Glass electrode
شیشے کا الیکٹروڈ ایک قسم کا آئن انتخابی الیکٹروڈ ہے جو ڈوپڈ شیشے کی جھلی سے بنا ہوتا ہے جو کسی مخصوص آئن کے لیے حساس ہوتا ہے۔ آئن سلیکٹو گلاس الیکٹروڈز کا سب سے عام استعمال پی ایچ کی پیمائش کے لیے ہے۔ پی ایچ الیکٹروڈ شیشے کے الیکٹروڈ کی ایک مثال ہے جو ہائیڈروجن آئنوں کے لیے حساس ہے۔ شیشے کے الیکٹروڈ کیمیائی تجزیہ اور فزیکو کیمیکل اسٹڈیز کے آلات میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ شیشے کے الیکٹروڈ کا وولٹیج، کچھ حوالہ قدر سے متعلق، ایک مخصوص قسم کے آئنوں کی سرگرمی میں ہونے والی تبدیلیوں کے لیے حساس ہوتا ہے۔ شیشے کے الیکٹروڈ (جی ای) کے پہلے مطالعے میں الکلی دھاتی آئنوں کے اثرات کی وجہ سے میڈیم کی تیزابیت (پی ایچ) کو تبدیل کرنے کے لیے مختلف شیشوں کی مختلف حساسیت پائی گئی۔ 1906 میں ایرکا کریمر کے والد ایم کریمر نے طے کیا کہ شیشے کی جھلی کے مخالف سمتوں پر واقع سیال کے حصوں کے درمیان پیدا ہونے والی برقی صلاحیت تیزاب (ہائیڈروجن آئن کے ارتکاز) کے ارتکاز کے متناسب ہے۔ 1909 میں، ایس پی ایل سورینسن نے پی ایچ کا تصور متعارف کرایا، اور اسی سال ایف ہیبر اور زیڈ کلیمینسیویکس نے کارلسروہی میں سوسائٹی آف کیمسٹری میں شیشے کے الیکٹروڈ پر اپنی تحقیق کے نتائج کی اطلاع دی۔ 1922 میں، ڈبلیو ایس ہیوز نے دکھایا کہ الکلی-سلیکیٹ جی ای ہائیڈروجن الیکٹروڈ سے ملتے جلتے ہیں، جو H + کے حوالے سے ریورسیبل ہیں۔ 1925 میں، پی۔ ایم۔ ٹوکی کیریج نے خون کے نمونوں کے تجزیے کے لیے پہلا شیشے کا الیکٹروڈ تیار کیا اور شیشے کی اعلی مزاحمت (50-150 ایم او ایم) جیسے آلات کے ساتھ کچھ عملی مسائل کو اجاگر کیا۔ اپنی پی ایچ ڈی کے دوران، کیریج نے چھوٹے شیشے کا الیکٹروڈ تیار کیا، جس نے سرخ گرمی پر پلاٹینم کلورائد کے ساتھ پلاٹینم کا علاج کرتے ہوئے گرمی کے ذریعے آلے کے سطح کے رقبے کو زیادہ سے زیادہ کیا، اس طرح ایک بہت بڑے سگنل کو فعال کیا۔ اس کا ڈیزائن آج استعمال ہونے والے شیشے کے بہت سے الیکٹروڈ کا پیشرو تھا۔ شیشے کے الیکٹروڈ عام طور پر پی ایچ پیمائش کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ لیتھیم، سوڈیم، امونیم اور دیگر آئنوں کے ارتکاز کے تعین کے لیے استعمال ہونے والے خصوصی آئن حساس شیشے کے الیکٹروڈ بھی ہیں۔ شیشے کے الیکٹروڈ کا استعمال وسیع پیمانے پر ایپلی کیشنز میں کیا گیا ہے جن میں خالص تحقیق، صنعتی عمل کا کنٹرول، کھانے اور کاسمیٹکس کا تجزیہ، ماحولیاتی اشارے کی پیمائش، اور مائیکرو الیکٹروڈ پیمائش جیسے سیل جھلی کی برقی صلاحیت اور مٹی کی تیزابیت شامل ہیں۔ اقسام تقریبا تمام تجارتی الیکٹروڈ واحد چارج شدہ آئنوں کا جواب دیتے ہیں، جیسے H +، Na +، Ag +۔ سب سے عام شیشے کا الیکٹروڈ پی ایچ-الیکٹروڈ ہے۔ صرف چند چالکوجینائڈ گلاس الیکٹروڈ ڈبل چارجڈ آئنوں کے لیے حساس ہوتے ہیں، جیسے Pb2 +، Cd2 + اور کچھ دیگر۔ شیشے کی تشکیل کے دو اہم نظام ہیں: سلکان ڈائی آکسائیڈ (SiO2) کے سالماتی نیٹ ورک پر مبنی سلیکیٹ میٹرکس جس میں دیگر دھاتی آکسائڈز، جیسے Na، K، Li، Al، B، Ca، وغیرہ شامل ہیں۔ اور اے ایس ایس، اے ایس ایس ای، اے ایس ٹی ای کے مالیکیولر نیٹ ورک پر مبنی چالکوجینائڈ میٹرکس۔ آئنوں کی مداخلت شیشے کی جھلی کی آئن کے تبادلے کی نوعیت کی وجہ سے، کچھ دوسرے آئنوں کے لیے یہ ممکن ہے کہ وہ شیشے کے آئن کے تبادلے کے مراکز کے ساتھ بیک وقت تعامل کریں اور پی ایچ یا دیگر الیکٹروڈ افعال پر ناپی گئی الیکٹروڈ صلاحیت کے لکیری انحصار کو مسخ کریں۔ بعض صورتوں میں الیکٹروڈ فنکشن کو ایک آئن سے دوسرے آئن میں تبدیل کرنا ممکن ہے۔ مثال کے طور پر، کچھ سلیکیٹ پی پی این اے الیکٹروڈز کو سلور سالٹ کے محلول میں بھگو کر پی اے جی فنکشن میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ مداخلت کے اثرات کو عام طور پر نیم تجرباتی نکولسکی-شولٹز-آئزن مین مساوات (جسے نکولسکی-شولٹز-آئزن مین مساوات بھی کہا جاتا ہے) کے ذریعے بیان کیا جاتا ہے، جو نرنسٹ مساوات کی توسیع ہے۔ یہ اس طرح دیا جاتا ہے جہاں E ای ایم ایف ہے، E0 معیاری الیکٹروڈ پوٹینشل، z آئنک ویلینسی بشمول علامت، a سرگرمی، i دلچسپی کا آئن، j مداخلت کرنے والے آئن اور کیج انتخابی گتانک ہے۔ سلیکٹیویٹی گتانک جتنا چھوٹا ہوگا، جے کی مداخلت اتنی ہی کم ہوگی۔ پی ایچ الیکٹروڈ پر Na + کے مداخلت اثر کو دیکھنے کے لیے: پی ایچ گلاس الیکٹروڈ کی رینج مستقل ارتکاز پر پی ایچ رینج کو 3 حصوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: عام الیکٹروڈ فنکشن کا مکمل ادراک، جہاں پوٹینشل پی ایچ پر لکیری طور پر منحصر ہوتا ہے، ہائیڈرونیم کے لیے آئن سلیکٹو الیکٹروڈ کا ادراک کرتا ہے۔ جہاں F فیراڈے کا مستقل ہے (نینسٹ مساوات دیکھیں)۔ الکالی ایرر رینج-ہائیڈروجن آئنوں کے کم ارتکاز پر (پی ایچ کی اعلی اقدار) مداخلت کرنے والی الکالی دھاتوں (جیسے لی، نا، کے) کی شراکت کا موازنہ ہائیڈروجن آئنوں میں سے کسی ایک سے کیا جا سکتا ہے۔ اس صورت حال میں پی ایچ پر پوٹینشل کا انحصار غیر لکیری ہو جاتا ہے۔ اثر عام طور پر پی ایچ> 12 پر، اور لیتھیم یا سوڈیم آئنوں کے 0.1 مول فی لیٹر یا اس سے زیادہ کے ارتکاز پر نمایاں ہوتا ہے۔ پوٹاشیم آئن عام طور پر سوڈیم آئنوں کے مقابلے میں کم غلطی کا سبب بنتے ہیں۔ تیزابیت کی غلطی کی حد-ہائیڈروجن آئنوں کے بہت زیادہ ارتکاز (پی ایچ کی کم اقدار) پر پی ایچ پر الیکٹروڈ کا انحصار غیر لکیری ہو جاتا ہے اور محلول میں آئنوں کا اثر بھی نمایاں ہو جاتا ہے۔ یہ اثرات عام طور پر پی ایچ <-1 پر نمایاں ہو جاتے ہیں۔ انتہائی پی ایچ کی حدود میں کام کرنے کے لیے خصوصی الیکٹروڈ موجود ہیں۔ تعمیر ایک عام جدید پی ایچ تحقیقات ایک مجموعہ الیکٹروڈ ہے، جو شیشے اور حوالہ الیکٹروڈ دونوں کو ایک جسم میں جوڑتا ہے۔ مجموعہ الیکٹروڈ مندرجہ ذیل حصوں پر مشتمل ہوتا ہے (ڈرائنگ دیکھیں): الیکٹروڈ کا ایک سینسنگ حصہ، ایک مخصوص شیشے کے اندرونی الیکٹروڈ سے بنا بلب، عام طور پر سلور کلورائڈ الیکٹروڈ یا کیلومیل الیکٹروڈ اندرونی حل، عام طور پر پی ایچ کلورائڈ الیکٹروڈ کا استعمال کرتے وقت پی ایچ الیکٹروڈ کے لیے 0.1 مول/ایل کے سی ایل کا پی ایچ = 7 بفرڈ حل یا پی ایم الیکٹروڈ کے لیے 0.1 مول/ایل ایم سی ایل، گلاس الیکٹروڈ ریفرنس الیکٹروڈ کے اندر اے جی سی ایل کی ایک چھوٹی سی مقدار تیز ہو سکتی ہے، عام طور پر 2 حوالہ اندرونی حل کی طرح ہی، عام طور پر مطالعہ شدہ حل کے ساتھ 3.0 مول/ایل کے سی ایل جنکشن، عام طور پر سیرامکس یا کیپلری سے ایسبیسٹس یا کوارٹز فائبر کے ساتھ بنایا جاتا ہے۔ الیکٹروڈ کا جسم، جو غیر موصل شیشے یا پلاسٹک سے بنا ہے۔ پی ایچ الیکٹروڈ غبارے کا نچلا حصہ گول پتلی شیشے کے بلب میں نکلتا ہے۔ پی ایچ الیکٹروڈ کو ٹیوب کے اندر ایک ٹیوب کے طور پر سب سے بہتر سمجھا جاتا ہے۔ اندرونی ٹیوب میں ایک غیر متغیر 1 × 10−7 مول/ایل ایچ سی ایل حل ہوتا ہے۔ اندرونی ٹیوب کے اندر بھی حوالہ تحقیقات کا کیتھوڈ ٹرمینس ہوتا ہے۔ انوڈک ٹرمینس اندرونی ٹیوب کے باہر کے ارد گرد خود کو لپیٹ لیتا ہے اور اسی طرح کے حوالہ تحقیقات کے ساتھ ختم ہوتا ہے جیسا کہ اندرونی ٹیوب کے اندر تھا۔ یہ کے سی ایل کے حوالہ محلول سے بھرا ہوا ہے اور پی ایچ تحقیقات کے باہر کے محلول سے ایک سوراخ دار پلگ کے ذریعے رابطہ رکھتا ہے جو نمک پل کے طور پر کام کرتا ہے۔ گالوینک سیل اسکیمیٹک نمائندگی یہ سیکشن دو الگ الگ قسم کے الیکٹروڈ کے کام کو ایک یونٹ کے طور پر بیان کرتا ہے جو شیشے کے الیکٹروڈ اور حوالہ الیکٹروڈ دونوں کو ایک جسم میں جوڑتا ہے۔ یہ کچھ وضاحت کے لائق ہے۔ یہ آلہ بنیادی طور پر ایک جستی خلیہ ہے جسے منصوبہ بند طور پر اس طرح پیش کیا جا سکتا ہے: شیشے کا الیکٹروڈ۔۔ حوالہ حل۔۔ ٹیسٹ حل۔۔ شیشے کا الیکٹروڈ۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔ دوسرے لفظوں میں، شیشے کی جھلی اور سیرامک جنکشن دونوں ایک ہی متعلقہ الیکٹروڈ (اشارے (سینسنگ) الیکٹروڈ یا حوالہ الیکٹروڈ) میں ایک ہی متعلقہ جگہ پر قابض ہیں۔ ڈبل "پائپ کی علامت" (| |) ایک پھیلی ہوئی رکاوٹ کی نشاندہی کرتا ہے جو (شیشے کی جھلی)، یا سست (سیرامک جنکشن)، مختلف حلوں کے اختلاط کو روکتا ہے۔ بائیں اور دائیں طرف ایک ہی الیکٹروڈ کا استعمال کرتے ہوئے، انٹرفیس پر پیدا ہونے والی کوئی بھی صلاحیت ایک دوسرے کو منسوخ کر دیتی ہے (اصولی طور پر)، جس کے نتیجے میں سسٹم وولٹیج صرف شیشے کی جھلی اور ٹیسٹ حل کے تعامل پر منحصر ہوتا ہے۔ الیکٹروڈ کا پیمائش کرنے والا حصہ، نیچے کا شیشے کا بلب، ہائیڈریٹڈ جیل کی ~ 10 این ایم پرت کے ساتھ اندر اور باہر دونوں طرف لیپت ہوتا ہے۔ ان دونوں تہوں کو خشک شیشے کی ایک پرت سے الگ کیا جاتا ہے۔ سلیکا شیشے کی ساخت (یعنی اس کی جوہری ساخت کی تشکیل) کی شکل ہوتی ہے تاکہ یہ Na + آئنوں کو کچھ نقل و حرکت کی اجازت دے۔ ہائیڈریٹڈ جیل میں دھاتی کیٹیشن (Na +) شیشے سے باہر نکل کر محلول میں پھیل جاتے ہیں جبکہ محلول سے H + ہائیڈریٹڈ جیل میں پھیل سکتا ہے۔ یہ ہائیڈریٹڈ جیل ہے جو پی ایچ الیکٹروڈ کو آئن سلیکٹو الیکٹروڈ بناتا ہے۔ H + پی ایچ الیکٹروڈ کی شیشے کی جھلی سے نہیں گزرتا، یہ Na + ہے جو گزرتا ہے اور آزاد توانائی میں تبدیلی کا باعث بنتا ہے۔ جب کوئی آئن سرگرمی کے کسی علاقے سے سرگرمی کے دوسرے علاقے میں پھیلتا ہے، تو ایک آزاد توانائی کی تبدیلی ہوتی ہے اور یہی پی ایچ میٹر دراصل پیمائش کرتا ہے۔ ہائیڈریٹڈ جیل جھلی Na + ٹرانسپورٹ کے ذریعے جڑی ہوتی ہے اور اس طرح جھلی کے باہر H + کا ارتکاز Na + کے ذریعے جھلی کے اندر 'ریلے' کیا جاتا ہے۔ تمام شیشے کے پی ایچ الیکٹروڈ 50 سے 500 ایم او ایم تک انتہائی اعلی برقی مزاحمت رکھتے ہیں۔ لہذا، شیشے کے الیکٹروڈ کو صرف پی ایچ میٹر جیسے اعلی ان پٹ-امپیڈینس پیمائش کے آلے کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے، یا، زیادہ عام طور پر، ایک اعلی ان پٹ-امپیڈینس وولٹ میٹر جسے الیکٹرومیٹر کہا جاتا ہے۔ حدود شیشے کے الیکٹروڈ کی تعمیر کی نوعیت کی وجہ سے اس کی کچھ موروثی حدود ہیں۔ ایسڈ اور الکلائن کی غلطیوں پر اوپر بحث کی گئی ہے۔ شیشے/مائع انٹرفیس پر موجود غیر متناسب صلاحیتوں کے وجود سے ایک اہم حد کا نتیجہ نکلتا ہے۔ ان مظاہر کے وجود کا مطلب یہ ہے کہ شیشے کے الیکٹروڈ کو استعمال سے پہلے ہمیشہ انشانکن کیا جانا چاہیے۔ انشانکن کے ایک عام طریقہ میں معیاری بفر حل کا استعمال شامل ہے۔ اس کے علاوہ، اندرونی محلول کے اندر اور باہر پھیلنے کی وجہ سے آہستہ آہستہ خرابی ہوتی ہے۔ ان اثرات کو ماسک کیا جاتا ہے جب الیکٹروڈ کو بفر حل کے خلاف انشانکن کیا جاتا ہے لیکن مثالی ردعمل سے انحراف آسانی سے گرین پلاٹ کے ذریعے مشاہدہ کیا جاتا ہے۔ عام طور پر، الیکٹروڈ کے ردعمل کی ڈھلوان مہینوں کی مدت میں کم ہوتی جاتی ہے۔ پیمائش کے درمیان کسی بھی شیشے اور جھلی کے الیکٹروڈ کو اس کے اپنے آئن کے محلول میں رکھنا چاہیے۔ شیشے کی جھلی کو خشک ہونے سے روکنا ضروری ہے کیونکہ کارکردگی کا انحصار ہائیڈریٹڈ پرت کے وجود پر ہوتا ہے، جو آہستہ آہستہ بنتی ہے۔ پوٹینٹیومیٹری آئن سلیکٹو الیکٹروڈز آئی ایس ایف ای ٹی پی ایچ الیکٹروڈ چالکوجینائڈ گلاس کوئن ہائیڈرون الیکٹروڈ سالڈ اسٹیٹ الیکٹروڈ حوالہ جات ای پی نیکولسکی، ایم ایم شولٹز، اور دیگر، ویسٹن بھی دیکھیں۔ لیننگر۔ یونیورسٹی۔، سر۔ فیز۔ میں کھم۔، 18، نہیں۔ 4، 73-186 (1963) (مضامین کا یہ سلسلہ الیکٹروڈ کی خصوصیات اور مختلف قسم کے شیشوں کے کیمیائی استحکام پر شیشے کی ساخت کو تبدیل کرنے کے اثرات پر روسی کام کا خلاصہ پیش کرتا ہے) بیرونی روابط پی ایچ الیکٹروڈ عملی/نظریاتی معلومات ٹائٹریشن شیشے کے الیکٹروڈ اور پی ایچ حساب کے ساتھ-فری ویئر الیکٹروڈ شیشے کی ایپلی کیشنز