Виды электродов

1. Металлический электрод. Он является электродом первого рода и представляет собой металл, погруженный в раствор его соли. Его потенциал определяется уравнением Нернста:

Отсюда видно, что потенциал металлического электрода зависит только от концентрации катионов металла и не зависит от концентрации анионов.

2. Водородный электрод. Он также относится к электродам первого рода. Его стандартный потенциал условно принят за нуль. Его используют в качестве электрода сравнения, относительно которого измеряются потенциалы других электродов. Он представляет собой платиновую пластинку, погруженную в раствор, содержащий ионы водорода, например, в раствор серной кислоты. Через раствор пропускают ток чистого водорода

при постоянном давлении (Р = 1 атм). Газообразный водород адсорбируется на платине и затем распадаясь на атомы переходит в раствор в виде ионов. Между атомами водорода на платине и ионами водорода в растворе устанавливается равновесие: H2 ↔ 2H^+ + 2e.

Схематически водородный электрод записывается следующим образом:

H₂(Pt) ‌│H⁺.

Для водородного электрода φ⁰ = 0, отсюда:

так как , то

Т. о., потенциал водородного электрода зависит от активности ионов водорода и, следовательно, его можно применять для измерения рН. Водородный электрод является самым точным электродом для измерения кислотности среды в широком интервале рН. В тоже время ему присущи некоторые недостатки.

В настоящее время потенциалы отдельных электродов измеряют не относительно водородного электрода, а относительно, так наз. электродов сравнения, потенциал которых известен, измерен относительно водородного электрода и является стабильным в работе. В качестве таких электродов применяют хлорсеребряный, каломельный и стеклянный электроды.

3. Хлорсеребряный электрод. Он относится к электродам второго рода, прост в изготовлении и дает хорошо воспроизводимые результаты.

Ag | AgCl, KCl.

1 – серебро; 2 – хлорид серебра; 3 – насыщенный раствор AgCl в растворе KCl; 4 – медный проводник; 5 – стеклянный чехол; 6 – соединительный отвод; 7 – сосуд.

На границе раздела металл-раствор хлорсеребряного электрода протекает следующая электродная реакция:

AgCl + e ↔ Ag + Cl^-

4. Каломельный электрод. Он аналогичен по устройству хлорсеребряному и состоит из металлической ртути, которая находится на дне сосуда, а сверху покрыта пастой из каломели Hg₂Cl₂. Сосуд наполнен раствором KCl определенной концентрации, насыщенном Hg₂Cl₂.

	1 – ртуть; 2 – паста из каломели; 3 – насыщенный раствор каломели в растворе хлорида; 4 – платина; 5 – медный проводник; 6 – стеклянный чехол; 7 – соединительный отвод; 8 – сосуд.
Hg | Hg2Cl2, KCl 2Hg ↔ Hg2^+2 + 2e Hg2^+2 + 2 Cl^- ↔ Hg2Cl2.

Его потенциал также обратим относительно анионов:

5. Хингидронный электрод. Он является представителем окислительно-восстановительных электродов.

Схема электрода: Pt | X, ГХ, Н⁺.

Концентрации хинона и гидрохинона в растворе равны, так как они образуются в результате диссоциации хингидрона. Поэтому:

Хингидронный электрод удобен в работе и позволяет определять рН кислых и слабощелочных растворов. В щелочных растворах (при рН > 8) он не дает точных показаний из-за диссоциации гидрохинона, в результате чего его концентрация уменьшается. Присутствие в растворах окислителей и восстановителей также влияет на потенциал хингидронного электрода.

6. Стеклянный электрод. Он является ионоселективным электродом. В нем происходит обмен между ионами, а не электронами.

Стеклянный электрод представляет собой трубку из специального стекла в выдутым на ее конце шариком с очень тонкой стенкой. Внутрь электрода заливается раствор электролита с известной величиной рН (раствор HCl, pH = 1) и помещают электрод сравнения – хлорсеребряный электрод: Ag | AgCl, HCl | стекло | Н^+ (раствор).

Мембрана электрода, изготовленная из натриевого или литиевого стекла, обладает катионообменными свойствами, т. к. в водном растворе ионы щелочного металла гидратируясь, могут обмениваться только с ионами водорода внутреннего и внешнего растворов:

Н⁺(раствор) + Na⁺(стекло) ↔ Н⁺(стекло) + Na⁺(раствор).

В результате этого стеклянная мембрана приобретает свойства ионного проводника и является проницаемой только для ионов водорода (рН – селективная мембрана).

Стеклянные электроды являются лучшими рН-электродами, они не чувствительны к окислительно-восстановительным системам и работают в широком диапазоне рН: от – 1 до + 14.

Дата добавления: 2014-11-16