غشاهای شیشه ای

[azarafrooz 14,221]

بررسی های سیستماتیک زیادی به این امر اختصاص یافته است که چگونه ترکیب شیشه روی حساسیت غشاها نسبت به پروتونها و کاتیون های دیگر تاثیر می گذارد و امروزه چند فرمول بندی برای ساخت الکترودها استفاده می شود. شیشه کرنیک 015 که به طور گسترده ای برای غشاها برای ساخت

 

الکترودها به کار برده می شود متشکل از تقریبا22% Na2O 6%CaO و 72%SiO است. این غشا ویزگی عالی نسبت به یونهای هیدروزن تاPH حدود 9 نشان می دهد. با وجود این در مقادیر PH شیشه تا حدی نسبت به یون سدیم و همچنین سایر کاتیون های تکبار جواب می دهد . فرمولهای شیشه ی دیگری امروزه به کار گرفته می شوند که آنها یونهای سدیم و کلسیم با درجات مختلفی توسط یون های لیتیم و باریم جایگزین شده اند. این غشاها گزینش پذیری عالی و عمر طولانی دارند.

 

ساختار شیشه های غشایی

یک شیشه ی سیلیکاتی به کار رفته برای غشا متشکل از یک ساختار سه بعدی نا متناهی از گروههای SiO4 چهار بار منفی است که در آن هر سیلیسیم به چهار اکسیزن و هر اکسیزن به دو سیلیسیم پیوند شده است.در درون شبکه ی این ساختار کاتیون های کافی وجود دارند تا بار منفی گروه سیلیکات را خنثی کنند . کاتیون های تکبار مانند سدیم و لیتیم در شبکه حرکت می کنند و مسئول رسانش الکتریکی در درون غشا هستند.

 

نمگیری غشاهای شیشه ای

سطح یک غشا شیشه ای باید قبل از اینکه به عنوان یک الکترودPHعمل کند آبپوشیده شود. مقدار آب درگیر تقریبا50mg به ازای هر سانتی متر مکعب شیشه است.شیشه های نانمگیر هیچ جوابی نسبت بهPHنشان نمیدهند. حتی شیشه های نمگیر بعد از آب زدایی بر اثر نگهداری روی یک خشک کن حساسیتPHخود را از دست می دهند. با وجود این اثر برگشت پذیر است و جواب می تواند با خیساندن غشا در آب دوباره برگردد.

آبدار شدن غشا شیشه ای حساس به PHشامل واکنش تبادل یون بین کاتیون های تکبار در شبکه شیشه و پروتون ها از محلولی است که در آن الکترود فرو رفته است. فرایند شامل تنها کاتیون های تک والانسی است زیرا کاتیون های دو و سه والانسی به شدت در درون ساختار سیلیکاتی نگه داشته می شوند و نمی توانند با یونهای در محلول تبادل کنند.

ثابت تعادل برای این فرآیند به حدی بزرگ است که سطح یک غشا شیشه ای آبپوشیده معمولا به طور کامل متشکل از سیلیسیک اسید(H Gl) است. یک استثنا در این مورد در محیط های قلیایی قوی وجود دارد که در آنها غلظت یون هیدروزن خیلی کم و غلظت یون سدیم خیلی زیاد است.در اینجا کسر قابل توجهی از مکانهای ShO4چهار بار منفی را یون های سدیم اشغال می کنند.

 

رسانش الکتریکی در عرض غشاها

 

برای این که یک غشا شیشه ای به عنوان یک الکترود نشان دهنده برای کاتیونها عمل کند باید الکتریسیته را هدایت نماید. رسانش در درون غشا آبپوشیده شامل حرکت یونهای سدیم و هیدروزن است.یون های سدیم بار را در درون قسمت خشک غشا حمل می کند و پروتونها در لایه زل متحرکند. رسانش در عرض سطح مشترک محلول/زل با واکنشهای زیر صورت می گیرد:

H + Gl↔ HGl

شیشه 1 شیشه 1 محلول 1

 

HGl↔ H + Gl

شیشه 2 محلول 2 شیشه 2

که در ان زیر نویس 1 به سطح مشترک بین شیشه و محلول آنالیت و زیر نویس 2 به سطح مشترک بین محلول درونی و شیشه اشاره دارد. موقعیت این دو تعادل را غلظت یونهای هیدروزن در محلولهای دو طرف غشا تعیین می کنند. چنانچه این موقعیتها با یکدیگر تفاوت داشته باشند سطحی که در ان تفکیک بیشتری صورت گیرد نسبت به سطح دیگر منفی خواهد بود. بنابراین یک پتانسیل مرزی Eb در عرض غشا به وجود می اید. بزرگی پتانسیل مرزی به نسبت غلظت یونهای هیدروزن دو محلول وابسته است. این اختلاف پتانسیل است که به عنوان پارامتر تجزیه ای در اندازه گیری پتانسیل سنجی PHعمل می کند.

 

((منبع: مبانی شیمی تجزیه-اسکوگ- وست-هالر))