Принципы их действия основаны на самых различных электрохимических процессах, сопровождаемых электрооптическими эффектами: тут и электроосаждение металлов, и электрохимическое выращивание интерференционных пленок, когда реализуемый цвет определяется толщиной пленки окисла на металле, и изменение окраски при электрохимическом окислении или восстановлении ионов металла с переменной валентностью, и изменение окраски раствора органического вещества в результате электрохимического восстановления или окисления другого вещества, тоже находящегося в растворе.
Используются в приборах и электрокинетические явления. Акселерометры, например, основаны на известном нам электроосмосе, а некоторые дисплеи — входные устройства отображения информации, с которыми мы 128
встречаемся ежедневно, глядя на электронные часы, спортивные табло или светящиеся рекламы,— на электрофорезе. В дисплее заряженные частицы белого пигмента переносятся под действием электрического поля в окрашенной жидкой неводной среде и фиксируются на прозрачном электроде, который после этого выглядит белым на темном фоне окружающей жидкости. Недалеко то время, когда электрохимические индикаторы будут использоваться в качестве цветных телевизионных и дисплейных экранов.
Разработкой и теорией построения электрохимических преобразователей информации занимается новая область науки и техники — молекулярная электроника.
Электричество живых клеток
Естественно, что точные количественные законы электролиза Фарадея послужили основой для создания новых методов анализа, столь необходимых современной химии: ведь прежде чем использовать то или иное вещество на практике, надо выяснить его химический состав и свойства.
По количеству выделившегося при электролизе вещества можно установить суммарное количество электричества. И наоборот, по количеству протекшего электричества можно определить содержание веществ в растворе, толщину гальванических покрытий, окисных пленок и тому подобное. Поскольку потенциалы большинства электродных реакций известны, какие вещества содержатся в растворе определяют и по величине потенциала, при котором протекает реакция.
Кулонометрическим анализом с применением различных кулонметров — приборов для определения количества электричества по выделившемуся количеству ртути, серебра, меди, чаще всего пользуются для определения тяжелых металлов в продуктах и веществах. По существу, такие приборы представляют собой усовершенствованный вид вольтаметров Фарадея. Есть и такая операция «кулонометрическое титрование». Оно заключается в том, что электролитически генерируется реактив, вступающий во взаимодействие с определенным веществом. По количеству электричества, затраченного на титрование вещества, судят о его концентрации.
Известны и другие методы, основанные на электролизе
(например, гравиметрический электроанализ) и используемые для количественного определения или разделения металлов или для извлечения и концентрирования следов металлов.
Если же надо определить небольшое количество вещества, в ход идет полярографический анализ.
В заводских и институтских лабораториях чаще всего прибегают к титрометрическим объемным методам анализа. Количество вещества определяют по величине добавленного реактива, который нейтрализуется, окисляет, восстанавливает или осаждает исследуемое вещество до достижения момента эквивалентности — так называемой точки титрования. Ее находят при помощи подходящего индикатора или инструментально. В последнем случае конечная точка титрования обнаруживает себя по резкому изменению тока при определенном потенциале электрода, по изменению электропроводности раствора или по изменению потенциала. Разработаны самые различные приборы, многие из них действуют автоматически.
Химикам очень часто требуется контролировать концентрацию ионов водорода, обусловливающую активность или кислотность растворов. В таком контроле возникает нужда, когда ведется постоянное наблюдение за процессами в химической, пищевой и многих других отраслях промышленности. Для этих целей служат потенциометры с ионоселективными электродами разнообразной конструкции.