11.04.2018
11.04.2018
10.04.2018
06.04.2018
02.04.2018
17.03.2018
06.03.2018
06.03.2018
04.03.2018
22.02.2018
Стеклянные электроды
 01.09.2012

Стеклянные электроды обладают существенными преимуществами перед другими электродами при измерении рН растворов и почвенных суспензий. На точность определения рН стеклянным электродом не оказывает влияния присутствие в испытуемом растворе окислителей, восстановителей, коллоидных веществ, искажающих точность показаний хингидронного и водородного электродов. К преимуществам стеклянного электрода следует отнести также то, что он позволяет с большой точностью производить измерения в широком диапазоне значений рН. Существенным недостатком электродов более раннего изготовления является их малая механическая прочность и значительное омическое сопротивление, не позволяющее проводить измерения рН на обычных стрелочных гальванометрах чувствительностью 10в-5- 10в-7 а.
Рабочей частью стеклянных электродов является тонкая стеклянная мембрана толщиной 0,1-0,05 мм. При опускании электрода в раствор (суспензию) между мембраной и раствором (суспензией) возникает разность потенциалов, величина которой зависит от активности ионов водорода в растворе (суспензии). Между внутренней поверхностью мембраны электрода и внутренним раствором также возникает разность потенциалов, величина которой зависит от активности ионов водорода во внутреннем растворе. Если внутри электрода сохранять постоянную активность ионов водорода, что достигается заполнением его, например, 0,05 н. раствором соляной кислоты, то потенциал стеклянного электрода будет определяться только активностью ионов водорода в наружном, испытуемом растворе, т. е. стеклянный электрод будет работать как водородный электрод.
Мак-Иннес и Даль, разработавшие методику работы со стеклянными электродами при измерении рН растворов, применяли стекло следующего состава: 72% SiO2, 6% СаО, 22% N2O. Стекло такого состава обладает очень высоким омическим сопротивлением, порядка 100 млн. ом (100 Мом). При включении такого электрода в цепь сила тока в цепи будет ничтожно малой; например, при разности потенциалов, равной 0,1 в, сила тока не будет превышать 10в-9 а. Это обстоятельство заставляет пользоваться при измерении рН стеклянным электродом приборами очень высокой чувствительности, например квадратным электрометром Комптона-Долежалека, что сильно осложняет установку и самый процесс измерения рН.
Для изготовления стеклянных электродов были предложены стекла другого состава, обладающие значительно меньшим омическим сопротивлением, например известково-натриевое состава: 72% SiO2, 8% СаО, 20% Na2O; калиево-литиевое состава: 72% SiO2, 6% СаО, 11% Li2O, 11% К2O; сопротивление этих стекол не превышает 11-12 Мом. Пасынский, заменив кальций магнием, изготовил стекло, обладающее сопротивлением меньше 1 Мом, состава: 64% SiO2, 28% Na2O, 8% MgO. Сопротивление этих и подобных им стекол таково, что измерение рН электродами, приготовленными из таких стекол, можно проводить с обычными стрелочными гальванометрами чувствительностью 10в-6-10в-7 а на 1° шкалы, аккумулируя ток конденсатором. К недостаткам малоомных стекол (особенно магниевых) следует отнести заметную растворимость их в воде, что ведет к подщелачиванию незабуференных растворов и изменению их рН.
Кроме указанных электродных стекол, следует отметить натриевое стекло ЭС-1, применяемое заводом «МОСКИП» к ламповым потенциометрам ЛП-5. Натриевое электродное стекло не позволяет вести точные измерения растворов с рН более 10, и, кроме того, оно не обладает достаточной механической прочностью.
В настоящее время предложено большое количество электродных стекол с хорошими электродными и физико-химическими свойствами, охватывающих широкий диапазон рН. В табл. 6 приведены характеристики некоторых электродных стекол, применяемых для изготовления стеклянных электродов. Высокой химической стойкостью обладают электродные стекла марки ЭС-11-1, ЭС-11-5 и ЭС-11-7, разработанные Государственным институтом стекла. Для измерения рН при температуре до 130° С и полном диапазоне рН фирма «Бэкман инструменте» рекомендует «янтарные» электродные стекла, которые выдерживают продолжительные измерения при высокой температуре и крайних значениях рН.

Стеклянные электроды

Из перечисленных электродных стекол отечественного производства разработан ряд новых конструкций стеклянных электродов с прочным рабочим шариком с низким омическим сопротивлением. К числу новых конструкций относятся комбинированные электроды, в которых стеклянный электрод и электрод сравнения как бы помещены в общий стеклянный корпус, оканчивающийся головкой (шариком) стеклянного электрода. Пространство между корпусом и стеклянным электродом заполняется электролитом (например, насыщенным КСl), в который помещается электрод сравнения. В стеклянном корпусе током высокой частоты пробивается микроотверстие, соединяющее электролит электрода сравнения с испытуемым раствором. Это микроотверстие является низкоомным электролитическим ключом. Благодаря наличию низкоомного ключа таким электродом можно вести измерение в растворах с низкой электропроводностью. Роль низкоомного электролитического ключа в некоторых комбинированных электродах выполняет шлифное устройство, которое обеспечивает быстрое установление потенциала. Эти электроды требуют периодической доливки электролита ввиду его вытекания (через 2 недели).
Комбинированные электроды серийно выпускает Гомелевский завод измерительных приборов к потенциометрам марки ППП-58 и ПЛП-58. Серию комбинированных электродов общепромышленного и специального назначения разработал СКБПСА. Им разработаны комбинированные электроды с микроотверстием (электролитическое сопротивление 100- 300 ком), не требующие доливки электролита. Комбинированные электроды с микроотверстием способны работать в широком интервале рН при высоких и низких температурах и при длительной непрерывной работе.
Кроме комбинированных электродов, в настоящее время разработаны стеклянные электроды, позволяющие вести измерения с точностью 0,02-0,1 рН в диапазоне рН от 0-13 и в большом интервале температур - от 5 до 100° С.