prosze o pomoc w rozwiązaniu zadania:
wapniowa elektroda jonoselektywna wykazuje potencjał standardowy równy 30mV, potencjał tej elektrody w roztworze 0,1 mol/l jonów Ca2+ wynosi 80,04 mV, natomiast w roztworze o steżeniu 0,01 mol/l wynosi 127,5 mV. wyznacz czułość elektrody i oceń czy jest ona zgodna z wartością teoretyczną??

Bardzo chętnie bym pomógł, ale nie umiem nigdzie znaleźć wzorów opisujących takie elektrody jonoselektywne. Jakbyś zarzuciła wzorem, to będę mógł udzielić pełnej odpowiedzi

chemik10 - elektrodą jonoselektywną, selektywną dla jonów H+ jest elektroda pH-metryczna którą można opisać za pomocą wzoru Nernsta



E - potencjał elektrody jonoselektywnej,
R - stała gazowa,
T - temperatura bezwzględna,
z - liczba ładunków elementarnych jonu,
F - stała Faradaya,
a - aktywność jonu,
ln - symbol logarytmu naturalnego.

a za aktywność można przyjąć stężenie jonu

może to Ci pomoże w obliczeniach dalszych - bo ja jakoś nie mam głowy

Równanie Nernsta

E=E(St)+(RT/zF)*ln(1/[Ca2+])

inna sprawa że potencjały się zgadzają z teorią dopiero w temp ...509 K !

Gdyby to było zwykłe ogniwo redox to równanie nernsta może i by coś znaczyło. To jest raczej elektroda, której potencjał zależy od różnicy stężeń pomiędzy r-rem i jakimś elektrolitem tego samego jonu - zupełnie jak w organizmach żywych. Kombinowałen na różne sposoby - zależność jest logarytmiczna, ale nie zgadza się stała przy logarytmie. Gdyby to było takie proste...
Mógłbym już odpowiedzieć na wszystkie pytania, ale najpierw wolę narysować krzywą teoretyczną.

Skoro dziewczyna ma takie zadanie, to zapewne ma też dostęp do teorii z nim związanej.

Ano dlatego mamy tutaj stałą w równaniu Nernsta z przeciwnym znakiem Przeważnie siedzi w tym jeszcze parametr na przepuszczalność jonową, ale skoro nie został podany przyjmujemy 1 (czyli elektroda bezpośrednio w kontakcie z r-rem jonu, co brzmi dziwnie...).

Ważne że zależność jest, tak jak mówisz, logarytmiczna - z teorią się to zgadza, a że elektroda zapewne jest w banieczce (szklanej bądź wykonanej z soli) to już inna sprawa...

Oczywiście można pobawić się w rozwiązywanie równań Ficka i wyprowadzić sobie jak powinna wyglądać stała przy logarytmie, w zależności od tego jaką sobie założymy elektrodę, ale...

Słuchaj, ale to problem obliczyć, że ten współczynnik mieści się w granicach 50-45, czy zauważyć, że potencjał jest proporcjonalny do -log([Ca2+]), przy czym raczej bym był blisko 46-45, gdyż tyle mniej więcej obserwuje się przy przeskoku z 0,1 do 0,01 molowego r-ru. Co ważne - ten współczynnik wpływa na czułość metody.
Dobrze zatem. Trzeba pamiętać, ze potencjał 30 mV jest punktem na teoretycznej prostej.

Można się spodziewać, że prosta wyznaczana przez dwa pomiary nie będzie doskonale prostoliniowa w swoim przebiegu i wyniki rzeczywiste nie będą zgodne z teoretycznymi. Czułość metody będzie zgodna z teorią dla dużych rozcieńczeń <0,01 mol/dm3, dla r-rów bardziej stężonych >=0,01 mol/dm3 zaobserwujemy wyraźne odchylenia.
Ponieważ w miarę wzrostu stężenia obserwuje się malenie współczynników aktywności (chociaż r-ry bardziej stężone <<rzędu 1mol/dm3>> znów wykazują wzrost współczynników), r-ry bardziej stężone wykazywać będą zawyżone wartości potencjału elektrody - względem teorii - (tak, jakby stężenie Ca2+ było mniejsze). Czułość metody względem log([Ca2+]) rośnie w miarę rozcieńczania roztworu.

Czułość metody wyznaczymy z tych dwu punktów. Zacznijmy od tego, że E jest funkcją log([Ca2+]), zatem

E(log([Ca2+]) = E0 - ax

a = współczynnik kierunkowy prostej, który wyznacza czułość.
a w metodzie wynosi 127,5 - 80,04 = 47,5 mV co oznacza, że zmiana szukanej o jednostkę (dziesięciokrotna zmiana stężenia) powoduje różnicę w pomiarach wynoszacą 47,5 mV.

No dobra, ale dlaczego względem log([Ca2+]), a nie względem [Ca2+]? Otóż funkcja tego typu jest liniowa i posiada tzw. współczynnik kierunkowy, gdyby jednak opisać zależność w skali względem [Ca2+], to uzyskalibyśmy odwrócony wykres funkcji logarytmicznej, wtedy czułość możemy wyznaczyć tylko w określonym punkcie lub bardzo małym przedziale. Przy okazji, tak liczona czułość to po prostu wartość pochodnej funkcji w danym punkcie, gdyż czułość to wsp. kierunkowy stycznej do wykresu, a że styczna do prostej i ta prosta się pokrywają, to wcale się o niej nie wspomina. W przedziale to będzie wsp. kierunkowy siecznej.