Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Стеклянные электроды и их приминение

овать от узла и  занимать  положение,  не
     связанное с его пребыванием   возле  какого-либо  определенного  узла,
     находиться между узлами – в междоузлиях. Выход из  этого  положения  и
     миграция  в   другое,   аналогичное   также   связаны   с   некоторыми
     энергетическими затратами, но они меньше,  чем  в  предыдущем  случае.
     Такой механизм миграции называют «межузельным».
  3. Третий механизм объединяет черты двух предыдущих.  Ион  из  междоузлия
     попадает в занятый другим ионом узел и выбивает другой  из  лунки  или
     как бегун передает эстафетную палочку, оставаясь сам  на  месте.  Этот
     механизм так и называется – «крокетный», или «эстафетный».
  Иониты, за исключением, может быть,  цеолитов,  не  принадлежат  к  числу
твердых тел регулярной  структуры.  Хотя  в  последнее  время  синтезируется
кристаллические  неорганические  иониты,  в  большинстве  своем   иониты   –
аморфные   вещества,   гелеобразный   характер   которых   усугубляется   их
склонностью  к  набуханию   в   воде   и   других   растворителях.   Поэтому
закономерности, установленные для  регулярных  кристаллических  тел,  нельзя
прямо переносить на тела нерегулярной аморфной структуры.  Однако  некоторое
их подобие можно допустить  хотя  бы  потому,  что  в  любом  аморфном  теле
сохраняются  элементы  кристаллической  структуры   –   «ближний   порядок».
Кристаллические тела с твердыми аморфными ионитами сближает также  некоторое
сохранение жесткости и компактности структуры последних, вызывающие,  как  и
в кристаллах, пространственные затруднения для движения ионов.  Кроме  того,
возможно, что гетерогенная  мембрана  имеет  более  жесткую  структуру,  чем
ионит, из которого она сделана. Во  всяком  случае  энергетические  различия
между состоянием иона в ионогенной группе, вблизи узла квазирешетки  –  «как
будто  бы  –  решетки»  ионита,  и  состоянием  отдиссоциированного  иона  в
междоузлии могут быть достаточно велики.
  Из рассмотренных механизмов для мембран из наиболее набухших гелеобразных
ионитов наиболее вероятен межузельный механизм; можно предположить, что  чем
 регулярнее  и  жестче  структура  ионита  (а  стекло  –  один  из  наиболее
компактных и «жестких» ионитов), тем больше вероятность включения  и  других
механизмов. Это зависит также от концентрации фиксированных  ионов,  природы
противоионов и других факторов.
  Только по отношению к некоторым ионам удалось  создать  высокоспецифичные
электроды  из  твердых  ионитов.  Это,   например,   стеклянные   электроды,
специфичные к ионам Н+ и Ag+-ионам, резко отличающийся по своей  природе  от
других однозарядных ионов. Для этих  ионов  можно  предположить  и  механизм
переноса, отличающийся от межузельного.
  С другой стороны, по отношению к иону,  совершенно  неподвижному  в  фазе
ионита и на границе  мембрана  –  раствор  иона,  ионит  не  может  обладать
устойчивой электродной  функцией.  Доля  участия  ионов  в  переносе  заряда
зависит от соотношения их концентраций (энергетический фактор).
  Ионный обмен определяет, до какого соотношения активностей ионов А и В  в
растворе можно «не обращать внимания» на  присутствие  «постороннего»  иона.
Только в переходной области от функции иона В к функции иона А на  потенциал
электрода оказывает соизмеримое влияние оба иона.
  Единообразное для всех  электродов  математическое  выражение  потенциала
предполагает и единообразие измерительного прибора, единообразную  обработку
его показаний.
  Это –  огромное  преимущество  ионометрии  перед  другими  аналитическими
методами.
  Некоторые представления и  выражения  ионообменной  теории  пригодны  для
описания процессов и явлений, происходящих в живых  клетках  и  тканях.  Это
представления о проницаемости биологических  мембран  для  различных  ионов,
возникновение биопотенциалов и связанное  с  этим  распространение  нервного
возбуждения, а также обмен веществ в организме.
  Стеклянный электрод и другие ионообменные  электроды  здесь  являются  не
инструментом исследования, а  полезной  моделью.  Некоторые  аналогии  могут
быть  найдены  также  и  в  структуре  биоматериалов,  с  одной  стороны,  и
синтетических ионообменников, с другой.
  Электрическая деятельность некоторых клеток  позволяет  рассматривать  их
как «живые гальванические элементы»,  а  специфичность  электродных  функций
материалов неорганического, органического и биологического  происхождения  в
зависимости от изменения активностей отдельных ионов укладывается в  сходные
ряды. Последнее было установлено американским физиологом Дж. Эйзенманом.
  В большинстве электрических процессов участие электронов  обязательно,  и
если до сих пор нам удавалось обойтись без  рассмотрения  их  роли,  то  это
лишь потому, что для процессов, о которых мы  вели  речь,  более  характерны
ионные переходы.
  Однако важнейшая группа процессов  их  явлений,  не  имеющих  выраженного
эклектического  характера  –   химических,   биологических,   геологических,
производственных, - характеризуется именно участием в них электронов,  в  то
время  как  роль  ионов  подчиненная.  Эта  так   называемые   окислительно-
восстановительные процессы. На их долю, по оценкам ряда авторов,  приходится
около 80% всех  химических  превращений,  происходящих  в  живой  и  неживой
природе. Среди  них  горение;  дыхание;  брожение  и  другие  энергетические
преобразования  в живом  организме;  возникновение  рудных  месторождений  и
распределение  элементов  в  осадочной  оболочке  Земли;  процессы  основной
химической, легкой, пищевой, фармацевтической; микробиологической  и  других
отраслей промышленности; гидрометаллургии и т.д.
  В наиболее общей форме  суть  окислительно-восстановительных  превращений
можно выразить следующим образом.
  Окислительные вещества – отнятие у него электронов  посредством   другого
вещества – окислителя. Окислитель со своей стороны  присоединяет  электроны,
подвергаясь, таким образом, восстановлению. Восстановитель отдает  электроны
окислителю. Как видно из этих  определений,  окисление  и  восстановление  –
строго сопряженные между собой процессы. Один не может идти без другого.
  В качестве меры окислительной или восстановительной способности  вещества
в растворе может быть естественно выбрана активность «свободных»  электронов
в нем. На самом деле среднее время жизни «свободного»  электрона  измеряется
отрезками порядка 10-11  –  10-15  сек.  Казалось  бы,  при  этом  нечего  и
говорить о существовании их  в  растворе.  Однако,  во-первых,  это  названы
времена жизни какого-то отдельного электрона в процессе его перехода от  Red
к  Ox.  Вследствие  статического   характера   превращений,   связанного   с
многочисленностью элементарных актов превращения, число  которых  выражается
единицей с множеством нулей,  какое-то  количество  свободных  электронов  и
выражает  вероятность  их  появления.  Во-вторых,   некоторые   элементарные
процессы в растворе могут происходить еще быстрее, чем  «гибнет»   электрон,
и для их осуществления электронов всегда хватает.
  Обычно способность химической системы производить какие-либо действия  (в
данном  случае  окисление  или  восстановление)  выражают  в  энергетических
единицах и называют «потенциалом» (в  данном  случае  это  восстановительный
потенциал или окислительный потенциал (ОП). Потенциал – это работа,  которую
надо произвести, чтобы перевести систему из некоторого состояния,  принятого
за стандартное, в данное состояние.
  Связь  между  активностью  компонентов  системы  и   потенциалом   обычно
логарифмическая;   коэффициентом   пропорциональности    между    логарифмом
активности  или  концентрации  и  потенциалом,  выраженным  в  электрических
энергетических единицах, является множитель b = 2,303 RT / F:

  ОП = const – b lg ae = const – b lg K – b/n lg aRed/aOx = (ОП)0 ( 1 + b/n
lg aOx/aRed

Здесь (ОП)0 – значение ОП для стандартного состояния, в котором aRed  =  aOx
= 1.
  ОП, таким образом,  линейно  связан  с  логарифмом  активности  свободных
электронов  и  выражает  окислительную  способность  раствора,  определяемую
природой системы (константами, входящими в  (ОП)0),  заданными  соотношением
активности aOx- и aRed-форм и температурой раствора.
  Окислительную способность раствора, выражаемая его ОП,  тем  больше,  чем
меньше активность свободных электронов в нем. Она тем больше, чем  больше  в
растворе окислителей и меньше восстановителей.
  Заметим, что применяемые  часто  термины  «окислительно-восстановительный
потенциал» или «редокс-потенциал», в которых  подчеркивается  двусторонность
всякого   редокс-превращения,   по   существу,   не   нужны,   так   как   в
действительности  мы  имеем  дело  всегда  либо  с  окислительной,  либо   с
восстановительной способностью раствора по  отношению  к  какому-то  другому
раствору.
  ОП раствора можно  рассчитать  или  измерить.  И  при  измерениях  и  при
расчетах сравнивают  соответственно  реально  или  мысленно  ОП  исследуемой
системы с ОП некоторой редокс-системы, принятой за  стандарт:  (ОП)0станд  (
0. В качестве стандартной выбрана редокс-система газообразный водород –  ион
водорода:
                                Н+ + е = Ѕ Н2

  Если водород подается в раствор при давлении 1 атм,  а  активность  Н+  в
растворе аН+ = 1 (рН = 0), то (ОП)0Н+/Н2 ( 0.
  Непосредственное экспериментальное  сравнение  с  ОП  водородной  системы
часто по ряду причин бывает затруднительно. Тогда применяют  другую  систему
Ох2/Red2,  чей  ОП   относительно   водородной   системы   точно   известен.
Исследуемую систему Ох1/Red1 приводят в равновесие с системой Ох2/Red2:
12345
скачать работу

Стеклянные электроды и их приминение

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ