विश्लेषणात्मक विभवमापन और आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड
विश्लेषणात्मक विभवमापन एक संकेतक इलेक्ट्रोड के संतुलन विभव को मापता है ताकि लक्ष्य आयन की गतिविधि का निर्धारण किया जा सके, जो कि सबसे अधिक परिचित रूप से ग्लास पीएच इलेक्ट्रोड के माध्यम से होता है।
Definition
विश्लेषणात्मक विभवमापन एक इलेक्ट्रोएनालिटिकल विधि है जो एक संदर्भ इलेक्ट्रोड के सापेक्ष एक आयन-चयनात्मक संकेतक इलेक्ट्रोड के लगभग शून्य धारा पर मापे गए संतुलन विभव से एक आयन की गतिविधि का निर्धारण करती है।
Scope
यह विषय विश्लेषण में प्रयुक्त विभवमापी माप को शामिल करता है: संदर्भ इलेक्ट्रोड, संकेतक और आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड जिनमें ग्लास, ठोस-अवस्था, तरल-झिल्ली और गैस-संवेदन प्रकार शामिल हैं, नर्नस्टियन प्रतिक्रिया, चयनात्मकता गुणांक और विभवमापी अनुमापन। यह अंशांकन, जंक्शन विभव और चयनात्मकता और पहचान की व्यावहारिक सीमाओं को संबोधित करता है। नेचुरलएटलस के भीतर यह विभवमापन का विश्लेषणात्मक-रसायन विज्ञान उपचार है, जो सेल थर्मोडायनामिक्स के इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री उपक्षेत्र के कवरेज का पूरक है।
Core questions
- नर्नस्ट समीकरण इलेक्ट्रोड विभव को आयन गतिविधि से कैसे संबंधित करता है?
- एक आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड को अन्य आयनों पर अपनी चयनात्मकता क्या देती है?
- विभवमापी माप अनिवार्य रूप से शून्य धारा पर क्यों किए जाने चाहिए?
- सटीकता के लिए संदर्भ इलेक्ट्रोड और जंक्शन विभवों का प्रबंधन कैसे किया जाता है?
Key theories
- नर्नस्टियन इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया
- एक आदर्श आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का विभव अपने लक्ष्य आयन की गतिविधि में प्रति दशक परिवर्तन पर एक निश्चित मात्रा में बदलता है, जैसा कि नर्नस्ट समीकरण भविष्यवाणी करता है; वास्तविक इलेक्ट्रोड इस प्रतिक्रिया के करीब आते हैं लेकिन चयनात्मकता गुणांक के माध्यम से वर्णित हस्तक्षेप करने वाले आयनों द्वारा सीमित होते हैं।
- आयन-चयनात्मक झिल्ली की चयनात्मकता
- वाहक-आधारित और अन्य आयन-चयनात्मक झिल्ली विशिष्ट बंधन रसायन विज्ञान के माध्यम से अधिमानतः एक आयन पर प्रतिक्रिया करती हैं; हस्तक्षेप करने वाले आयनों के प्रति उनकी क्रॉस-संवेदनशीलता को चयनात्मकता गुणांक द्वारा मापा जाता है जो प्रयोग करने योग्य एकाग्रता सीमा निर्धारित करते हैं।
Mechanisms
एक आयन-चयनात्मक झिल्ली एक सीमा विभव विकसित करती है जो प्रत्येक तरफ लक्ष्य आयन की गतिविधि पर निर्भर करती है; नगण्य धारा पर एक स्थिर संदर्भ इलेक्ट्रोड के विरुद्ध मापा गया, यह विभव नर्नस्ट समीकरण का पालन करता है। चयनात्मकता झिल्ली रसायन विज्ञान से उत्पन्न होती है, जो अधिमानतः एक आयन पर प्रतिक्रिया करती है। ज्ञात गतिविधि के मानकों के साथ अंशांकन, और तरल-जंक्शन विभवों का नियंत्रण, मापा सेल वोल्टेज को एकाग्रता या पीएच में परिवर्तित करता है।
Clinical relevance
आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ विभवमापन नैदानिक इलेक्ट्रोलाइट और रक्त-गैस विश्लेषण, विज्ञान और उद्योग भर में पीएच माप, और फ्लोराइड, नाइट्रेट और क्लोराइड जैसे आयनों की पर्यावरणीय और प्रक्रिया निगरानी के लिए मौलिक है।
History
ग्लास इलेक्ट्रोड की पीएच प्रतिक्रिया की खोज क्रेमर ने की थी और 20वीं सदी की शुरुआत में हैबर और अन्य लोगों द्वारा इसका वर्णन किया गया था, जबकि नर्नस्ट के समीकरण ने मात्रात्मक आधार प्रदान किया था। 20वीं सदी के मध्य में हाइड्रोजन से परे आयनों के लिए चयनात्मक झिल्ली का विकास देखा गया, और आयनोफोर-आधारित सेंसर ने बाद में विभवमापन को एक बहुमुखी विश्लेषणात्मक परिवार में विस्तारित किया।
Key figures
- Walther Nernst
- Fritz Haber
- Max Cremer
- Ernő Pretsch
Related topics
Seminal works
- harris2020
- skoog2017
- bakker1997
Frequently asked questions
- विभवमापन शून्य धारा पर क्यों मापा जाता है?
- धारा खींचने से एक शुद्ध इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया होगी और जिस संतुलन को महसूस किया जा रहा है उसे बाधित करेगा; उच्च-प्रतिबाधा मीटर के साथ अनिवार्य रूप से शून्य धारा पर मापने से इलेक्ट्रोड को सही संतुलन विभव और इस प्रकार आयन गतिविधि की रिपोर्ट करने की अनुमति मिलती है।
- एक आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के चयनात्मकता गुणांक का क्या अर्थ है?
- यह निर्धारित करता है कि एक हस्तक्षेप करने वाला आयन लक्ष्य आयन के सापेक्ष मापा विभव में कितनी दृढ़ता से योगदान देता है; एक छोटा गुणांक का मतलब है कि इलेक्ट्रोड मुख्य रूप से अपने इच्छित आयन पर प्रतिक्रिया करता है, जिससे जटिल नमूनों में अधिक विश्वसनीय परिणाम मिलते हैं।