Teori

Bir potansiyometrik hücre ve potansiyel kaynakları

Bir potansiyometrik ISE ile bir ölçüm yapmak için dört eleman gereklidir:

• Bir ölçüm yarım hücre.
• Referans yarım hücre.
• Tuz köprüsü veya eşdeğer elektrik bağlantısı.
• Bir ölçüm cihazı.

Bu düzenlemenin şematik bir görünümü Şekil 40.1’de gösterilmektedir.
Fonksiyonel elektrot (hücre), bir ölçüm elektrotu ve bir referans elektrot olmak üzere iki yarım hücreden oluşur. Her yarım hücre bir potansiyel üretir, ancak böyle bir “potansiyel” doğrudan ölçülemez. Ölçülebilir bir sinyal üreten iki yarım hücre arasındaki potansiyel farktır (yani voltaj).

Referans yarım hücre sabit bir potansiyele sahip olacak şekilde tasarlanmalıdır, ölçüm elektrotu ise ölçülen maddenin konsantrasyonuna göre değişen bir potansiyele sahiptir ve bu nedenle potansiyel fark veya voltaj, yeniden üretilebilir bir şekilde değişecektir. maddenin konsantrasyonu.

Ölçüm ve referans yarım hücreler (elektrot potansiyellerine yol açar)

Her bir yarı hücrenin potansiyeli, iyonların göçüyle oluşturulan yük ayrımından aşağıdaki gibi ortaya çıkar. Elektrot yüzeyinde veya sıvı veya katı herhangi bir bağlantı noktasında, iyonların bir fazdan diğerine geçme eğilimi olacaktır, örn. bu elektrot yüzeyindeyse, iyonlar elektrottan çözeltiye geçecektir.

Bu iyonlar hidrojen iyonlarıysa, ör. bir pH elektrotu için ve bunlar çözeltiye karşılık gelen bir negatif yüklü iyon olmadan girerlerse, çözelti daha pozitif yüklü (hidrojen iyonları ile) ve elektrot daha negatif yüklü (elektronlarla) ile bir yük ayrımı oluşturulacaktır.

Bu süreç devam ettikçe, artan yük ayrımı elektrot ve çözelti arasında artan bir potansiyel üretir ve bu da iyonların daha fazla net hareketinin olmadığı bir dengeye ulaşılana kadar daha fazla iyonik göçe karşı çıkar. Bu işlem, Şekil 40.2’de bir çinko elektrot ile gösterilmektedir.

Polarize elektrot nedir
İyon selektif elektrot ile ne ölçülür
İyon seçici elektrot
İyon selektif elektrot nedir
İyon seçici elektrot tipleri
İyon seçici elektrot çeşitleri
İyon seçici elektrot ile ne ölçülür
İyon selektif elektrot yöntemi nedir

Elektrot düşük konsantrasyonlu bir çözelti ile temas halindeyse, dengeye ulaşılmadan önce elektrottan nispeten büyük bir iyon çıkışı olacak ve nispeten büyük bir potansiyel oluşacaktır.

Tersine, konsantre bir çözelti, iyonların elektrottan göç etmesine karşı çıkma eğiliminde olacak ve daha düşük bir potansiyel üretecektir. Başka bir deyişle, üretilen potansiyel, çözeltideki iyon konsantrasyonu ile ters orantılı olarak değişecektir.

Referans elektrot, ölçüm elektrotuyla tamamen aynı şekilde çalışır, ancak sabit konsantrasyonlu bir çözelti ile temas halindedir ve sabit bir potansiyele sahip olmalıdır.

Tuz köprüsü (birleşim potansiyeline yol açan)

İki yarım hücre arasındaki potansiyel farkı ölçebilmek için bir elektrik devresi olmalı ve bunu yapabilmek için referans elektrot çözeltisi ile ölçüm elektrotu çözeltisi arasında elektrik teması olmalıdır. Bu genellikle Şekil 40.1’de gösterildiği gibi doğrudan temas veya bir “tuz köprüsü” ile olur.

Elektrotlar ve çözeltiler arasındaki iyon göçüne benzer şekilde, temas halindeki çözeltiler arasında iyon geçişi vardır. Çözeltilerden birindeki anyonlar ve katyonlar farklı boyutta ise, Şekil 40.3’te gösterildiği gibi farklı hızlarda göç edecekler ve bu aynı zamanda daha fazla yük ayrımına karşı koyacak bir potansiyel üretecek bir yük ayrımı ile sonuçlanacaktır.

Tüm elektrot sistemleri sıvı bağlantılarına ve dolayısıyla bağlantı potansiyellerine sahiptir. Referans elektrot tasarımının ana özelliklerinden biri, bağlantı potansiyelinin boyutunu ve değişkenliğini en aza indirmektir. Bu nedenle en yaygın referans elektrot “kalomel” (cıva klorür) elektrotudur.

Bu, potasyum iyonları ve klorür iyonları benzer iyonik boyuta sahip oldukları ve benzer bir hızda hareket ettikleri için referans elektrot çözeltisi olarak doymuş potasyum klorür kullanan bir klorür elektrotudur. Ancak bu, bağlantı potansiyelini tamamen ortadan kaldırmaz, çünkü temas ettiği bilinmeyen çözüm değişken bir bileşime de sahiptir.

Şimdiye kadar açıklanan elektrotlar, seçicilik ve düşük direnç unsuru içermeyen basit sistemlerdir ve ortak pilin temelidir. Ölçüm amacıyla, seçici bir membranın tanıtılması gerekir ve Şekil 40.4’te tipik bir çalışma sistemi de gösterilmektedir.

Elektrot seçici bir zarla (bu örnekte cam) çevrelendiğinde, zarın yüzeyinin yüzeyinde başka bir yük ayrımı vardır. Bu ‘zar potansiyeli’dir. Bu, bir sonraki bölümde daha ayrıntılı olarak da açıklanmaktadır.

Akış Potansiyelleri

Çözümlerden birinde hareket, örn. mekanik bir karıştırıcıdan veya sürekli bir akış analiz cihazından gelen, aynı zamanda bir akış potansiyeli de üretebilir. Çoğu cihaz, bu hata kaynağından kaçınmak için statik okumalar alır.

Ölçüm sistemi

Potansiyel fark, Şekil 40.4’te gösterildiği gibi bir milivoltmetre ile ölçülür. Tipik ölçüm voltajları, hidrojen ve sodyum gibi tek değerli bir iyon için konsantrasyondaki her on yılda (on kat) değişiklik için 59 mV ve kalsiyum gibi iki değerli bir iyon için 29.5 mV’dir.

Herhangi bir kaynaktan (ör. bağlantı potansiyeli) 1 mV’luk bir ölçüm hatası, tek değerli bir iyon için %4 ve iki değerli bir iyon için %8’lik bir okuma hatasıyla sonuçlanacaktır. Bu, ölçüm için hassas, kararlı milivoltmetrelerin gerekli olduğu anlamına da gelir.

Devre, minimum akıma izin vermelidir, çünkü büyük bir akım elektrot yüzeylerindeki iyon dengesini bozar. Elektrot membranları teorik olarak elektriksel iletkenliğe sahip olmalıdır, ancak pratikte 109 ohm civarında çok yüksek bir dirence sahiptirler. Benzer şekilde, milivoltmetre çok yüksek bir giriş direncine sahip olarak devreden minimum bir akım da çekmelidir.

Bu, özel bir voltmetre tasarımı gerektirir ve standart bir voltmetre yeterli olmaz. Söylemeye gerek yok, çalışması için yüksek elektrik direnci ve ihmal edilebilir akım gerektiren böyle bir sistemde temizlik çok önemlidir ve sistemlerin tekrarlanabilir sonuçlar vermesi için dikkatlice sızdırmaz hale getirilmesi ve yalıtılması da gerekir.

The post İyon Seçiciler – Laboratuvar Tanı Bilimi – Laboratuvar Ödevleri – Lab Ödevleri – Kimya Mühendisliği – Kimya Ödev Yaptırma Ücretleri first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).