МЕМБРАННИЙ ПОТЕНЦІАЛ

,

різниця електричні. потенціалів між розчинами електролітів a і b, розділених проникною мембраною m: D a b j = j a - j b . В окремому випадку, коли мембрана проникна тільки для певного іона В z в (z B - Зарядове число), загального для розчинів електролітів a і b, М. п. (Іноді його зв. потенціалом Нернста) розраховують по ф-ле:

де F-число Фарадея, R-газова стала, Т-абс. т-ра, B b , B a - активності іона В в розчинах b і a, D a b j B -Стандартний потенціал розподілу іона В, рівний де m

0, b B , m 0, a B -стандартні хім. потенціали іона В в розчинах b і a відповідно. У такій системі М. п. Не залежить від товщини мембрани і її структури, механізму перенесення іона і його рухливості.

В загальному випадку для мембран, проникних для одних сортів іонів і не проникних для інших, при розрахунку М. п. Потрібне введення певних наближень в залежності від товщини мембрани, її складу і будови, а також від механізму перенесення. У разі мембран макро-Скопич. розміру повний М. п. складається з трьох компонентів: двох граничних потенціалів, локалізованих в подвійних електричні. шарах на кордоні мембрана-р-р електролітів, і внутрімембранного, локалізованого в електронейтральних обсязі мембрани. Крім того, при пропущенні електричні.струму через мембрану всередині неї виникає падіння напруги. Зазвичай вважається, що перехід іонів через міжфазну межу відбувається швидко, так що їх розподіл равновесно; утруднений тільки перенесення іонів через обсяг мембрани. Для системи, в якій в фазі a є бінарний електроліт В

+ А - , присутній і в мембрані, а мембрана містить іон R з зарядовим числом z R , що не здатний проникати через міжфазні кордону, граничний потенціал визначається ф-лій Доннана і зв. д о н н а н о в с ь к и м:

Тут c

m R - концентрація іонів R в мембрані, g i - і Р i коеф. активності і розподілу іонів соотв. , Які визначаються співвідношенням Середня активність електроліту

середній коеф. активності

, коеф. розподілу електроліту

Т. обр. , Доннановскій потенціал (2) складається з т. Зв. потенціалу розподілу і члена, що залежить від концентрації непроникаючої іона R; при малому значенні c

m R він зводиться до потенціалу розподілу, а при великому-знаходиться з виразу: При цьому концентрація противоионов А

- в мембрані перестає залежати від коеф . розподілу і міжфазного потенціалу і наближається до граничного значення m A z

R m R , a однойменно заряджені іони майже повністю витісняються з мембрани. Граничний потенціал може виникнути в результаті р-ций комплексоутворення або електронообменной р-ції між окислить. -Відновити. парами, що містяться в розчині і в мембрані. Якщо межфазная межа взагалі не проникна для заряджених частинок, граничний потенціал має електростатіч. природу і виникає в результаті адсорбції зарядів і диполів, а також внаслідок заряджання кордону від зовн.джерела.

Внутрімембранний потенціал має кинетич. природу і визначається переносом іонів через товщу мембрани. У найпростішому випадку при дифузійно-міграц. перенесення бінарного електроліту виникає т. зв. дифузний потенціал (наближення Планка):

де u

А , u B -рухливість іонів в мембрані, m BA (0), m BA (d) -концентрації електроліту в мембрані у лівій і правій міжфазних кордонів відповідно. У разі біол. і бислой-них ліпідних мембран, товщина яких брало настільки мала, що в них взагалі не реалізується область електронейтральності, для знаходження внутрімембранного потенціалу використовують припущення про сталість напруженості електричні. поля (наближення Гольдмана): Т. обр. , М. п. В доннановском випадку знаходять з виразу, складові догрого визначені ф-лами (2) і (3) або (2) і (4): Визначення М. п. Становить інтерес для ионометрии, для біології і медицини в зв'язку з поширеністю мембранних процесів в живих організмах і т. д.

Літ. :

Феттер К., Електрохімічна кінетика, пер. з нім. , М., 1967; Маркін В. С., Чізмаджев Ю. А., Індукований іонний транспорт, М., 1974; Лакшмінараянайах Н., Мембранні електроди, пер. з англ. , Л., 1979; Морф В., Принципи роботи іоноселективних електродів і мембранний транспорт, М., 1985; Маркін B. C., Волков А. Г., «Успіхи хімії», 1988, т. 57, № 12, с. 1963-89; Lakshminarayanaiah N., Transport phenomena in membranes, N. Y. -L. , 1969.

Ю. А. Чізмаджев. Хімічна енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія. Під ред. І. Л. Кнунянц. 1988.