غشاهای شیشه ای

مقدمه

یک شیشه ی سیلیکاتی به کار رفته برای غشاهای شیشه ای متشکل از یک ساختار سه بعدی نامتناهی از گروه های SiO4  چهار بار منفی است که در آن هر سیلیسیم به چهار اکسیژن و هر اکسیژن 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 غشاهای شیشه ای باید قبل از اینکه به عنوان یک الکترودPHعمل کند آبپوشیده شود. مقدار آب درگیر تقریبا 50mgبه 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 حساسیت PH خود را از دست می دهند. با وجود این اثر برگشت پذیر است و جواب می تواند با خیساندن غشاهای شیشه ای در آب دوباره برگردد.

آبدار شدن غشاهای شیشه ای حساس بهPHشامل 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 یون های در محلول تبادل کنند.

ثابت تعادل برای این فرآیند به حدی بزرگ است که سطح غشاهای 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 هیدروژن خیلی کم و غلظت یون سدیم خیلی زیاد است. در اینجا کسر قابل توجهی از مکان هایShO4چهار بار منفی را یون های سدیم اشغال می کنند.

رسانش الکتریکی در عرض غشاهای شیشه ای

برای این که یک غشا شیشه ای به عنوان یک الکترود نشان دهنده برای کاتیون ها 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 آن 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))