Опубликован: 26.05.2010 | Доступ: свободный | Студентов: 1589 / 255 | Оценка: 4.42 / 4.25 | Длительность: 56:51:00
ISBN: 978-5-9963-0124-9
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 15:

Принципы работы электрохимических сенсоров. Потенциометрические сенсоры

Набор для практики

Вопросы для самопроверки

  1. Что такое "гальванический электрод"?
  2. Что такое "электродный потенциал"?
  3. Зачем в электрохимическом элементе полуэлементы включают навстречу друг другу?
  4. Почему электрохимический элемент может быть использован в качестве сенсора?
  5. Назовите основные виды электрохимических сенсоров.
  6. Какие электрохимические сенсоры называют "потенциометрическими"?
  7. Что такое "угольно-пастовый электрод"?
  8. Что такое "концентрационная ячейка"?
  9. Какие функции может выполнять микропроцессор в составе потенциометрического сенсора?
  10. Коротко объясните принцип работы "газочувствительного электрода".
  11. Почему в названии потенциометрических биосенсоров используют приставку "био"?

Упражнения

Упражнение 15.1. Объясните разницу между понятиями "электрохимический элемент", "полуэлемент", "гальванический электрод", "ионоселективный электрод".

Вариант 1. Объясните разницу между понятиями "электрохимический элемент" и "полуэлемент". Назовите основные составные части того и другого и коротко объясните их назначение.

Вариант 2. Объясните разницу между понятиями "электрохимический элемент" и "гальванический электрод". Назовите основные составные части того и другого и коротко объясните их назначение.

Вариант 3. Объясните разницу между понятиями "электрохимический элемент" и "ионоселективный электрод". Назовите основные составные части того и другого и коротко объясните их назначение.

Вариант 4. Объясните разницу между понятиями "полуэлемент" и "гальванический электрод". Назовите основные составные части того и другого и коротко объясните их назначение.

Вариант 5. Объясните разницу между понятиями "полуэлемент" и "ионоселективный электрод". Назовите основные составные части того и другого и коротко объясните их назначение.

Вариант 6. Объясните разницу между понятиями "гальванический электрод" и "ионоселективный электрод". Назовите основные составные части того и другого и коротко объясните их назначение.

Упражнение 15.2. Назовите основные составные части электрохимического элемента и их основные функции. Дополнительно:

Вариант 1. Назовите материалы, которые чаще всего применяют в качестве химически активных электронных проводников.

Вариант 2. Назовите материалы, которые чаще всего применяют в качестве химически инертных электронных проводников.

Вариант 3. Напишите пример электродной химической реакции с участием вещества электрода.

Вариант 4. Напишите пример электродной химической реакции без участия вещества электрода.

Вариант 5. Напишите химическую реакцию, происходящую на поверхности "водородного электрода".

Вариант 6. Назовите факторы, от которых может зависеть значение электродного потенциала.

Вариант 7. Назовите материалы, из которых может быть выполнено соединение между электролитами в электрохимическом элементе.

Вариант 8. Расскажите, каким может быть электролит в электрохимическом элементе.

Упражнение 15.3. Установите соответствие между перечисленными в таблице видами электрохимических сенсоров и видом возникающих в них первичных информационных сигналов.

Вид сенсоров Вид первичных сигналов
1) амперометрический а) изменение ВАХ
2) вольтамперометрический б) изменение ёмкости и электропроводности
3) импедансный в) изменение разности потенциалов
4) кондуктометрический г) изменение тока во времени
5) кулонометрический д) изменение электрического заряда
6) потенциометрический е) изменение электрического тока
7) хроноамперометрический ж) изменение электропроводности

Упражнение 15.4. Назовите факторы, от которых зависит селективность электрохимических сенсоров, и методы её повышения. Более детально охарактеризуйте применение с этой целью

Вариант 1. pH -буфера.

Вариант 2. Индифферентного раствора.

Вариант 3. Угольно-пастового электрода.

Вариант 4. Электрода с полимерным покрытием.

Упражнение 15.5. При калибровке магний-селективного электрода установили, что зависимость разности потенциалов в нём от концентрации магния в контролируемом растворе при комнатной температуре описывается формулой: U=-2,3+29,5\lg c (здесь концентрация выражается в моль/л, а разность потенциалов – в милливольтах).

Вариант 1. Какова концентрация в исследуемом растворе ионов магния, если разность потенциалов между электродами равна – 42 мВ?

Вариант 2. Вычислите разность потенциалов между электродами при исследовании раствора с концентрацией ионов магния 10 ммоль/л.

Вариант 3. Какова разность потенциалов между электродами, если концентрация ионов магния в исследуемом растворе составляет 1,8 моль/л?

Вариант 4. Вычислите концентрацию ионов магния в исследуемом растворе, если измеренная разность потенциалов между электродами составляет +16,7 мВ.

Упражнение 15.6. Нарисуйте структуру газочувствительного потенциометрического сенсора и объясните принцип его действия. В качестве примера укажите, какими должны быть его составные части для реализации:

Вариант 1. Потенциометрического газового сенсора, реагирующего на аммиак.

Вариант 2. Потенциометрического газового сенсора, реагирующего на углекислый газ.

Вариант 3. Потенциометрического газового сенсора, реагирующего на SО_2.

Вариант 4. Потенциометрического газового сенсора, реагирующего на фторводород ( НF ).