые, погруженные в раствор электролита, содержащего ионы материала. Такие оборотные до сих ионов. Напр. на серебряном Е.Е. Ag | Ag + происходит потенциалотвирна реакция: AgDAg + + 1ē. В газовых электродах электрохимических роль металла должны играть электрохимические активные газы (водород, хлор, кислород и др.), но они не являются электронными проводниками тока, поэтому электрический контакт в газовых электрохимических электродах осуществляется с помощью инертных металлов (платины, золота, палладия), которые служат передатчиками электронов от молекул газов к ионам раствора и наоборот. Например, хлорный электрод Pt, Cl2 | Cl- представляет собой платиновую пластинку, которая погружена в раствор с Сl — ионами и омывается равномерным потоком газа Cl2 с давлением РCl2. Газ Cl2 адсорбируется на платиновой пластинке, затем распадается на атомы Clадс, которые уже принимают непосредственное участие в электрохимической реакции: Cl2 2arrow.eps 2Clадс 2arrow.eps 2Cl- + 2ē.

К электродам 1-го рода относятся также амальгамные, например, натриевый амальгамный, в котором роль металлического ингредиента играет амальгама натрия. На таком Е.Е. потенциалотвирна реакция проходит следующим образом: Na + + ē (Hg) 2arrow.eps Na (Hg).

Электроды электрохимические 2-го рода — это металлы, покрытые слоем своей труднорастворимые соли и погружены в раствор электролита, содержащий общий анион из труднорастворимых солью. К этой группе относятся электроды сравнения — хлорсеребряный (Ag, AgCl | Cl-), каломельный (Hg, Hg2Cl2 | Cl-), сульфатртутний (Hg, HgSO4 | SO42-). Потенциалообразущая реакция, например. на хлорсеребряный Е.Е., проходит следующим образом: AgCl + ē 2arrow.eps Ag + Cl-.

Электрохимические электроды 3-го рода — это металлы, покрытые двумя слоями двух труднорастворимых солей. Первая соль меньше растворимый, чем вторая, и содержит катион металла электрохимический электрод. Вторая соль больше растворимый, чем первая, удерживает тот же анион, что и первая. Например, оксалатный электрод 3-го рода Ag, Ag2C2О4, CaC2O4 | Ca2 +.

Потенциалотвирна реакция на таком Электрохимические электроды проходит следующим образом: Ag2C2О4 + 2ē + Са 2+ 2arrow.eps 2Ag + CаС2О4. Окислительно-восстановительные электрохимические электроды (Редокс-электроды) — это металлы, материал которых не участвует в электрохимической реакции, а лишь выполняет роль передатчика электронов от восстановленной формы к окисленной или наоборот. Напр .: Fe3 + + 1ē 2arrow.eps Fe2 +. В такой реакции окислительно-восстановительный Е.Е. осуществляет перенос электронов между этими ионами.

где аокис., авидн. — активность окисленной и восстановленной форм соответственно; n — количество электронов, которая участвует в окислительно-восстановительной реакции.

Модифицированные электрохимические электроды, поверхность которых модифицируют с помощью физических или химических методов с целью придания ей определенных характеристик. Например, при физической модификации проводят ионную имплантацию, разрыхление поверхности или выращивания на ней монокристаллических структур и тому подобное. При химической модификации поверхности электрода покрывают органическими, металлоорганическими или неорганическими слоями, создают на поверхности. Композиты с электродных материалов, изменяют химический состав поверхности устройства тому подобное. В частности, химической модификацией поверхности ионоселективных видов с функциями неорганических ионов были получены ионселективные электроды с функциями органических ионов лекарственных веществ: прокаина, лидокаина, диклофенака натрия и др.

Конструкции и размер электрохимические электроды разнообразны. Они бывают в виде стержня, пластинки, шарики, сетки и т.п. Поверхность ультрамикроелектродив не превышает 10-14 м2. Е.Е., которые используют в электроаналитические методах анализа, имеют поверхность около 10-5 м2; электроды, которые используют в электрохимическом синтезе лекарственных веществ, например, глюконата кальция, имеют поверхность более 10-2 м2.

см. также Ионоселективные электроды.

Уравнение Нернста для измерения рН можно записать в виде

Е = Еи + St (рН t – рНи), (3)

где

Еи, рНи — номинальные значения координат изопотенциальной точки электродной системы, состоящей из стеклянного (измерительного) и вспомогательного электродов, соответственно, мВ, рН;

рН t — значение рН буферного раствора при температуре t , ºС;

St — крутизна водородной характеристики в мВ/рН при температуре t ºС, рассчитанная по формуле

(4)

где

t — температура анализируемой среды, ºС;

n — заряд иона.

Крутизна электродной системы St зависит от температуры; при температуре 25ºС и десятикратном изменении активности определяемого иона она равна 59,16 мВ для однозарядных ионов и 29,56 для двухзарядных ионов. Однако обычно крутизна электродной функции меньше теоретического значения, что обусловлено присутствием мешающих примесей или старением жидкостного электрода.

Для удобства оценки реальной крутизны электродной системы St реал, как правило, используют безразмерный коэффициент К S , учитывающий отклонение реальной величины крутизны от теоретического значения;

(5)

где

St реал — реальное значение крутизны электродной функции, мВ/рН;

St — теоретическое значение крутизны электродной функции, рассчитанное по формуле (4), мВ/рН.

Коэффициент К S, в основном равный 0,8…1,2, позволяет учитывать отклонение крутизны электродной системы St реал от теоретического значения.

Полезно знать ^Наверх

• Эстер сорбитана
• Экоморф
• Эконометрия или эконометрика
• Экономика предприятия
• Эксикоз
• Этилморфина гидрохлорид (Ethylmorphini hydrochloridum) — формула, свойства и применение
• Электроплазмолиз
• Эргастические вещества
• Эхография собак и кошек
• Эритритол
• Экологическая экспертиза
• Экологический менеджмент фармацевтических предприятий
• Эксклюзивность данных клинических исследований
• Экскреция (Excretio)
• Эксперимент
• Экспертная система
• Эквивалент химический
• Экологический мониторинг предприятия
• Экология
• Экология растений
• Этиленимин
• Этиллактат
• Эбулиоскопия
• Экаутинг в фармацевтического предприятия
• Экдистероиды гормоны линьки и метаморфоза
• Экобиотехнология — прикладная наука
• Эйфория
• Этофиллин (Etofyllinum)
• Эвкалипт (биология, применение в промышленности, медицине и лечебные свойства)
• Эволюция (терминология, теория, процесс)
• Эвтаназия, эутаназия, эйтоназия (терминология, проблемы)

pH электроды не запаянной конструкции

Производство и выпуск простейших электродов не запаянной конструкции (рисунок 2) только для измерения величины рН в узком диапазоне.

Рисунок 2. Электрод не запаянной конструкции

В лабораторных стеклянных электродах не запаянной конструкции, особенно при перепадах температур анализируемой среды, может нарушаться герметичность, внутренний буферный раствор взаимодействует не только со стеклом корпуса электрода, но и и другими материалами, которые обеспечивают герметичность (резина, смола и др.). В результате этого внутренний раствор меняет свой состав, что ведет к быстрому изменению контрольного потенциала электрода и изменению координат изопотенциальной точки.

В настоящее время мы выпускаем более сложные стеклянные электроды запаянной конструкции не только для измерения величины рН в широком диапазоне от -0,5 до 14 рН, но и для измерения других ионов.

pH электроды запаянной конструкции

Выпуск электродов запаянной конструкции.

Рисунок 3. Электрод запаянной конструкции

Преимущества электродов запаянной конструкции (рисунок 3). Внутренний буферный раствор, заполняющий корпус электрода, находится в запаянной стеклянной колбе, он не соприкасается ни с какими другими материалами, кроме стекла, и поэтому сохраняет свой состав даже при резких перепадах температур анализируемой среды, в результате чего потенциал электрода длительное время остается практически без изменений, что положительно сказывается на работоспособности электродов.

Преимущества стеклянных электродов

Измерительные стеклянные электроды с внутренним заполнением — запаянной конструкции , о преимуществах электродов запаянной конструкции говорилось ранее.

Кроме того, для исключения влияния статического электричества на показания измерительных высокоомных лабораторных электродов: ЭСЛ-43-07, ЭСЛ-43-07СР,

ЭСЛ-63-07, ЭСЛ-63-07СР, ЭСЛ-45-11, ЭСЛ-15-11, ЭСЛ-51-07, ЭСЛ-51-07СР, ЭС-10-07, а также ЭСП-31-06, ЭС-71-11 мы используем не только бесшумный экранированный коаксиальный кабель с сопротивлением изоляции более 1012 Ом, но и экранируем внутреннюю часть электрода металлическим экраном, что уменьшает дрейф потенциала.

В эксплуатационных документах мы указываем линейный диапазон ионной характеристики электродов не только для температур 25 ºС (20 ºС), но и для максимальных температур анализируемой среды (требование государственных стандартов) , что позволяет потребителю правильно выбрать необходимый для своих условий электрод, в то время как другие изготовители нормируют линейный диапазон ионной характеристики только для температуры 25 ºС.

В нормативных и эксплуатационных документах на измерительные электроды мы указываем оптимальные диапазоны по температуре анализируемой среды и пределам измерений, что позволяет потребителю правильно выбрать электрод для обеспечения длительной эксплуатации электродов без ухудшения их характеристик.

Для всех стеклянных рН — электродов мешающими ионами являются ионы щелочных металлов — в основном ион натрия, поэтому мы нормируем верхние значения линейного диапазона водородной характеристики рН-электродов при мешающем влиянии ионов натрия, равном 0,1 моль/л (требование государственных стандартов) .

В отсутствии мешающих ионов большинство стеклянных рН электродов имеют линейную функцию вплоть до рН = 14.

Кроме измерительных электродов предлагаются вспомогательные электроды (сравнения) как для промышленных условий, так и для лабораторных.

Это лабораторные электроды ЭВЛ-1М3.1, ЭВЛ-1М4 , электроды промышленные ЭВП-08, ЭХСВ-1 , электроды 5М2.840.072 5М2.840.072 для лабораторных анализаторов АН?7529/60 и АС-7932.

Электрод сравнения 2-го разряда ЭСО-01

Осущетствляется выпуск единственного на постсоветском пространстве образцового электрода сравнения 2-го разряда ЭСО-01.

Вспомогательные электроды (сравнения): ЭВЛ-1М3.1, ЭВЛ-1М4, ЭВП-08,

ЭХСВ-1, ЭСО-01, выпускаемые заводом, являются насыщенными хлорсеребряными, поэтому потенциал электродов стабильный, не зависит от изменения концентрации внутреннего раствора при изменении температуры, температурный коэффициент потенциала электродов не меняет свой знак в зависимости от температуры раствора.

Потенциалообразующая часть лабораторных электродов расположена в верхней части корпуса электродов и не погружается в контролируемый раствор, поэтому влияние температуры контролируемого раствора минимально.

Через электролитический ключ вспомогательного электрода осуществляется связь вспомогательного электрода с анализируемым раствором. На электролитическом ключе возникает диффузионный потенциал. Диффузионный потенциал вспомогательного электрода различается в зависимости от конструкции электролитического ключа и скорости истечения электролита через электролитический ключ. При низкой или неравномерной скорости истечения электролита через ключ меняется диффузионный потенциал, что приводит к неправильным измерением. При проведении точных измерений надо заботиться о постоянстве диффузионных потенциалов.

Практика утверждает, что при использовании ключей с небольшой скоростью истечения диффузионный потенциал нестабилен. Причиной нестабильности диффузионного потенциала керамических ключей моет быть также закупорка пор солевого мостика грязью, осадками или кристаллами хлористого калия. Изменение диффузионного потенциала на керамическом ключе может достигать 12 мВ.