kscan
79

Teoria działania elektrody szklanej

Jak wspomniano wyżej, mechanizm powstawania różnicy potencjałów na granicy faz membrana szklana/roztwór zawierający jony H⁺ najpełniej tłumaczy teoria jonowymienna. Punktem wyjścia tej teorii jest założenie, że na granicach faz membrana szklana/roztwór zachodzi reakcja wymiany jonowej w myśl równania:

(10.23)

A (szkło) “t" ® (roztwór)A (roztwór) "f" ® (szkło)

Strukturę szklanej membrany można przedstawić schematycznie w następujący sposób:

Roztwór	Warstwa szkła	Membrana	Warstwa szkła
wewnętrzny	uwodnionego	szklana	uwodnionego
0,1 mol• dm^-3 H^+	10^-4 mm	0,03-0,1 mm	10“^4 mm

Roztwór zewnętrzny (badany) H ⁺

Na powierzchni membrany, w warstwie szkła zhydratyzowanego (uwodnionego) znajdują się zjonizowane grupy krzemianu sodu

(10.24)

= SiO~Na⁺ + H⁺ <=> = SiCTH⁺ + Na⁺

szkło roztwór szkło roztwór

Reakcja ta zachodzi zarówno po wewnętrznej, jak i po zewnętrznej stronie membrany. W wyniku tej reakcji po obydwu stronach membrany powstają potencjały graniczne, które można zapisać:

roztwór		membrana
+	—	—	+
wewnętrzny		szklana

roztwór badany

a ponieważ aktywność jonów H ⁺ w roztworze wewnętrznym ma wartość stałą, więc potencjał membrany różnicuje zmienny potencjał roztworu badanego. Mierząc SEM ogniwa złożonego z elektrody szklanej jako wskaźnikowej i elektrody kalomelowej jako porównawczej, można wyznaczyć potencjał elektrody szklahej. Schemat takiego ogniwa przedstawia się następująco:

	Roztwór	Membrana	Roztwór
Ag/AgCl	wewnętrzny 0,1 mol-dm'^3 HC1	szklana	zewnętrzny (badany)

NasEK

^ogniwa -^Ag/AgCl ^sz(wewn) "P -^sz(zewn) -^N

SEM tego ogniwa określa równanie:

(10.25)

w którym E_Ag/AgCl oznacza potencjał elektrody chlorosrebrowej, E_sz(wewn)

—    potencjał szklanej membrany względem roztworu wewnętrznego, is_sz(zewn)

—    potencjał szklanej membrany względem roztworu badanego, is_NasEK; — potencjał nasyconej elektrody kalomelowej. Ponieważ E_Ag/AgCh £_sz(wewn), £_NasEK są

187