Соляной мост
В электрохимии солевой мостик или ионный мостик — важное лабораторное устройство, открытое более 100 лет назад. [1] Он содержит раствор электролита, обычно инертный раствор, используемый для соединения окисления и восстановления полуэлементов ( гальванического элемента гальванического элемента), типа электрохимического элемента . [1] [2] Короче говоря, он функционирует как связующее звено, соединяющее анодную и катодную полуячейки внутри электрохимической ячейки. [3] Он также поддерживает электрическую нейтральность во внутренней цепи и стабилизирует потенциал перехода между растворами в полуэлементах. [4] Кроме того, он служит для минимизации перекрестного загрязнения между двумя полуэлементами и помогает сосредоточить наше внимание на раскрытии функции рабочих электродов полуэлементов. [1] [5]
Солевой мостик обычно состоит из трубок, заполненных раствором электролита. Эти трубки часто имеют на концах диафрагмы, такие как стеклянные фритты, которые помогают удерживать раствор внутри трубок и предотвращают чрезмерное смешивание с окружающей средой. [3] При создании солевого мостика между различными растворителями полуэлементов крайне важно обеспечить, чтобы электролит, используемый в мостике, растворялся в обоих растворах и не взаимодействовал с какими-либо веществами, присутствующими в обоих растворах. [3]
Существует несколько типов солевых мостиков: мостики из стеклянных трубок (традиционные солевые мостики типа KCl и солевые мостики из ионной жидкости), мостики из фильтровальной бумаги, солевые мостики из пористой фритты, солевые мостики из дымящегося кремнезема и агар-геля.
В следующих разделах более подробно рассматриваются характеристики и применение мостиков из стеклянных трубок, мостиков из фильтровальной бумаги, мостиков из коллоидной кварцевой соли и мостиков из древесно-угольной соли.
Стеклянные трубчатые мостики (мостики типа KCl и ионно-солевой мостик)
[ редактировать ]Солевые мостики из стеклянных трубок обычно состоят из U-образных трубок Vycor, заполненных относительно инертным электролитом. [6] Раствор электролита обычно содержит комбинацию катионов, таких как аммоний и калий, и анионов, включая хлорид и нитрат, которые имеют одинаковую подвижность. [1] [3] Выбирается комбинация, которая не вступает в реакцию ни с одним из химических веществ, используемых в клетке.
Солевые мостики типа KCl
[ редактировать ]Традиционно концентрированный водный раствор хлорида калия (KCl) десятилетиями использовался для нейтрализации потенциала жидкостного перехода. [1] При сравнении растворов других солей, таких как бромид калия и йодид калия, с хлоридом калия, хлорид калия наиболее эффективно сводит на нет потенциал перехода. [1] Однако эффективность этого солевого мостика снижается по мере увеличения ионной силы раствора образца. [1]
Ионные жидкие солевые мостики
[ редактировать ]Из-за многочисленных недостатков солевых мостиков типа KCl для решения проблем потенциометрии, возникающих из-за солевых мостиков типа KCl в электрохимических ячейках, использовались мостики из ионной жидкости (ILSB). [1] [4] ILSB демонстрируют эффективную работу в водных растворах гидрофильных электролитов. Это потому, что ионные жидкости не смешиваются с водой. Что??? в том виде, в котором оно написано, это утверждение не имеет смысла - обратитесь к автору за объяснением несмешиваемости (они несмешиваемы), сделав их пригодными в качестве солевых мостиков для водных растворов. [1] Кроме того, они химически инертны и очень стабильны в воде. [1]
Для создания солевого мостика из стеклянной трубки изготавливают U-образную трубку Vycor, содержащую подходящий раствор электролита. [3] Обычно концы трубки покрывают стеклянные фритты, пористый материал, или электролит часто гелеобразуют с помощью агар-агара , чтобы предотвратить смешивание жидкостей, которое в противном случае могло бы произойти. [3]
Проводимость стеклянного трубчатого моста в первую очередь зависит от концентрации раствора электролита. При концентрациях ниже насыщения увеличение концентрации увеличивает проводимость. Однако содержание электролита, превышающее насыщение, и узкий диаметр трубки могут снизить проводимость. [4]
Мостики из фильтровальной бумаги
[ редактировать ]Пористая бумага, такая как фильтровальная бумага, может использоваться в качестве солевого мостика, если она пропитана соответствующим электролитом, например электролитами, используемыми в мостиках из стеклянных трубок. Гелеобразующий агент не требуется, поскольку фильтровальная бумага обеспечивает твердую среду для проводимости. [7]
Проводимость такого рода солевого мостика зависит от ряда факторов: концентрации раствора электролита, текстуры бумаги и поглощающей способности бумаги. Как правило, более гладкая текстура и более высокая впитывающая способность соответствуют более высокой проводимости. [7]
Для создания солевого мостика такого типа можно использовать лабораторную фильтровальную бумагу, которую свернуть в форму, соединяющую две полуклетки, обычно свернутые в цилиндрическую форму. [7] Затем свернутую фильтровальную бумагу пропитывают соответствующим инертным раствором соли. [7] С помощью соломинки можно придать свернутой фильтровальной бумаге U-образную трубку, придавая механическую прочность пропитанной фильтровальной бумаге. [7] [8] Эту фильтровальную бумагу теперь можно использовать в качестве солевого мостика и соединить две полуячейки. [7]
Хотя солевые мостики из фильтровальной бумаги недороги и легко доступны, одним из недостатков отказа от использования соломинки для обеспечения механической прочности является то, что для каждого эксперимента необходимо использовать новую свернутую и пропитанную фильтровальную бумагу. [7] Кроме того, фильтровальная бумага имеет ограниченный срок службы и представляет высокий риск загрязнения. [3]
Угольно-солевые мостики
[ редактировать ]Недавняя разработка — угольно-солевой мост. Считается отличным вариантом пористого перехода для электрода сравнения в щелочном растворе. [9]
Пористый переход служит солевым мостиком между двумя полуэлементами раствора сравнения и электролита. [9] Другие материалы, используемые для пористых соединений, такие как стекло, тефлон и агаровый гель, имеют свои преимущества, но также и некоторые существенные недостатки, такие как высокая стоимость и высокий риск загрязнения. [9] [3]
Таким образом, преимущества использования древесного угля в качестве фритт включают его низкую стоимость и легкую доступность, поскольку древесный уголь можно получать из пористых углеродных материалов. [9] Несмотря на свою хрупкость, древесный уголь способствует эффективному переносу ионов благодаря своей высокопористой структуре. [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Какиучи, Такаши (01 июля 2011 г.). «Солевой мостик в электроаналитической химии: прошлое, настоящее и будущее» . Журнал электрохимии твердого тела . 15 (7): 1661–1671. дои : 10.1007/s10008-011-1373-0 . ISSN 1433-0768 .
- ^ «5. Электрохимические элементы» . Химия LibreTexts . 18 мая 2017 г. Проверено 7 апреля 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Доменек-Карбо, Антонио (1 ноября 2013 г.). «Дьёрдь Инзельт, Анджей Левенстам и Фриц Шольц (ред.), Справочник по электродам сравнения» . Журнал электрохимии твердого тела . 17 (11): 2967–2968. дои : 10.1007/s10008-013-2160-x . ISSN 1433-0768 .
- ^ Перейти обратно: а б с Какиучи, Такаши (01 августа 2014 г.). «Ионно-солевой мостик — Современный этап и перспективы: Мини-обзор» . Электрохимические коммуникации . 45 : 37–39. дои : 10.1016/j.elecom.2014.05.016 . ISSN 1388-2481 .
- ^ Андерсон, Эван Л.; Траудт, Блэр К.; Бюльманн, Филипп (2020). «Критическое сравнение электродов сравнения с солевыми мостиками, содержащимися в нанопористом стекле с порами диаметром 5, 20, 50 и 100 нм» . Аналитические науки . 36 (2): 187–191. дои : 10.2116/analsci.19P235 .
- ^ Клем, Рэй Г.; Якоб, Фреди; Андерберг, датчанин. (1971-02-01). «Мостики из дымящейся кварцевой соли» . Аналитическая химия . 43 (2): 292–293. дои : 10.1021/ac60297a014 . ISSN 0003-2700 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Малике Деви, Г.; Падмавати, Д.А.; Санджив, Р.; Джаганнадхам, В. (2016). «Солевой мостик из фильтровальной бумаги при потенциометрическом титровании: статья о химическом образовании для бакалавриата» . Всемирный журнал химического образования . 4 (6): 117–123 – через Science & Education Publishing.
- ^ «ЦЭЖ Том 8, № 2 (Заводской № 15). Рег. № 8-11» . www.edu.utsunomiya-u.ac.jp . Проверено 15 апреля 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Ли, Джун-Соб (15 февраля 2020 г.). «Использование угольно-солевого мостика к электроду сравнения в щелочном растворе» . Журнал электроаналитической химии . 859 : 113872. doi : 10.1016/j.jelechem.2020.113872 . ISSN 1572-6657 .
 | Эта электрохимии статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |