L'électrode de verre

[invite0edc7e0a]

Bonjour,

j'ai du mal à comprendre le fonctionnement d'une électrode de verre.

Je comprends qu'en (1), le verre spécial qui permet une échange de H⁺ entre l'extérieure et l'intérieure (par intermédiaire de porteurs Na⁺) crée une déséquilibre locale, et on observe la formation d'un potentiel de membrane. On peut donc trouver le Ph extérieure par la formule:

différence de potentiel(dU)= 0,06 (pH_interne - pH_externe)

Je pensais que, comme on connait le pH interne, et que l'on peut mesurer dU par l'électrode (4), on pouvait donc calculer le pH externe.

Mais ensuite, on me dit dans mes notes que la différence de potentiel mesurée aux bornes de l'électrode vaut dE = E₍₄₎ + dU -E₍₆₎.

Je ne comprends pas d'où vient cette formule, ou la raison de la présence de l'électrode (6) et la vanne (7). Quelqu’un pourrait-il m’éclairer ?

Merci bien.
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[moco]

L'électrode de verre est formée d'un long tube fin terminé par un bulbe et rempli d'une solution de HCl assez concentré, dans laquelle trempe un fil d'argent. Le verre de cette électrode est très mince, et il est d'une composition qui laisse légèrement passer les ions H+ (et aucun autre ion). Quand tu trempes ce bulbe de verre dans une solution acide diluée, les ions H+ ont spontanément tendance à passer de la zone concentrée de l'intérieur vers l'extérieur. Mais ils ne peuvent pas le faire, car ils sont retenus par les ions Cl- qui eux doivent rester dans le bulbe. Quelques ions H+ passent dans l'eau extérieure, mais cela s'arrête vite. les autres sont retenus.

On trouve le moyen d'autoriser ce passage de ions H+ par une astuce. On trempe le fil d'argent central dans le dit tube central. Car l'argent réagit avec les ions Cl- en excès. Il se forme du chlorure d'argent AgCl insoluble, et un électron est créé dans l'aventure. Cet électron va dans le fil d'argent, traverse un ampèremètre ou un voltmètre, et finit sa trajectoire dans une sorte de manchon qui entoure l'électrode première. Ce manchon et rempli d'une solution neutre de KCl, et un fil d'argent recouvert au préalable de AgCl trempe dans cette solution. Cette électrode extérieure ressemble comme une soeur à la première, sauf que la solution n'est pas acide. Revenons à notre électron en ballade. Quand il arrive dans l'électrode extérieure, il produit exactement la même réaction que celle qui l'a créée : il réagit avec AgCl, et produit un atome d'argent neutre Ag et un ion Cl- qui passe en solution. Cet ion Cl- est attiré par les rares ions H+ qui ont traversé la membrane de verre de la première électrode. Il faut lui donner la possibilité de passer pour rejoindre ces H+. C'est pour cela qu'on perce la paroi de verre du manchon par un tout petit trou bouché par une paroi poreuse de céramique. Cela permet aux ions de passer, si quelque chose les attire. mais cela empêche le liquide de l'électrode de se vider. On réalise une sorte de pile assez médiocre.

La boucle est bouclée. Le courant peut se maintenir. Il est très faible, et difficile à mesurer. Il est plus facile de mesurer la tension entre les deux électrodes. Et, ô miracle, on constate que la tension est égale à E = constante + 0.059 pH(ext), si la solution intérieure est HCl 1 M. Si la solution intérieure n'est pas 1 M, la tension vaut : E = constante + 0.059 [pH(ext) - pH(int)].

La constante de la formule dépend de la qualité de la membrane de verre que doivent traverser les ions H+. Et enfin, il faut savoir que ce facteur 0.059 n'est pas toujours le même. D'une électrode à l'autre, il peut varier de 0.058 ou 0.060. Il faut donc étalonner une électrode de verre.