Потенциометрия

Фермент-субстратты электрод ферментті субстраттың концентрациясын анықтауға мүмкіндік береді. Уреаза негізіндегі электрод несеп нәріне сезімтал және ол ерітіндідегі несеп нәрінің концентрациясының тез анықталуын қамтамасыз етеді. Мұндай электрод құрамында уреаза ферменті бар гельдің жұқа қабатымен катионға сезімтал шыны электродының беткі қабатын қаптау арқылы әзірленеді. Гель берік болу үшін оны найлон торымен бекітеді. Осындай электродты талданатын ерітіндіге енгізгенде, несеп нәрі гельге сініп, оны уреаза катализдеп реакция жүреді:

Бұл реакция буферлі ерітіндіде, яғни рН = 7 жүреді және осы жүйеде тепе-теңдік 30-60 секундта орнап, электродтын потенциалы өлшенеді.

Онда түзілетін аммоний ионымен  электрод әрекеттесіп, үлгідегі несептің таралым логарифміне оның потенциалы түзу сызықты функция түрінде болады. Ал гель құрамында L- аминқышкылының (L - АОО) оксидазасы болатын фермент-субстратты электрод - аминқышқылының конценграциясындағы аммоний ионымен әрекеттеседі.

Сондай-ақ газды таңдағыш электрод та шығарылады. Мұндай аммиакты электродты аммиак ерітіндісіне енгізгенде, жарғақ арқы- лы аммиак диффузияланып өтеді. Берілген үлгідегі аммиак кон- центрациясының деңгейі мен ерітінді ішіндегі тепе-теңдік бір минутта орналасады. Аммиак ішкі ерітіндімен эрекеттесіп. сезімтал ішкі элемент арқылы анықталынатын гидроксид-ион түзеді:

NH₃+H₂O→NH₄⁺+OH^-

Аммиак концентрациясының 0,1 -ден 10~6 моль/л-re дейінгі аралықтағы, электрод потенциалының аммиак концентрациясынын логарифміне тәуелділігі түзу сызықты. Анықтау кезінде тек жеңіл ұшатын аминдер ғана кедергі болады.

Сұйық жарғақты электродтар. Мұндай жарғақты сумен араласпайтын органикалык еріткіштен оны екі су ерітіндісінің арасына орналастырып жасауға болады. Катиондар жарғақ ерітінді шекарасынан еркін өтеді де, органикалық иондар жарғакта қалып қояды. ал аниондар шекарадан өтпейді.

Демек, осылайша сұйық жарғағы болатын  электродтағы ерітінді талданатыннан органикалық сұйықтың (сұйық органикалық ионит) жұқа қабаты арқылы бөлінген. Осы бөліп тұрған органикалық сұйық сумен араласпаса да. анықталатын ионды таңдап. онымен әрекет- теседі. Органикалық ионит кеуекті жарғаққа тарап. оған қышқыл- дық, негіздік немесе хелат түзетін сипат береді.

Сұйықты ионалмастырғыш жарғағы бар  электродқа ішкі салыстыру электродын енгізуге болады. Мысалы, кальций - таңцаушы электрод сұйык ионит сіңген поливинилхлоридпен қапталған платина сымынан тұрады. Мұндағы жарғақ пен ерітінді жанасу шегінде химиялык тепе-тендік орнауы нәтижесінде потенциал айырымы туындайды. Ондағы ішкі сұйықтың құрамы гұракты болғандықтан, жарғақ потенциалы тек талданатын ерітінді құрамына сэйкес өзгереді. Құрамында өзге А ионы болатын ерітіндідегі жарғак потенциалы тек В ионына гана байланысты таңдау сипатында болса. онда оны Нернст теңдеуімен өрнектеуге болады:

Мұндағы UB және UA - жарғақтағы B және А  иондарының қозғалғыштығы, DB және DA - сулы ерітінді мен жарғақ арасындағы В  мен А иондарының тиісті таралу коэффициенті.

Жарғақты электродтың берілген ионға деген талғамы сұйық ионитпен анықталады және ол басқа иондармен салыстырғанда осы ионға деген интенсивтігі артқан сайын өседі. Сондай-ақ ион алмастырғыштағы органикалық еріткіш те анықталатын ионның таралу коэффициентіне және талғамына ықпал етеді.

рН-метрия

рН-метрия 1909 жылы Зеренст гальваникалық элементтің электр қозғаушы күшін өлшеу кезінде сутек иондарының концентрациясын потенциометрлік апықтауды жүзеге асырады:

Pt, Н₂| НСІ (х) | | КСІ (0,1 М) | Hg₂,Cl₂,Hg

Мұндай элементтің ЭҚК-ін есептеуге  арналған Нернст теңдеуін былай жазады:

мұндағы Е°_c-шамасы тәжірибе кезінде анықталады. қалыпты ерітіндідегі сутек иондарынын концентрациясын (Н⁺) формуласы бойынша есептейді. ал осындағы тұз қышқылының диссоциясы дорежесі ток өткізгіштік бойынша өлшенеді, С - тұз қышқылының ерітіндідегі мольдік концентрациясы. 25°С-та Е°_c = 0.3376 В, рН = (Е - 0,3376)/0,0592;

рН таңбасы Зеренст көрсеткіші сутек иондарының концентрациясын, активтілігін нақты көрсете алмайды. өйткені сұйытылған қышқыл ерітіндісі толық диссоциаланады.

Зеренст элементінің ЭҚК-ін өрнектесе, онда:

мұндағы Е_Д - диффузиялық потенцпал.

Шын мәніндегі рН сутек иондарының концентрациясын емес, активті сипаттамасын көрсетеді, сондықтан да теңдеу бойынша  мынадай өрнек алынады:

Бұл теңдеу құрамында 0,1 М хлорид-ионның активтілігін де, диффузиялық потенциалын да асқан дэлдікпен бере алмайды, сондықтан олармен тікелей тәуелділікте болатын рН мәнін де дәл өлшеу мүмкін емес. Мұны әр түрлі еріткіштердің мәні көрсетілген кестеден қарастыруға болады. Мұндай мәліметтер мысалы. Олар едәуір аралықтағы температураны қамтиды да, рН көрсеткішіне әсер етпейді, рН көрсеткішінің мұндай қалыпты жиынтығы біраз елдерде де бар, ал қалыпты ерітінділердегі рН мәнін, Pt(H2) (буфферлі ерітінді), KC1/AgCl, Ag тектегі тізбекті пайдаланып, тасымалсыз тізбектің ЭҚК өлшеу кезінде анықтайды. Мұндайда диффузиялық потенциалдың мәні өзінен-өзі жоғалады.

Егер рН_X пен рН_K арқылы талданатын және қалыпты ерітінділердің рН мәні, ал Е_X пен Е_K арқылы оларға сәйкес элементтердің ЭҚК-і белгіленсе, онда:

Бірінші теңдеуден екіншісін шегеріп  мынаны аламыз:

Ерітіндінің рН өлшегенде индикаторлық Электрод ретінде сутекті, хингидронды, шыны электродтарын пайдалануға болады. Бұлардың арасында шыны электроды жиі қолданылады, өйткені оны тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш болса да, кең температуралық арада да пайдалануға болады.

Жұмысқа қосардың алдында оны 0,1 М  тұз кышқылының ерітіндісінде біршама  уақыт ұстайды. Осы кезде ерітіндідегі сутек ионы шыны жарғақтағы натрий ионымен алмасып, осы жүйеде тиісті тепе-теңдік орнайды. Кемшілігі - құрылымының әлсіз әрі нәзік болуы, күшті сілтілік не қышқылдық ортаға ауысқанда кейбір жайсыздықтар кездесуі мүмкін.