2) стеклянный (+)
3) ртутный
4) водородный
В потенциометрии стеклянный электрод выполняет функцию индикаторного, поскольку его потенциал изменяется в зависимости от активности определяемых ионов, прежде всего ионов водорода. Чувствительным элементом служит тонкая специальная стеклянная мембрана: на ее поверхности формируются гидратированные слои, в которых происходит ионный обмен. Возникающая мембранная разность потенциалов связана с активностью H+ и описывается уравнением Нернста; поэтому стеклянный электрод широко применяют для потенциометрического определения pH.
При измерении стеклянный электрод используют совместно с электродом сравнения, чаще всего хлорсеребряным или каломельным. Измеряется электродвижущая сила электрохимической ячейки практически без пропускания тока через раствор, что позволяет не изменять состав анализируемой системы. Перед работой pH-электрод калибруют по стандартным буферным растворам, поскольку результат зависит от крутизны электродной характеристики, температуры и состояния мембраны.
Каломельный электрод относится преимущественно к электродам сравнения и поддерживает стабильный потенциал. Водородный электрод также может использоваться как электрод сравнения, но требует подачи и контроля газообразного водорода и сложен в рутинном анализе. Ртутные электроды применяются в отдельных окислительно-восстановительных и вольтамперометрических методиках; само обозначение ртутный не характеризует типичный универсальный индикатор для кислотно-основной потенциометрии.
| Электрод | Основная роль | Чувствительный элемент или принцип | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Стеклянный | Индикаторный | Ион-селективная стеклянная мембрана; потенциал зависит главным образом от активности H+ | Измерение pH, кислотно-основное потенциометрическое титрование |
| Каломельный | Электрод сравнения | Равновесие Hg/Hg2Cl2 в растворе KCl с постоянной активностью хлорид-ионов | Фиксация стабильного опорного потенциала в электрохимической ячейке |
| Хлорсеребряный | Электрод сравнения | Равновесие Ag/AgCl в растворе KCl | Наиболее распространённая опорная система в современных комбинированных pH-электродах |
| Водородный | Электрод сравнения или индикаторный в специальных системах | Равновесие H+/H2 на платинированной платине; потенциал зависит от активности H+ и давления водорода | Первичный стандарт измерения pH, исследовательские электрохимические измерения |
| Металлический ртутный | Индикаторный в отдельных методиках | Потенциал металлической фазы зависит от окислительно-восстановительного или осадительного равновесия | Определение некоторых ионов и редокс-систем; полярографические и вольтамперометрические методы |
| Ион-селективный мембранный | Индикаторный | Селективное распределение определённого иона в мембране и формирование мембранного потенциала | Потенциометрическое определение Na+, K+, F−, Ca2+ и других ионов |
Таким образом, правильность выбора стеклянного электрода определяется его селективной чувствительностью к ионам водорода и удобством прямого измерения pH. Каломельный электрод не заменяет его, а обеспечивает стабильный потенциал сравнения. В практической лабораторной работе часто используют комбинированный электрод, в одном корпусе которого объединены стеклянный индикаторный и хлорсеребряный электроды сравнения.