Назвать наиболее распространенные ионоселективные электроды, объяснить принцип их действия

Ответ:

В потенциометрических методах анализа часто применяют ионоселективные электроды (ИСЭ). Использование ионоселективных электродов расширяет область применения потенциометрии. Ионоселективными (мембранными, ионообменными) электродами называют электроды, на межфазных границах которых протекают ионообменные процессы. Работа ионообменных электродов определяется равновесным обменом ионов между мембраной и раствором, разностью потенциалов, возникающей на границе раздела фаз, а не электрохимической реакцией с переносом электронов. Важной характеристикой ИСЭ является коэффициент селективности, показывающий, во сколько раз электрод более чувствителен к определенным ионам, чем к посторонним (мешающим). Выбрав подходящий материал, можно создать мембранный электрод, обратимо функционирующий относительно любого типа ионов – как катионов (катионометрия), так и анионов (анионометрия). Важнейшей составной частью ионообменных электродов является полупроницаемая мембрана, которая представляет собой тонкую пленку, отделяющую внутреннюю часть электрода (где находится вспомогательный, внутренний раствор) от анализируемого раствора. Мембрана называется полупроницаемой, потому что обеспечивает прохождение через неё ионов одного знака (катионов или анионов), и, преимущественно, ионов одного сорта в присутствии других ионов с тем же знаком заряда. Это обеспечивает достаточно высокую селективность мембраны. Внутренний раствор мембранного электрода должен содержать в постоянной концентрации ионы (т.е. определяемые ионы), по отношению к которым мембрана селективна, а также ионы, обеспечивающие устойчивый потенциал вспомогательного токоотводящего электрода сравнения в этом растворе. Ионоселективные электроды изготавливают из разнообразных неорганических и органических веществ и материалов. ИСЭ классифицируются по агрегатному состоянию мембраны: твердые, жидкие и газочувствительные. 1) Электроды с твердой мембраной. Электроды содержат мембрану из малорастворимого кристаллического вещества с ионным характером проводимости. Перенос заряда происходит за счет дефектов кристаллической решетки (ионных вакансий, «дырок»). Селективность твердых кристаллических мембранных электродов обусловлена вакансионным механизмом переноса заряда. Вакансии заполняются только определенными подвижными ионами в соответствии с их характеристиками (форма, размер, распределение заряда вакансии). Распространенными электродами с твердыми мембранами в аналитическом контроле являются следующие электроды. Фторидный электрод – один из важнейших, специфических электродов. Мембрана состоит из пластинки монокристалла фторида лантана c добавкой европия для повышения электропроводности мембраны. Селективность такой мембраны обеспечивается строением кристаллической решетки. В мембране из монокристалла обладают высокой подвижностью, передвигаясь в кристаллической решетке согласно схеме:  вакансия (дырка)  Таким образом, добавление  увеличивает количество вакансий и, следовательно, электропроводность мембраны. В результате этого гораздо быстрее устанавливается равновесие в системе электрод-раствор. Ионоселективный электрод с мембранной из сульфида серебра применяют для измерения концентрации ионов  На основе сульфида 180 серебра изготавливают различные галогенидные и металлочувствительные электроды. Для этого в сульфид серебра вводят галогениды серебра или сульфиды меди, кадмия, свинца и некоторых других металлов. Электроды на основе сульфида серебра с добавкой соответствующего галогенида серебра (галогенидные электроды) чувствительны к ионам и др. Введение в сульфид серебра других металлов позволяет получить электрод, чувствительный к ионам этих металлов (металлочувствительные электроды), внесенных со вторым сульфидом Твердые мембраны могут быть изготовлены из различных материалов и разными способами. Например, составы мембран, изготовленных прессованием смесей порошков различных солей, представлены в таблице. Таблица. Мембраны из смесей порошков Определяемый ион Состав мембраны (Смеси порошков) Первичным является отклик мембраны на ион  Чувствительность по отношению к другим ионам определяется произведением растворимости (ПР) соответствующей соли, при этом величина произведения растворимости этой соли должна превышать соответствующую величину для(основы электрода). 181 В настоящее время электроды с твердыми кристаллическими мембранами изготавливают и без внутреннего раствора, используя прямой контакт металлического проводника и мембраны. Такие электроды называют твердотельными (или электродами с твердым контактом), они значительно удобнее в работе, чем электроды с внутренними растворами. 2) Жидкостные мембранные электроды. Жидкая мембрана - это слой жидкого органического вещества, которое не должно растворяться в исследуемом растворе. Устойчивость мембраны повышается, если органическая жидкость обладает ещё и высокой вязкостью. Общее свойство всех этих органических веществ - способность селективно связывать некоторые ионы небольшого размера. При этом образуются нейтральные ионогенные группы с ионами противоположного знака заряда (в жидком ионообменнике) или заряженные комплексы с нейтральными группами органической природы. Селективность электрода зависит от избирательности этого ионного процесса. К электродам с жидкими мембранами относятся электроды на основе жидких катионитов и жидких анионитов. В качестве жидких катионитов применяют соли с крупными