منو
 صفحه های تصادفی
امام رضا علیه السلام و برهان نظم
کمربند تشعشعی زمین
خاصه مرکبه
ماهیت
آزمایشهای ساده برای سنجش بینایی کودکان
حضرت امام محمد جواد علیه السلام
امراء
بهداشت و سلامت فوتبالیست
تفاوت آزادى اسلامى با آزادى غربى
بازار ارز
 کاربر Online
900 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 گذشت زمان تغییر می‌کند. مخصوصا اگر الکترود به مدت طولانی در مجاورت مولهای قلیایی بماند. مواد جاذب آب مانند اسید کرومیک شیشه را خراب کرده و باعث ایجاد خطا می‌شوند.

با توجه به اینکه پتانسیل الکترود شیشه‌ای تابع غلظتهای H+ و یونهای قلیایی است اگر غلظت یون قلیایی در محیط بالا باشد پتانسیل بیشتر تحت تاثیر این نوع یون قرار می‌گیرد. تماس کاتیونهای یک ظرفیتی و حتی دو ظرفیتی باعث ایجاد خطا در اندازه گیری PH محلولهای قلیایی می‌شوند و مقدار خطا تابع کاتیون و ساختار شیشه می‌باشد.

الکترودهای شیشه‌ای برای کاتیونهای دیگر

وجود خطای قلیایی باعث شده است که دانشمندان با مطالعه روی ترکیب شیشه خطاها را تا PHهای حدود 12 کم کنند. در ساختمان این شیشه‌ها معمولا از Al2O3 و B2O3 استفاده می‌شود و برای تعیین مقدار Na+ و Li+ و Ag+ … استفاده می‌شود. برخی از این شیشه‌ها گزینش پذیرند. مثل الکترودهای شیشه‌ای که برای Na+ و Li+ و NH+4 بکار می‌رود برای هر غلظتی از این کاتیونها حساس می‌باشند.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 46270


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..