Электрохимические методы анализа почв. Щеглов Д.И - 5 стр.

UptoLike

5
γС . Коэффициент активности γ (ипсилон) всегда меньше единицы. И чем
выше концентрация раствора, тем меньше этот коэффициент. При разбав-
лении растворов активность ионов возрастает, а коэффициент активности
стремится к 1. В сильноразбавленных растворах активность равна концен-
трации. Таким образом, потенциометрия определяет не концентрацию ио-
нов, а их активность . Если раньше в этом видели большой недостаток, то
сегодня, наоборот, большое преимущество . Дело в том, что почва обычно
всегда содержит широкий набор растворенных органических и минераль -
ных веществ при весьма изменчивой влажности . В то же время, различные
компоненты твердой фазы почвы несут как положительные , так и отрица -
тельные заряды. К тому же , почвенные растворы помещены в тонких по -
рах-капилярах и сомкнутых трещинах, где сильно выражен пристенный
эффект. В таких условиях активность ионов почвенного раствора может
значительно отличаться от его концентрации. Поэтому для оценки реаль -
ных эдафических свойств почв особое значение приобретает не столько
концентрация ионов, сколько их активность .
2.2. Принцип методов. Как известно из курса физической химии, ес-
ли в водный раствор поместить любой металлический предмет, гвоздь, на -
пример, то почти мгновенно на границе раздела твердой поверхности ме-
талла и жидким раствором возникает разность потенциала . Спрашивается,
откуда берётся электрический заряд? Все дело в том, что многие молеку-
лы, ионы и электроны переходят из нашего металлического стержня в рас-
твор. В противоположность этому, некоторая часть растворенных компо -
нентов оседает на поверхности металла . В том случае, если сумма заряда
мигрировавших и осевших ионов будет одинакова , электростатического
потенциала между стержнем и раствором не возникнет. Однако сродство
ионов разных элементов с раствором и металлом различно . Одни ионы бу-
дут чуждаться стержня, избегать и легко покидать его . Другие, напротив,
тяготеть к нему и охотно осаждаться на его поверхности . Количество по -
кинувших стержень и осевших на нем ионов редко бывает равно между
собой. Поэтому на границе раздела металла и раствора обычно появляется
электрический потенциал. Таким образом, разность потенциала на рубеже
раздела «стержень-раствор» возникает: 1- если между ними происходит
обмен заряженными ионами и 2- если сумма заряда мигрировавших в рас-
твор ионов не будет равна общему заряду тех ионов, которые покинули
раствор и осели на стержне . Как показывают наблюдения, оба эти условия,
как правило , срабатывают и чаще всего между любым предметом в почве в
т. ч. живыми объектами (корнями, микробами, личинками и т. д.) и поч-
венной массой существует разность потенциала .
Вполне очевидно , что способность нашего стержня-электрода отда -
вать одни и принимать на своей поверхности другие ионы не безгранична.
При достижении определенного потенциала между электродом и раство -
ром наступает электростатистическая равноценность обмена ионами. Ина -
че говоря, каждый вновь прибывший на электрод ион тут же компенсиру-
ется другим, равным по заряду и знаку, ионом, который синхронно поки -
дает стержень. В итоге наступает электродинамическое равновесие . Из
                                               5
γС . Ко эффи ци е нт а кти вно сти γ (и пси ло н) все гда м е ньше е ди ни цы. И че м
выше ко нце нтр а ци я р а ство р а , те м м е ньше это тко эффи ци е нт. Пр и р а зб а в-
ле ни и р а ство р о в а кти вно сть и о но в во зр а ста е т, а ко эффи ци е нта кти вно сти
стр е м и тся к 1. В си льно р а зб а вле нных р а ство р а х а кти вно сть р а вна ко нце н-
тр а ци и . Та ки м о б р а зо м , по те нци о м е тр и я о пр е де ляе тне ко нце нтр а ци ю и о -
но в, а и х а кти вно сть. Е сли р а ньше в это м ви де ли б о льшо й не до ста то к, то
се го дня, на о б о р о т, б о льшо е пр е и м уще ство . Де ло в то м , что по чва о б ычно
все гда со де р ж и тши р о ки й на б о р р а ство р е нных о р га ни че ски х и м и не р а ль-
ных ве ще ств пр и ве сьм а и зм е нчи во й вла ж но сти . В то ж е вр е м я, р а зли чные
ко м по не нты тве р до й фа зы по чвы не сутка к по ло ж и те льные , та к и о тр и ца -
те льные за р яды. К то м у ж е , по чве нные р а ство р ы по м е ще ны в то нки х по -
р а х-ка пи ляр а х и со м кнутых тр е щи на х, где си льно выр а ж е н пр и сте нный
эффе кт. В та ки х усло ви ях а кти вно сть и о но в по чве нно го р а ство р а м о ж е т
зна чи те льно о тли ча ться о те го ко нце нтр а ци и . По это м у для о це нки р е а ль-
ных эда фи че ски х сво йств по чв о со б о е зна че ни е пр и о б р е та е т не сто лько
ко нце нтр а ци я и о но в, ско лько и ха кти вно сть.
        2.2. П ри н ци п мет одов. Ка к и зве стно и з кур са фи зи че ско й хи м и и , е с-
ли в во дный р а ство р по м е сти ть лю б о й м е та лли че ски й пр е дм е т, гво здь, на -
пр и м е р , то по чти м гно ве нно на гр а ни це р а зде ла тве р до й по ве р хно сти м е -
та лла и ж и дки м р а ство р о м во зни ка е тр а зно сть по те нци а ла . Спр а ши ва е тся,
о ткуда б е р ё тся эле ктр и че ски й за р яд? В се де ло в то м , что м но ги е м о ле ку-
лы, и о ныи эле ктр о ны пе р е хо дяти з на ше го м е та лли че ско го сте р ж ня в р а с-
тво р . В пр о ти во по ло ж но сть это м у, не ко то р а я ча сть р а ство р е нных ко м по -
не нто в о се да е тна по ве р хно сти м е та лла . В то м случа е , е сли сум м а за р яда
м и гр и р о ва вши х и о се вши х и о но в б уде т о ди на ко ва , эле ктр о ста ти че ско го
по те нци а ла м е ж ду сте р ж не м и р а ство р о м не во зни кне т. О дна ко ср о дство
и о но в р а зных эле м е нто в с р а ство р о м и м е та лло м р а зли чно . О дни и о ны б у-
дутчуж да ться сте р ж ня, и зб е га ть и ле гко по ки да ть е го . Др уги е , на пр о ти в,
тяго те ть к не м у и о хо тно о са ж да ться на е го по ве р хно сти . Ко ли че ство по -
ки нувши х сте р ж е нь и о се вши х на не м и о но в р е дко б ыва е т р а вно м е ж ду
со б о й. По это м у на гр а ни це р а зде ла м е та лла и р а ство р а о б ычно по являе тся
эле ктр и че ски й по те нци а л. Т а ки м о б р а зо м , р а зно сть по те нци а ла на р уб е ж е
р а зде ла « сте р ж е нь-р а ство р » во зни ка е т: 1- е сли м е ж ду ни м и пр о и схо ди т
о б м е н за р яж е нным и и о на м и и 2- е сли сум м а за р яда м и гр и р о ва вши х в р а с-
тво р и о но в не б уде т р а вна о б ще м у за р яду те х и о но в, ко то р ые по ки нули
р а ство р и о се ли на сте р ж не . Ка к по ка зыва ю тна б лю де ни я, о б а эти усло ви я,
ка к пр а ви ло , ср а б а тыва ю ти ча ще все го м е ж ду лю б ым пр е дм е то м в по чве в
т. ч. ж и вым и о б ъе кта м и (ко р ням и , м и кр о б а м и , ли чи нка м и и т. д.) и по ч-
ве нно й м а ссо й суще ствуе тр а зно сть по те нци а ла .
        В по лне о че ви дно , что спо со б но сть на ше го сте р ж ня-эле ктр о да о тда -
ва ть о дни и пр и ни м а ть на сво е й по ве р хно сти др уги е и о ны не б е згр а ни чна .
Пр и до сти ж е ни и о пр е де ле нно го по те нци а ла м е ж ду эле ктр о до м и р а ство -
р о м на ступа е тэле ктр о ста ти сти че ска я р а вно це нно сть о б м е на и о на м и . И на -
че го во р я, ка ж дый вно вь пр и б ывши й на эле ктр о д и о н тутж е ко м пе нси р у-
е тся др уги м , р а вным по за р яду и зна ку, и о но м , ко то р ый си нхр о нно по ки -
да е т сте р ж е нь. В и то ге на ступа е т эле ктр о ди на м и че ско е р а вно ве си е . И з