skanuj0002

Reszta konstrukcji jest taka sama jak w elektrodzie Clarka. W przypadku elektrody galwanicznej różnica potencjałów standardowych dla reakcji (1) i (3) jest wystarczająca do pokonania nadpotencjałów dla reakcji elektrodowych i nie jest potrzebne przyłożenie z zewnątrz różnicy potencjałów czyli ten układ elektrod jest układem samopolaryzującym się. W związku z tym aparat pomiarowy (tlenomierz) współpracujący z elektrodą galwaniczną jest prostszy i tańszy niż przy stosowaniu elektrody Clarka.

Przygotowując elektrodę tlenową do pracy należy zwrócić uwagę, aby membrana była dobrze naciągnięta, bez żadnych załamań i zmarszczek, a w roztworze wypełniającym nie było absolutnie żadnych pęcherzyków powietrza. Elektroda Clarka wymaga okresowej zmiany roztworu wypełniającego, gdyż w reakcji (2) stopniowo zużywany jest elektrolit i ulega alkalizacji. W przypadku elektrody galwanicznej natomiast należy okresowo oczyścić powierzchnię anody z powstającego w reakcji (3) wodorotlenku. Nieprzestrzegania tego może prowadzić do raptownego spadku prądu płynącego przez nią i błędnego pomiaru.

Niezależnie od typu elektrody tlenowej zasada jej działania i pomiaru stężenia tlenu jest taka sama. Tlen z roztworu dyfunduje przez membranę do powierzchni katody, gdzie ulega reakcji (1). Membrana w elektrodzie tlenowej jest stosowana, aby zapobiec zatruwaniu elektrody roboczej przez różne substancje (np. białka) obecne w badanym roztworze. Aby pomiary były prawidłowe w roztworze przy powierzchni elektrody musi powstać warstwa dyfuzyjna, w której ustalony jest stały gradient stężenia tlenu. Zapewnia to stałe mieszanie roztworu z ustaloną, dość dużą szybkością. Prąd płynący przez elektrodę opisany jest równaniem :

i = z F • A •

m

PO,

(4)

‘m

gdzie : i - natężenie prądu

z - liczba elektronów wymieniana w reakcji na elektrodzie roboczej

F - stała Faraday’a

A - powierzchnia elektrody roboczej

P_m - współczynnik wnikania tlenu przez membranę

d,„ - grubość membrany

Po₂ - ciśnienie cząstkowe tlenu

Należy podkreślić, że zgodnie ze wzorem (4) sygnał elektrody tlenowej nie zależy od stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie, a od ciśnienia cząstkowego nad roztworem. Oczywiście stężenie tlenu jest związane z ciśnieniem wzorem wyrażającym prawo Henry’ego :

^c0₂ =^S Po₂    (5)

gdzie : cq₂ - stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie

S - współczynnik rozpuszczalności (stała Henry’ego)

Współczynnik rozpuszczalności S zależy od temperatury i składu roztworu (obecności w wodzie elektrolitów i innych substancji).

W typowych tlenomierzach współpracujących z elektrodą tlenową wyniki pomiaru podawane są zwykle w % nasycenia tlenem z powietrza w danych warunkach.

M[Ó₂ lw badany mrzoztworze    ,_nna.    ,,,

= r----100%    (6)

[0₂ Jw roztworze nasyconym

W związku z tym, chcąc obliczyć stężenie rozpuszczonego tlenu należy znać ciśnienie atmosferyczne, gdyż wpływa ono na ciśnienie cząstkowe tlenu, temperaturę i skład roztworu. W

2