Herhangi bir elektrot çifti oluşturulurken her zaman bir “tuz köprüsü” kullanılır. Bir "tuz köprüsünün" kullanılması, elektrokimyasal proses araştırmacıları için ortaya çıkan birçok problemi çözmektedir. Bu görevlerden biri, difüzyon potansiyelini ortadan kaldırarak veya önemli ölçüde azaltarak tespitlerin doğruluğunu arttırmaktır. . Difüzyon potansiyeli galvanik hücrelerde farklı konsantrasyonlardaki çözeltiler temas ettiğinde meydana gelir. Daha yüksek konsantrasyonlu bir çözeltiden gelen elektrolit, daha az konsantre bir çözeltiye yayılır (transfer olur). Yayılan elektrolitin katyon ve anyonlarının mutlak hareket hızları farklıysa, daha az konsantre olan çözelti, "daha hızlı iyonların" yük işaretinin potansiyelini kazanır ve daha konsantre olan çözelti, zıt işaretin potansiyelini kazanır. Difüzyon potansiyelini ortadan kaldırmak için, difüzyon elektrolitindeki katyon ve anyonların hareket hızları arasındaki farkı en aza indirmek gerekir. Bu amaçla doymuş bir KCl çözeltisi seçildi çünkü mutlak hareket hızları K + ve Cl ¯ neredeyse aynı ve en yüksek değerlerden birine sahip.
Difüzyon potansiyelinin ortaya çıkması aynı zamanda biyolojik sistemlerin de karakteristik özelliğidir. Örneğin bir hücre hasar gördüğünde, zarının yarı geçirgenliği bozulduğunda, elektrolit hücrenin içine veya dışına yayılmaya başlar. Bu, burada “hasar potansiyeli” olarak adlandırılan bir yayılma potansiyeli yaratır. Değeri 30 - 40 mV'a ulaşabilir, "hasar potansiyeli" yaklaşık bir saat boyunca sabit kalır.
Farklı konsantrasyonlardaki elektrolit çözeltileri, yalnızca katyonların veya anyonların geçmesine izin veren bir zarla ayrılırsa, difüzyon potansiyelinin değeri önemli ölçüde artar. Bu tür membranların seçiciliği kendi yüklerinden kaynaklanmaktadır. Membran potansiyelleri çok stabildir ve birkaç ay devam edebilir.
Potansiyometri
Elektrot türleri
Analitik ve teknik amaçlar için, elektrot çiftleri (elementler) oluşturmak üzere birçok farklı elektrot geliştirilmiştir.
Elektrotların iki ana sınıflandırma türü vardır.
Kimyasal bileşime göre:
1. 1. tür elektrotlar - bunlar, elektrot reaksiyonu yalnızca katyon veya anyona göre tersinir olan elektrotlardır. Örneğin Jacobi-Daniel elementini oluşturan elektrotlar bakır ve çinkodur (yukarıya bakın).
2. Elektrotlar 2 tip - bunlar iki tür iyon için elektrot reaksiyonu tersine çevrilebilen elektrotlardır: katyonlar ve anyonlar.
3. Redoks elektrotları (Kırmızı – Öküz) . "Kırmızı - Öküz - elektrot" terimi, yarı reaksiyonun tüm elemanlarının (hem oksitlenmiş hem de indirgenmiş formlar) çözelti halinde olduğu bir elektrotu ifade eder. Çözeltiye batırılan metal elektrotlar reaksiyona katılmaz, yalnızca elektron taşıyıcısı olarak görev yapar.
Amaca göre:
1. Referans elektrotları .
Referans elektrotları, potansiyeli kesin olarak bilinen, zamanla stabil olan ve çözeltideki iyon konsantrasyonuna bağlı olmayan elektrotlardır. Bu tür elektrotlar şunları içerir: standart hidrojen elektrodu, kalomel elektrodu ve gümüş klorür elektrodu. Her elektrota daha ayrıntılı olarak bakalım.
Standart hidrojen elektrotu.
Bu elektrot, içine platin plakanın yerleştirildiği kapalı bir kaptır. Kap, hidrojen iyonlarının aktivitesi 1 mol/1 olan bir hidroklorik asit çözeltisi ile doldurulur. Hidrojen gazı 1 atmosfer basınç altında bir kaba aktarılır. Hidrojen kabarcıkları platin plaka üzerine adsorbe edilir ve burada atomik hidrojene ayrıştırılır ve oksitlenir.
Standart hidrojen elektrotunun özellikleri:
1.Elektrot diyagramı: Pt(H 2) / H +
2. Elektrot reaksiyonu: ½ Н 2 – ē ↔ Н +
Görülmesi kolay olduğu gibi bu reaksiyon yalnızca katyon (H+) için tersinirdir, dolayısıyla standart hidrojen elektrotu tip 1 elektrottur.
3.Elektrot potansiyelinin hesaplanması.
Nernst denklemi şu şekli alır:
eH2 /H+ = e ° N 2 /N + RT ln a n +
nF (P n 2) 1/2
Çünkü ve n+ = 1 mol/l, р n+ = 1 atm, o zaman n+ = 0'da, Bu yüzden
(Rn2) 1/2
eH2 /H+ = e ° N 2 /H+
Böylece, n + = 1 mol/l ve p(n 2) = 1 atm'de hidrojen elektrotunun potansiyeli sıfırdır ve "standart hidrojen potansiyeli" olarak adlandırılır.
Başka bir örnek – kalomel elektrot(resmi görmek)
Kalomel (Hg 2 Cl 2), cıva ve potasyum klorür içeren bir macun içerir. Macun saf cıva bazlıdır ve bir potasyum klorür çözeltisi ile doldurulur. Bu sistemin içine bir platin plaka batırılmıştır.
Elektrot özellikleri:
1. Elektrot diyagramı: Hg 2 Cl 2, Hg(Pt) / Cl¯
2. Bu elektrotta iki paralel reaksiyon meydana gelir:
Hg 2 Cl 2 ↔2Hg + +2Cl¯
2 Hg + + 2ē →2Hg
Hg 2 Cl 2 + 2ē → 2Hg +2Cl¯ - toplam reaksiyon.
Yukarıdaki denklemlerden kalomel elektrotun tip 2 elektrot olduğu açıktır.
3. Elektrot potansiyeli, uygun dönüşümlerden sonra şu formu alan Nernst denklemi kullanılarak belirlenir:
e = e o - RT ln a Cl¯
Bir diğer önemli örnek ise gümüş klorür elektrot(resme bakın).
Burada gümüş tel, az çözünen tuz AgCl'den oluşan bir tabaka ile kaplanır ve doymuş bir potasyum klorür çözeltisine daldırılır.
Elektrot özellikleri:
1. Elektrot diyagramı: Ag, AgCl / Cl¯
2. Elektrot reaksiyonları: AgCl ↔ Ag + + Cl¯
Ag + + ē → Ag
AgCl + ē ↔ Ag + Cl¯ -toplam reaksiyon.
Bu reaksiyondan da görülebileceği gibi, ortaya çıkan metal telin üzerine çöker ve Cl¯ iyonları çözeltiye geçer. Metal elektrot, potansiyeli Cl¯ iyonlarının konsantrasyonuna (aktivitesine) bağlı olan pozitif bir yük kazanır.
3. Elektrot potansiyeli, uygun dönüşümlerden sonra zaten bilinen formu alan Nernst denklemi kullanılarak belirlenir:
e = e o - RT ln a Cl¯
Gümüş klorür ve kalomel elektrotlarda Cl¯ iyonlarının konsantrasyonu sabit tutulur ve bu nedenle elektrot potansiyelleri bilinir ve zaman içinde sabittir.
2. Tanım elektrotlar - bunlar potansiyeli çözeltideki herhangi bir iyonun konsantrasyonuna bağlı olan elektrotlardır, bu nedenle bu iyonların konsantrasyonu elektrot potansiyelinin değeri ile belirlenebilir.
Çoğu zaman aşağıdakiler gösterge elektrotları olarak kullanılır: hidrojen, cam ve kinhidron elektrotlar.
Hidrojen elektrodu standart bir hidrojen elektrotuna benzer şekilde tasarlanmıştır, ancak hidrojen elektrotunun kabına birden daha büyük H + iyon aktivitesine sahip asidik bir çözelti yerleştirilirse, elektrot üzerinde aktiviteyle orantılı olarak pozitif bir potansiyel belirir (yani konsantrasyon). ) protonların. Proton konsantrasyonu azaldığında ise elektrot negatif yüklenecektir. Dolayısıyla böyle bir elektrotun potansiyeli belirlenerek içine daldırıldığı çözeltinin pH'ını hesaplamak mümkündür.
Elektrot özellikleri.
1. Elektrot diyagramı: Pt(H 2) / H +
2. Elektrot reaksiyonu: ½ Н 2 – ē ↔ Н +
3. e H 2 /H+ = e o H 2 /H + + 0,059 lg an n+
N
Çünkü n =1 ve e veya N 2 / H+= 0 ise Nernst denklemi şu şekli alır:
e H2/H+ = 0,059 lg a n+ = - 0,059 pH pH = - e
0,059
Cam elektrotözel camdan yapılmış bir cam kabuk içine alınmış, ince duvarlı iletken bir topla biten, çözünmeyen bir gümüş tuzu ile kaplanmış gümüş bir plakadır. Elektrotun iç ortamı bir hidroklorik asit çözeltisidir. Elektrot potansiyeli H + konsantrasyonuna bağlıdır ve şu şekilde olan Nernst denklemi ile belirlenir:
e st = e o st + 0,059 lg an +
Kinhidron elektrot bir kinhidron çözeltisine batırılmış bir platin plakadan oluşur - aralarında dinamik bir dengenin hızlı bir şekilde kurulduğu eşit molar bir kinon C6H4O2 ve hidrokinon C6H4 (OH)2 karışımı:
Bu reaksiyonda protonlar yer aldığından elektrot potansiyeli pH'a bağlıdır.
Elektrot özellikleri:
1. Elektrot diyagramı: Pt / H +, C 6 H 4 O 2, C 6 H 4 O 2-
2. Elektrot reaksiyonu:
C 6 H 4 (OH) 2 - 2ē ↔ C 6 H 4 O 2 + 2H + -
Redoks süreci.
3. Elektrot potansiyeli, uygun dönüşümlerden sonra şu formu alan Nernst denklemi kullanılarak belirlenir:
eski. g. = e o x. g. + 0,059 lg a H +
Kinhidron elektrotu yalnızca bu göstergenin 8'den fazla olmadığı çözeltilerin pH'ını belirlemek için kullanılır. Bunun nedeni, alkalin bir ortamda hidrokinonun bir asit gibi davranması ve elektrot potansiyelinin değerinin artık bağımlı olmamasıdır. proton konsantrasyonu.
Çünkü bir kinhidron elektrotta Asil metalden oluşan bir plaka, bir maddenin hem oksitlenmiş hem de indirgenmiş formlarını içeren bir çözeltiye daldırılır, bu durumda tipik bir "kırmızı öküz" sistemi olarak düşünülebilir.
Redoks sisteminin bileşenleri hem organik hem de inorganik maddeler olabilir, örneğin:
Fe 3+ / Fe 2+ (Pt).
Ancak organik maddeler için "kırmızı - öküz" - elektrotlar özellikle önemlidir çünkü bir elektrot oluşturmanın ve potansiyelini belirlemenin tek yoludur.
Metal plakalar üzerinde ortaya çıkan elektrot potansiyellerinin büyüklüğü kırmızı öküz – sistemler, yalnızca Nernst denklemiyle değil aynı zamanda Peters denklemiyle de hesaplanabilir:
2 * 10 -4 C öküz
e kırmızı-öküz = e 0 kırmızı-öküz + * T * lg ;(İÇİNDE)
T– sıcaklık, 0 K.
Öküz Ve C kırmızı- sırasıyla maddenin oksitlenmiş ve indirgenmiş formlarının konsantrasyonları.
e 0 red - ox, bileşiğin oksitlenmiş ve indirgenmiş formlarının konsantrasyonlarının oranı 1'e eşit olduğunda sistemde oluşan standart redoks potansiyelidir.
DİFÜZYON POTANSİYELİ,
temas eden iki elektrolit çözeltisinin sınırındaki potansiyel fark. Bunun nedeni, katyonların ve anyonların sınır boyunca transfer hızlarının, elektrokimyasal özelliklerindeki farklılıktan kaynaklanmasıdır. Çözüm 1 ve 2'deki potansiyeller farklıdır. Bir D. noktasının varlığı, elektrot potansiyelinin ölçümünde hataya neden olabilir, bu nedenle D. noktasının hesaplanması veya ortadan kaldırılması için çaba gösterilir. Katsayının belirsizliği nedeniyle doğru hesaplama mümkün değildir. iyon aktivitesinin yanı sıra sınır bölgesindeki bitişik çözeltiler arasındaki iyon konsantrasyonlarının dağılımı hakkında bilgi eksikliği. Aynı z'nin çözümleri temas halinde ise, z - şarj elektroliti (z - anyon sayısına eşit katyon sayısı) ayrışması. konsantrasyonları ve sırasıyla anyon ve katyonların transfer sayılarının olduğunu varsayabiliriz. t + ve t_ aktivitelerine değil, katsayıya bağlıdır. Anyon ve katyonların aktiviteleri her iki çözeltide de birbirine eşittir, bu durumda D. s.
1 nerede ve 2 - çözelti 1 ve 2'deki iyonların ortalama aktiviteleri, T - abs. t-ra, R - , F - Faraday sabiti. D. p.'yi belirlemek için başka yaklaşık formüller de vardır. D. p.'yi çoğul olarak küçük bir değere düşürün. durumlarda, çözelti 1 ve 2'yi konsantreden bir "tuz köprüsü" ile ayırmak mümkündür. çözeltiler, katyonlar ve kesim yaklaşık olarak eşit transfer sayılarına sahiptir (KCl, NH4NO3, vb.). Aydınlatılmış.: Fetter K., Elektrokimyasal kinetik, çev. Almanca'dan, M., 1967, s. 70-76; Rotinyan A.L., Tikhonov K.I., Shoshina I.A., Teorik. L., 1981, s. 131-35. A. D. Davydov.
Kimyasal ansiklopedi. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .
Diğer sözlüklerde "DİFÜZYON POTANSİYELİ"nin ne olduğuna bakın:
difüzyon potansiyeli- – elektrolitlerin teması üzerine galvanik hücrede ortaya çıkan potansiyel; Farklı iyon difüzyon hızları nedeniyle. Genel kimya: ders kitabı / A. V. Zholnin ... Kimyasal terimler
difüzyon potansiyeli- - [L.G. Sumenko. Bilgi teknolojisi üzerine İngilizce-Rusça sözlük. M.: Devlet Teşebbüsü TsNIIS, 2003.] Genel olarak bilgi teknolojisi konuları EN yayılma potansiyeli...
difüzyon potansiyeli- potansiyel standartlar ve metrolojiyle ilgili potansiyel durumlar, potansiyel olarak konsantrasijų etekler, tavalar ve tavalar için geçerlidir. çok hoş. atitikmenys: ingilizce. difüzyon potansiyeli vok.… … Metrologijos terminų žodynas'ın kullanımı
difüzyon potansiyeli- potansiyel kimyasal durumların farklı olması, potansiyel olarak olası durumların ortadan kaldırılmasını sağlar. atitikmenys: ingilizce. difüzyon potansiyeli rus. yayılma potansiyeli... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
difüzyon potansiyeli- difuzijos potencialas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. difüzyon potansiyeli vok. Difüzyon potansiyeli, n rus. difüzyon potansiyeli, m pranc. difüzyon potansiyeli, m … Fizikos terminų žodynas
bir kuyuda kendiliğinden polarizasyonun difüzyon potansiyeli- difüzyon potansiyeli Ed Farklı mineralizasyon çözeltilerinin temasında ortaya çıkan elektromotor kuvvet. [GOST 22609 77] Konular: kuyularda jeofizik araştırma Genel terimler: jeofizik sonuçların işlenmesi ve yorumlanması... ... Teknik Çevirmen Kılavuzu
POTANSİYEL- POTANSİYEL. Herhangi bir enerji türünün miktarı iki farklı miktarın çarpımı olarak ifade edilebilir; bunlardan biri “enerji seviyesini” karakterize eder ve geçişin gerçekleşmesi gereken yönü belirler; yani örneğin ağır vücut... ... Büyük Tıp Ansiklopedisi
bir kuyuda kendiliğinden polarizasyon potansiyeli- spontan polarizasyon potansiyeli Kuyuda spontane polarizasyon akımları tarafından oluşturulan Ups Potansiyeli. Not Kendiliğinden polarizasyon potansiyeli difüzyon, difüzyon absorpsiyonu ve filtrasyon potansiyellerini içerir. [GOST... ... Teknik Çevirmen Kılavuzu
dalga potansiyeli- – klasik polarografide, maddenin gösterge elektrotu üzerindeki indirgenmesinin neden olduğu difüzyon akımının maksimum değerinin yarısına ulaştığı potansiyel. Analitik Kimya Sözlüğü... Kimyasal terimler
Fark elektrostatik elektrot ile onunla temas halinde olan elektrolit arasındaki potansiyeller. Elektrik enerjisinin ortaya çıkışı uzaydan kaynaklanmaktadır. Faz sınırında zıt işaretli yüklerin ayrılması ve çift oluşumu... ... Kimyasal ansiklopedi
Galvanik hücreden bahsederken, yalnızca metal ile tuz çözeltisi arasındaki arayüzü düşündük. Şimdi iki farklı elektrolitin çözeltileri arasındaki arayüze dönelim. Galvanik hücrelerde, çözeltiler arasındaki temas sınırlarında, sözde difüzyon potansiyelleri. Ayrıca çözeltilerin konsantrasyonunun aynı olmadığı durumlarda aynı elektrolitin çözeltileri arasındaki arayüzde de ortaya çıkarlar. Bu gibi durumlarda potansiyelin ortaya çıkmasının nedeni iyonların çözelti içindeki eşit olmayan hareketliliğidir.
Farklı bileşim veya konsantrasyondaki çözeltiler arasındaki sınırdaki potansiyel sıçramaya difüzyon potansiyeli denir. Difüzyon potansiyelinin değeri, deneyimlerin gösterdiği gibi, iyonların hareketliliklerindeki farklılığa ve ayrıca temas halindeki çözeltilerin konsantrasyonlarındaki farklılığa bağlıdır.
Difüzyon potansiyeli deneysel olarak belirlenebilir ve ayrıca hesaplanabilir. Böylece, tek yüklü iyonlar üreten aynı elektrolitin farklı konsantrasyonlarındaki çözeltiler temas ettiğinde ortaya çıkan difüzyon potansiyelinin (ε D) değeri aşağıdaki formülle hesaplanır:
Nerede l K Ve ben bir- bir elektrolitin iyonlarının hareketliliği; ben K' Ve ben bir- başka bir elektrolitin iyonlarının hareketliliği.
EMF'nin doğru hesaplamaları ile. Galvanik devrelerde, elektrolit çözeltileri arasında doymuş potasyum klorür çözeltisi de dahil olmak üzere difüzyon potansiyelinin değeri için bir düzeltme yapılmalıdır. Potasyum ve klor iyonlarının hareketliliği yaklaşık olarak aynı olduğundan ( ben K+ = 64,4 10 -4 ve ben Cl - = 65,5 · 10-4 S m2), o zaman böyle bir elektrolitin neden olduğu difüzyon potansiyeli pratik olarak sıfıra eşit olacaktır.
Biyolojik nesnelerde, örneğin hücre zarlarının hasar görmesi durumunda difüzyon potansiyelleri de ortaya çıkabilir. Bu durumda geçirgenliklerinin seçiciliği bozulur ve konsantrasyon farkına bağlı olarak elektrolitler hücrenin içine veya dışına yayılmaya başlar. Elektrolitlerin difüzyonunun bir sonucu olarak, sözde hasar potansiyeli 30-40 milivolt mertebesinde değerlere ulaşabilen. Ayrıca hasarlı doku, hasarsız dokuya göre negatif olarak yüklenir.
Farklı konsantrasyonlardaki elektrolit çözeltileri, yalnızca aynı işaretteki iyonları geçirebilen özel bir zarla ayrılırsa difüzyon potansiyeli büyük ölçüde artabilir.
Bazı durumlarda membran potansiyelinin ortaya çıkması, membran gözeneklerinin belirli bir işaretin iyon boyutlarına karşılık gelmemesinden kaynaklanmaktadır. Membran potansiyelleri oldukça kararlıdır ve uzun süre değişmeden kalabilir. Bitki ve hayvan organizmalarının dokularında, tek bir hücre içinde dahi hücre içi içeriğin kimyasal ve morfolojik heterojenliği nedeniyle membran ve difüzyon potansiyelleri bulunmaktadır. Hücre mikro yapılarının özelliklerini değiştiren çeşitli nedenler, iyonların salınmasına ve yayılmasına, yani çeşitli biyopotansiyellerin ve biyoakımların ortaya çıkmasına neden olur. Bu biyoakımların rolü henüz tam olarak araştırılmamıştır, ancak mevcut deneysel veriler bunların canlı bir organizmanın kendi kendini düzenleme süreçlerindeki önemini göstermektedir.
Konsantrasyon zincirleri.
Elektrik enerjisinin kimyasal bir reaksiyon nedeniyle değil, aynı metalin elektrotlarının daldırıldığı çözeltilerin konsantrasyonlarındaki farklılık nedeniyle üretildiği galvanik hücreler bilinmektedir. Bu tür galvanik hücrelere denir konsantrasyon(Şekil 4.12). Örnek olarak, farklı konsantrasyonlardaki ZnSO4 çözeltilerine daldırılmış iki çinko elektrottan oluşan bir devreyi adlandırabiliriz:
Bu şemada C1 ve C2 elektrolit konsantrasyonlarıdır ve C1 > C2 Her iki elektrotun metali aynı olduğundan standart potansiyelleri (ε o Zn) de aynıdır. Ancak metal katyonlarının konsantrasyonundaki farklılıklar nedeniyle denge
her iki yarı elementin de çözümü aynı değildir. Daha az konsantre çözelti (C2) içeren bir yarı hücrede denge hafifçe sağa kayar, yani.
Bu durumda çinko çözeltiye daha fazla katyon gönderir ve bu da elektrotta bazı fazla elektronların oluşmasına yol açar. Dış devre boyunca daha konsantre bir çinko sülfat ZnS04 çözeltisine batırılmış ikinci elektrota doğru hareket ederler.
Böylece, daha yüksek konsantrasyonlu bir çözeltiye (C1) daldırılan bir elektrot pozitif olarak yüklenecek ve daha düşük konsantrasyonlu bir çözeltiye batırılan bir elektrot negatif olarak yüklenecektir.
Galvanik hücrenin çalışması sırasında C1 konsantrasyonu giderek azalır, C2 konsantrasyonu artar. Eleman, anot ve katottaki konsantrasyonlar eşit olana kadar çalışır.
E.m.f.'nin hesaplanması Çinko konsantrasyon elementi örneğini kullanarak konsantrasyon elementlerini ele alacağız.
C1 = 1 mol/l ve C2 = 0,01 mol/l konsantrasyonunun olduğunu varsayalım. Bu konsantrasyonların çözeltilerindeki Zn2+'nin aktivite katsayıları sırasıyla eşittir: f 1 = 0,061 ve f 2 = 0,53. EMF'yi hesaplamak için. Zincirde (4.91) denklemini kullanıyoruz. Nernst denklemine dayanarak yazabiliriz
Hesaba katıldığında
Denklem (4.100)'den, belirli bir çözeltideki iyon konsantrasyonunun, elektrotlarından biri incelenen çözeltiye, diğeri bilinen aktiviteye sahip bir çözeltiye daldırılan bir devre oluşturularak kolayca hesaplanabileceği açıktır. aynı iyonlardan. Bu amaçla sadece emk'yi ölçmek gerekir. uygun kurulumla kolayca yapılabilecek montajlı devre. Konsantrasyon zincirleri pratikte, az çözünen bileşiklerin çözünürlük ürünü olan çözeltilerin pH'ını belirlemek ve ayrıca kompleksleşme durumunda iyonların değerini ve kararsızlık sabitlerini belirlemek için yaygın olarak kullanılır.
Referans elektrotları.
Daha önce belirtildiği gibi, çeşitli elektrotların potansiyelleri normal bir hidrojen elektrotunun potansiyeline göre ölçülür. Hidrojenin yanı sıra, elektrokimyada şu anda yaygın olarak başka bir referans elektrot kullanılmaktadır - deneyimlerin gösterdiği gibi sabit ve iyi tekrarlanabilir bir potansiyele sahip olan kalomel elektrot adı verilen elektrot.
| |
Böylece, moleküler hidrojeni emen ve hidrojen iyonları içeren bir çözeltiye batırılan bir platin levha veya tel, bir hidrojen elektrotu oluşturur. Platinin kendisi elektrot reaksiyonuna katılmadığından (rolü hidrojeni absorbe etmesi ve iletken olması nedeniyle elektronların bir elektrottan diğerine hareket etmesini mümkün kılmasıyla sınırlıdır), kimyasal
Hidrojen elektrot diyagramındaki platin sembolü genellikle parantez içine alınır: (Pt)H 2 |2H+.
Hidrojen elektrot kaplarının çeşitli tasarımları vardır ve bunlardan ikisi Şekil 1'de gösterilmektedir. 4.13.
Hidrojen elektrotunun yüzeyinde denge kurulur:
Bu işlemlerin bir sonucu olarak, platin ile hidrojen iyonları çözeltisi arasındaki sınırda potansiyel bir sıçramaya neden olan elektriksel bir çift katman oluşur. Belirli bir sıcaklıkta bu potansiyelin büyüklüğü, çözeltideki hidrojen iyonlarının aktivitesine ve platin tarafından emilen, basıncıyla orantılı olan hidrojen gazı miktarına bağlıdır:
| 4.102 |
burada H+ çözeltideki hidrojen iyonlarının aktivitesidir; PH2, elektrodu doyurmak için hidrojen gazının sağlandığı basınçtır. Deneyimler gösteriyor ki: Platini hidrojenle doyurma basıncı ne kadar büyük olursa, hidrojen elektrotunun potansiyeli o kadar negatif olur.
101.325 kPa basınç altında hidrojenle doyurulmuş platinden oluşan ve bir hidrojen iyonu aktivitesine sahip sulu bir çözeltiye daldırılan elektrota normal hidrojen elektrotu adı verilir.
Uluslararası anlaşmaya göre, normal bir hidrojen elektrotunun potansiyeli geleneksel olarak sıfır olarak kabul edilir ve diğer tüm elektrotların potansiyelleri bu elektrotla karşılaştırılır.
Aslında pH 2, -101,325 kPa'da hidrojen elektrotunun potansiyelinin ifadesi şu şekilde olacaktır:
| 4.103 |
Denklem (4.103) seyreltik çözeltiler için geçerlidir.
Dolayısıyla, bir hidrojen elektrotu 101.325 kPa basınç altında hidrojenle doyurulduğunda potansiyeli yalnızca çözeltideki hidrojen iyonlarının konsantrasyonuna (aktivitesine) bağlıdır. Bu bağlamda, hidrojen elektrotu pratikte yalnızca referans elektrot olarak değil, aynı zamanda potansiyeli doğrudan çözeltideki H + iyonlarının varlığına bağlı olan bir gösterge elektrotu olarak da kullanılabilir.
Hidrojen elektrotunun hazırlanması önemli zorluklar sunar. Platin doyduğunda hidrojen gazının basıncının tam olarak 101.325 kPa olmasını sağlamak kolay değildir. Ek olarak, doyma için gaz halindeki hidrojen kesinlikle sabit bir hızda sağlanmalıdır; ayrıca doyma için tamamen saf hidrojen kullanılmalıdır, çünkü çok küçük miktarlarda yabancı maddeler, özellikle H2S ve H3As, platinin yüzeyini "zehirler". ve böylece N 2 ↔2Н + +2е - dengesinin kurulmasını önler. Yüksek derecede saflıkta hidrojen üretmek, ekipmanın ve iş sürecinin kendisinin önemli bir komplikasyonuyla ilişkilidir. Bu nedenle pratikte, stabil ve mükemmel tekrarlanabilirlik potansiyeline sahip olan daha basit bir kalomel elektrot daha sık kullanılır.
Kalomel elektrot. Hidrojen referans elektrotunun pratik kullanımıyla ilgili zorluklar, biri kalomel elektrot olan daha uygun referans elektrotlarının yaratılması ihtiyacını doğurmuştur.
Kalomel elektrotu hazırlamak için kabın tabanına dikkatlice saflaştırılmış cıva dökülür. İkincisi, bir potasyum klorür KCl çözeltisi varlığında kalomel Hg2Cl2'nin birkaç damla saf cıva ile öğütülmesiyle elde edilen bir macunla kaplanır. Macun üzerine kalomel ile doyurulmuş bir KCl çözeltisi dökülür. Macunlara eklenen metalik cıva, kalomel'in HgCl 2'ye oksidasyonunu önler. Cıvaya bir platin kontak daldırılır ve buradan terminale bir bakır tel akar. Kalomel elektrot şematik olarak şu şekilde yazılır: Hg|Hg 2 Cl 2, KC1. Hg 2 Cl 2 ve KCl arasındaki virgül, aynı çözelti içinde oldukları için bu maddeler arasında arayüz olmadığı anlamına gelir.
Kalomel elektrotun nasıl çalıştığına bakalım. Suda çözünen kalomel Hg+ ve Cl - iyonlarına ayrışır:
Kalomel ile aynı adı taşıyan klor iyonunu içeren potasyum klorür varlığında kalomelin çözünürlüğü azalır. Böylece, belirli bir KCl konsantrasyonunda ve belirli bir sıcaklıkta, Hg+ iyonlarının konsantrasyonu sabittir ve bu aslında kalomel elektrot potansiyelinin gerekli stabilitesini sağlar.
Bir kalomel elektrottaki potansiyel (εk), metalik cıvanın iyonlarının bir çözeltisi ile temas yüzeyinde ortaya çıkar ve aşağıdaki denklemle ifade edilebilir:
Sabit sıcaklıkta PR sabit bir değer olduğundan, klor iyonu konsantrasyonundaki bir artış, cıva iyonlarının konsantrasyonu ve dolayısıyla kalomel elektrotun potansiyeli üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Denklemden (4.105)
Sabit değerleri belirli bir sıcaklıkta ε 0 Н g ve Ж lg (ПР) tek bir değerde birleştirerek ve bunu ε о к ile göstererek, bir kalomel elektrot potansiyeli denklemini elde ederiz:
Kalomel elektrot kullanarak herhangi bir elektrotun potansiyelini deneysel olarak belirleyebilirsiniz. Bu nedenle, bir çinko elektrotun potansiyelini belirlemek için, bir ZnSO4 çözeltisine daldırılmış çinko ve bir kalomel elektrottan bir galvanik devre yapılır.
Deneysel olarak belirlenen emf'nin olduğunu varsayalım. bu devre E = 1,0103 V değerini verir. Kalomel elektrotun potansiyeli ε ila = 0,2503 V. Çinko elektrotun potansiyeli E = ε ila -ε Zn, buradan ε Zn = ε K -E veya e Zn = 0,2503- 1,0103 = -0,76 V.
Belirli bir elementteki çinko elektrodu bakırla değiştirerek bakırın vb. potansiyelini belirleyebilirsiniz. Bu şekilde neredeyse tüm elektrotların potansiyellerini belirleyebilirsiniz.
Gümüş klorür elektrot. Kalomel elektrotun yanı sıra gümüş-gümüş klorür elektrot da laboratuvar uygulamalarında referans elektrot olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu elektrot, bir bakır tele lehimlenmiş ve bir cam tüp içine kapatılmış gümüş bir tel veya plakadır. Gümüş, elektrolitik olarak bir gümüş klorür tabakasıyla kaplanır ve bir KCl veya HCl çözeltisine yerleştirilir.
Bir kalomel elektrot gibi bir gümüş klorür elektrotunun potansiyeli, çözeltideki klor iyonlarının konsantrasyonuna (aktivitesine) bağlıdır ve denklemle ifade edilir.
 | 4.109 |
burada ε xc gümüş klorür elektrotunun potansiyelidir; e o xc gümüş klorür elektrotunun normal potansiyelidir. Şematik olarak gümüş klorür elektrotu şu şekilde yazılır:
Bu elektrotun potansiyeli gümüş ve gümüş klorür çözeltisi arasındaki arayüzde ortaya çıkar.
Bu durumda aşağıdaki elektrot reaksiyonu gerçekleşir:
AgCl'nin son derece düşük çözünürlüğü nedeniyle, gümüş klorür elektrotunun potansiyeli normal hidrojen elektrotuna göre pozitif işarete sahiptir.
1 n'de. Bir KCl çözeltisinde, gümüş klorür elektrotunun hidrojen ölçeğinde 298 K'deki potansiyeli 0,2381 V ve 0,1 N'dir. çözüm ε x c = 0,2900 V, vb. Bir kalomel elektrotla karşılaştırıldığında, gümüş-gümüş klorür elektrot önemli ölçüde daha düşük bir sıcaklık katsayısına sahiptir, yani. potansiyeli sıcaklıkla daha az değişir.
Gösterge elektrotları.
Bir çözeltideki çeşitli iyonların konsantrasyonunu (aktivitesini) elektrometrik yöntemle belirlemek için, pratikte iki elektrottan oluşan galvanik hücreler kullanılır - kararlı ve iyi bilinen bir potansiyele sahip bir referans elektrot ve bir gösterge elektrotu, potansiyel bu, çözeltide belirlenen iyonun konsantrasyonuna (aktivitesine) bağlıdır. Kalomel ve gümüş klorür elektrotları çoğunlukla referans elektrotları olarak kullanılır. Hacimli olması nedeniyle hidrojen elektrotu bu amaç için çok daha az kullanılır. Çok daha sık olarak, bu elektrot, incelenen çözeltilerdeki hidrojen iyonlarının (pH) aktivitesini belirlerken bir gösterge elektrotu olarak kullanılır.
Son yıllarda ülke ekonomisinin çeşitli alanlarında en yaygın şekilde kullanılan gösterge elektrotlarının özellikleri üzerinde duralım.
Kinhidron elektrot. Potansiyeli çözeltideki hidrojen iyonlarının aktivitesine bağlı olan, pratikte yaygın olarak kullanılan elektrotlardan biri, kinhidron elektrot olarak adlandırılan elektrottur (Şekil 4.16). Bu elektrot, sadeliği ve kullanım kolaylığı açısından hidrojen elektrotundan oldukça farklıdır. Aşırı miktarda kinhidron tozunun (3) önceden çözüldüğü bir test çözeltisi (2) içeren bir kaba indirilen bir platin telden (1) oluşur.Kinhidron, iki organik bileşiğin eşmoleküler bir bileşiğidir - kinon C6H402 ve metalik parlaklığa sahip küçük koyu yeşil iğneler şeklinde kristalleşen hidrokinon CbH4 (OH) 2. Kinon bir diketondur ve hidrokinon bir dihidrik alkoldür.
Kinhidron bir kinon molekülü ve bir hidrokinon molekülü C6H4O2 · C6H4(OH)2 içerir. Bir kinhidron elektrotu hazırlanırken, kinhidron her zaman çözeltinin kendisine doymasını sağlayacak miktarda alınır, yani çökelti içinde kısmen çözünmeden kalmalıdır. Sudaki çözünürlüğü 1 litre su başına yalnızca yaklaşık 0,005 mol olduğundan, çok küçük bir tutam kinhidron eklenerek doymuş bir çözelti elde edildiğine dikkat edilmelidir.
Kinhidron elektrot teorisini ele alalım. Suda çözündüğünde aşağıdaki işlemler meydana gelir: kinhidron, kinon ve hidrokinona parçalanır:
Zayıf bir asit olan hidrokinon, denkleme göre küçük bir ölçüde iyonlara ayrışır.
Buna karşılık, ortaya çıkan kinon iyonu, elektronların uzaklaştırılması koşuluyla kinon'a oksitlenebilir:
Katotta meydana gelen toplam reaksiyon
Bu reaksiyonun denge sabiti
 | 4.109 |
Kinhidronla doyurulmuş bir çözeltide kinon ve hidrokinon konsantrasyonlarının eşit olması nedeniyle hidrojen iyonunun konsantrasyonu sabittir.
Kinhidron elektrotu, çok düşük hidrojen basıncında (yaklaşık 10 -25 MPa) bir hidrojen elektrotu olarak düşünülebilir. Bu durumda elektrotun yakınında bir reaksiyonun meydana geldiği varsayılmaktadır.
Ortaya çıkan hidrojen gazı, bu basınç altında çözeltiye batırılmış bir platin teli veya plakayı doyurur. Reaksiyon (d)'ye göre üretilen elektronlar platine aktarılır, bu da platin ile bitişik çözelti arasında potansiyel bir fark oluşmasına neden olur. Dolayısıyla bu sistemin potansiyeli, oksitlenmiş ve indirgenmiş formların konsantrasyonlarının oranına ve çözeltideki hidrojen iyonlarının konsantrasyonuna bağlıdır. Bunu dikkate alarak, bir kinhidron elektrotunun elektrot potansiyeli denklemi şu şekildedir:
Formül (4.111)'den, kinhidron elektrotunun potansiyelinin doğrudan çözeltideki hidrojen iyonlarının konsantrasyonuna (daha kesin olarak aktivitesine) bağlı olduğu açıktır. Pratik ölçümler sonucunda kinhidron elektrotunun normal potansiyelinin (a n + = 1) 291 K'de 0,7044 V'ye eşit olduğu bulunmuştur. Bu nedenle sayısal değerlerinin ε 0 yerine denklem (4.111)'e yerleştirilmesi xg ve F, kinhidron elektrotunun son potansiyel denklemini elde ederiz:
Cam elektrot. Bu elektrot şu anda en yaygın kullanılanıdır. Bir cam elektrot yapmak için belirli bir kimyasal bileşime sahip cam kullanılır. Cam elektrotun en yaygın kullanılan biçimlerinden biri, ince duvarlı bir topla biten bir cam tüptür. Top, içine bir yardımcı elektrotun (örneğin gümüş klorür) daldırıldığı belirli bir H + iyon konsantrasyonuna sahip bir HCl çözeltisi ile doldurulur. Bazen cam elektrotlar, hidrojen fonksiyonlu ince duvarlı bir cam membran şeklinde yapılır. Membran cam tüpün ucuna lehimlenmiştir (Şekil 4.17). Bir cam elektrot, elektronların karşılık gelen elektrot reaksiyonuna katılmaması açısından daha önce tartışılan elektrotlardan farklıdır. Cam membranın dış yüzeyi hidrojen iyonları kaynağı olarak görev yapar ve bunları bir hidrojen elektrotu gibi çözeltiyle değiştirir. Başka bir deyişle, buradaki elektrot reaksiyonu iki faz (çözelti ve cam) arasındaki hidrojen iyonlarının değişimine iner: H + = H + st. Bir hidrojen iyonunun yükü, temel pozitif miktarda elektriğe karşılık geldiğinden ve bir hidrojen iyonunun bir fazdan diğerine geçişi, birim yükün (n = 1) hareketine eşdeğer olduğundan, cam elektrot potansiyeli (ε st) aşağıdaki denklemle ifade edilebilir:  | 4.113 |
burada ε 0 st cam elektrodun standart potansiyelidir.
Araştırmaların gösterdiği gibi, değişim reaksiyonunda hidrojen iyonlarının yanı sıra camın içerdiği alkali metal iyonları da yer alıyor. Bu durumda kısmen hidrojen iyonları ile değiştirilirler ve kendileri çözeltiye girerler. Camın yüzey tabakası ile çözelti arasında iyon değişim sürecinin dengesi kurulur:
burada M +, camın türüne bağlı olarak lityum, sodyum veya diğer alkali metal iyonları olabilir.
Bu reaksiyonun denge koşulu kütle etki yasasıyla ifade edilir:
değişim sabiti denklemi aşağıdaki gibi yeniden yazılabilir:
Yenisiyle değiştirme A n+ / A Cam elektrot potansiyel denklemindeki (4.113) nst+, denklem (4.117)'deki değeriyle aşağıdaki ifadeyi verir:
yani elektrotun bir hidrojen işlevi vardır ve bu nedenle pH belirlenirken gösterge elektrotu görevi görebilir.
Çözüm halinde ise A n+<<К обм A m +, o zaman
İlgili alkali metal iyonlarının aktivitesini belirlemek için metal fonksiyonlu bir cam elektrot, gösterge elektrotu olarak kullanılabilir.
Böylece, camın türüne (daha kesin olarak değişim sabitinin boyutuna) bağlı olarak, bir cam elektrot hidrojen ve metal işlevine sahip olabilir.
Cam elektrot hakkında sunulan fikirler, B. P. Nikolsky (1937) tarafından geliştirilen ve cam ile çözelti arasında iyon değişiminin varlığı fikrine dayanan cam elektrotun termodinamik teorisinin temelini oluşturur.
Hidrojen fonksiyonuna sahip bir cam elektrot şematik olarak şu şekilde yazılabilir:
Dahili elektrot olarak gümüş klorür elektrot kullanılır.
Cam elektrot denkleminde (4.121) pratikte F değerinin teorikten biraz daha az olması ve ε 0 st camın türüne ve hatta elektrotun hazırlanma yöntemine bağlı olması nedeniyle (yani, kararsız bir değerdir), cam elektrot (aynı zamanda antimon) test çözeltisinin pH'ını belirlemeden önce, pH'ı kesin olarak bilinen standart tampon çözeltileri kullanılarak ön kalibrasyona tabi tutulur.
Cam elektrotun hidrojen ve kinhidron elektrotlara göre avantajı, herhangi bir kimyasal bileşiğin çözeltisinin pH'ını oldukça geniş bir değer aralığında belirlemenize izin vermesidir.
Membran elektriksel potansiyelleri Vücudun hemen hemen tüm hücrelerinde bulunur. Sinir ve kas hücreleri gibi bazı hücreler, bu hücrelerin zarları boyunca sinyalleri iletmek için kullanılan, hızla değişen elektrokimyasal uyarılar üretme yeteneğine sahiptir. Glandüler, makrofaj ve siliyer hücreler gibi diğer hücre tiplerinde, membran potansiyellerindeki lokal değişiklikler birçok hücresel fonksiyonu da aktive eder. Bu bölümde dinlenme halindeki ve aktif sinir ve kas hücreleri tarafından üretilen membran potansiyelleri tartışılmaktadır.
Difüzyon potansiyeli Membranın her iki tarafındaki iyonik konsantrasyon farkından dolayı. Sinir lifinin içindeki potasyum iyonlarının konsantrasyonu yüksektir, ancak dışında çok düşüktür. Bu durumda zarın potasyum iyonlarına karşı geçirgen, diğer iyonlara karşı ise geçirimsiz olduğunu varsayalım. Büyük konsantrasyon gradyanı nedeniyle, çok sayıda potasyum iyonunun membran boyunca hücre dışına yayılması yönünde güçlü bir eğilim vardır. Difüzyon işlemi sırasında pozitif elektrik yüklerini dışarı doğru taşırlar, bunun sonucunda içeride kalan negatif anyonlar potasyum iyonlarıyla birlikte hücre dışına yayılmadığından zar dışarıdan pozitif, içeriden negatif olarak yüklenir.
Yaklaşık 1 ms içinde fark potansiyeller Difüzyon potansiyeli adı verilen zarın iç ve dış tarafları arasındaki potansiyel, yüksek konsantrasyon gradyanına rağmen potasyum iyonlarının dışarıya doğru daha fazla difüzyonunu engelleyecek kadar genişler. Memeli sinir liflerinde bunun için gereken potansiyel farkı, lifin içindeki negatif yük ile birlikte yaklaşık 94 mV'tur. Bu iyonların da pozitif yükü vardır ancak bu sefer zar sodyum iyonlarına karşı oldukça geçirgen, diğer iyonlara karşı ise geçirimsizdir. Pozitif yüklü sodyum iyonlarının fibere difüzyonu, şekildeki membran potansiyeline zıt polaritede bir membran potansiyeli yaratır; dışta negatif yük ve içte pozitif yük bulunur.
İlk durumda olduğu gibi, sırasında membran potansiyeli bir milisaniyenin çok küçük bir kısmı, sodyum iyonlarının elyafa difüzyonunu durdurmak için yeterli hale gelir. Bu durumda, memeli sinir lifleri için potansiyel, lif içindeki pozitif yük ile birlikte yaklaşık 61 mV'dir.
Böylece fark iyon konsantrasyonları Uygun koşullar altında seçici geçirgen bir zar yoluyla bir zar potansiyeli yaratılabilir. Bu bölümün ilerleyen kısımlarında sinir ve kas uyarılarının iletimi sırasında membran potansiyellerinde gözlenen hızlı değişikliklerin difüzyon potansiyellerindeki hızlı değişikliklerden kaynaklandığını göstereceğiz.
İletişim yayılımı potansiyel Konsantrasyon farklılıkları ile. Nernst potansiyeli. Belirli bir iyonun membran boyunca genel difüzyonunu tamamen durduran membran difüzyon potansiyeli düzeyi, o iyon için Nernst potansiyeli olarak adlandırılır. Nernst potansiyelinin büyüklüğü, zarın her iki tarafındaki belirli bir iyonun konsantrasyonlarının oranıyla belirlenir. Bu oran ne kadar büyük olursa, iyonun bir yönde yayılma eğilimi de o kadar büyük olur ve dolayısıyla genel difüzyonu önlemek için gereken Nernst potansiyeli de o kadar yüksek olur. Aşağıdaki Nernst denklemini kullanarak normal vücut sıcaklığında (37°C) herhangi bir tek değerlikli iyon için Nernst potansiyelini hesaplayabilirsiniz:
EMF (mV) = ± 61 log (İçerideki konsantrasyon/Dışarıdaki konsantrasyon) burada EMF elektromotor kuvvettir (potansiyel fark).
Bunu kullanırken formüller Hücre dışı sıvının zarın dışındaki potansiyeli genellikle sıfır olarak alınır ve Nernst potansiyeli zarın içindeki potansiyeli temsil eder. Ayrıca içeriden dışarıya yayılan iyon negatifse potansiyelin işareti pozitif (+), iyon pozitifse negatiftir (-). Bu nedenle, içerideki pozitif potasyum iyonlarının konsantrasyonu dışarıdakinden 10 kat daha fazlaysa, 10'un onuncu logaritması 1'dir, yani Nernst denklemine göre içerideki potansiyel -61 mV olmalıdır.
İki çözüm arasındaki arayüzde difüzyon potansiyelleri ortaya çıkar.Üstelik bunlar ya farklı maddelerin çözeltileri ya da aynı maddenin çözeltileri olabilir, ancak ikinci durumda konsantrasyonları birbirinden farklı olmalıdır.
İki çözelti temas ettiğinde, çözünmüş maddelerin parçacıkları (iyonları) difüzyon süreci nedeniyle içlerine nüfuz eder.
Bu durumda difüzyon potansiyelinin ortaya çıkmasının nedeni, çözünmüş madde iyonlarının eşit olmayan hareketliliğidir. Elektrolit iyonları farklı difüzyon hızlarına sahipse, daha hızlı olan iyonlar, daha az hareketli olanların önünde yavaş yavaş ortaya çıkar. Sanki farklı yüklü parçacıklardan oluşan iki dalga oluşuyor.
Aynı maddenin çözeltileri karıştırılırsa, ancak farklı konsantrasyonlarda, daha seyreltik çözelti, daha fazla hareketli iyonun yüküyle işaret olarak çakışan bir yük elde eder ve daha az seyreltilmiş çözelti, daha fazla hareketli iyonun yüküyle işaret olarak çakışan bir yük elde eder. daha az hareketli iyon (Şekil 90).
Pirinç. 90. Farklı iyon hızlarından dolayı difüzyon potansiyelinin ortaya çıkması: BEN– “hızlı” iyonlar, negatif yüklü;
II– “yavaş” iyonlar, pozitif yüklü
Çözüm arayüzünde difüzyon potansiyeli adı verilen bir durum ortaya çıkar. İyonların hareket hızının ortalamasını alır (“daha hızlı” olanları yavaşlatır ve “daha yavaş” olanları hızlandırır).
Yavaş yavaş difüzyon sürecinin tamamlanmasıyla bu potansiyel sıfıra düşer (genellikle 1-2 saat içinde).
Hücre zarları hasar gördüğünde biyolojik nesnelerde de difüzyon potansiyelleri ortaya çıkabilir. Bu durumda geçirgenlikleri bozulur ve membranın her iki tarafındaki konsantrasyon farkına bağlı olarak elektrolitler hücreden doku sıvısına veya hücreden doku sıvısına geçebilir.
Elektrolitlerin difüzyonunun bir sonucu olarak, 30-40 mV mertebesinde değerlere ulaşabilen sözde hasar potansiyeli ortaya çıkar. Üstelik hasarlı doku, hasarsız dokuya göre çoğunlukla negatif olarak yüklenir.
Difüzyon potansiyeli, iki çözelti arasındaki arayüzdeki galvanik hücrelerde ortaya çıkar. Bu nedenle emf'yi doğru bir şekilde hesaplarken. galvanik devreler mutlaka değeri için bir düzeltme getirmelidir. Difüzyon potansiyelinin etkisini ortadan kaldırmak için galvanik hücrelerdeki elektrotlar genellikle doymuş bir KCl çözeltisi olan bir "tuz köprüsü" ile birbirine bağlanır.
Potasyum ve klor iyonları neredeyse aynı hareketliliğe sahiptir, bu nedenle bunların kullanımı, difüzyon potansiyelinin emf değeri üzerindeki etkisini önemli ölçüde azaltmayı mümkün kılar.
Farklı bileşimlerdeki veya farklı konsantrasyonlardaki elektrolit çözeltileri, yalnızca belirli bir yük işareti veya türündeki iyonları geçiren bir zarla ayrılırsa difüzyon potansiyeli büyük ölçüde artabilir. Bu tür potansiyeller çok daha kalıcı olacak ve daha uzun süre devam edebilecek - bunlara farklı adlar veriliyor membran potansiyelleri. Membran potansiyelleri, seçici geçirgenliğine bağlı olarak veya membranın kendisi ile çözelti arasındaki iyon değişiminin bir sonucu olarak, iyonlar membranın her iki tarafına eşit olmayan şekilde dağıldığında ortaya çıkar.
Sözde çalışma prensibi iyon seçici veya membran elektrodu.
Böyle bir elektrotun temeli, belirli bir şekilde elde edilen, seçici iyonik iletkenliğe sahip yarı geçirgen bir zardır. Membran potansiyelinin bir özelliği, elektronların karşılık gelen elektrot reaksiyonuna katılmamasıdır. Burada membran ile çözelti arasında iyon değişimi gerçekleşir.
Katı membran elektrotları, her iki tarafında da aynı tespit edilebilir iyonları içeren ancak farklı konsantrasyonlarda farklı çözeltilerin bulunduğu ince bir membran içerir. İçeride membran, kesin olarak bilinen iyon konsantrasyonunun belirlendiği standart bir çözelti ile yıkanır ve dış tarafta, bilinmeyen iyon konsantrasyonunun belirlendiği analiz edilen çözelti ile yıkanır.
Membranın her iki tarafındaki çözeltilerin farklı konsantrasyonları nedeniyle, iyonlar zarın iç ve dış taraflarıyla farklı şekilde değiştirilir. Bu, zarın farklı taraflarında farklı elektrik yüklerinin oluşmasına ve bunun sonucunda da zar potansiyel farkının ortaya çıkmasına neden olur.
