stringtranslate.com

Ионоселективный электрод

Ионоселективный электрод ( ИСЭ ) , также известный как специфический ионный электрод ( СИИ ), представляет собой простое мембранное потенциометрическое устройство, которое измеряет активность ионов в растворе. [1] Это преобразователь (или датчик ), который преобразует изменение концентрации определенного иона, растворенного в растворе, в электрический потенциал . ИСЭ — это тип сенсорного устройства, которое воспринимает изменения сигнала на основе окружающей среды с течением времени. Это устройство будет иметь входной сигнал, свойство, которое мы хотим количественно оценить, и выходной сигнал, количество, которое мы можем зарегистрировать. В этом случае ионселективные электроды представляют собой электрохимические датчики, которые выдают потенциометрические сигналы. Напряжение теоретически зависит от логарифма ионной активности, согласно уравнению Нернста . Анализ с помощью ИСЭ распространяется на целый ряд технологических областей, таких как биология, химия, экология и другие промышленные рабочие места, такие как сельское хозяйство. Ионоселективные электроды используются в аналитической химии и биохимических / биофизических исследованиях, где требуются измерения концентрации ионов в водном растворе . [2]

Типы ионселективных мембран

Существует четыре основных типа ионселективных мембран, используемых в ионселективных электродах (ИСЭ): стеклянные, твердотельные, жидкостные и составные электроды. [3] [4]

Стеклянные мембраны

Стеклянные мембраны изготавливаются из ионообменного типа стекла ( силикатного или халькогенидного ). Этот тип ИСЭ обладает хорошей селективностью , но только для нескольких однозарядных катионов ; в основном H + , Na + и Ag + . Халькогенидное стекло также обладает селективностью для двухзарядных ионов металлов, таких как Pb 2+ и Cd 2+ . Стеклянная мембрана обладает превосходной химической стойкостью и может работать в очень агрессивных средах. Очень распространенным примером этого типа электрода является стеклянный pH-электрод .

Кристаллические мембраны

Кристаллические мембраны изготавливаются из моно- или поликристаллитов одного вещества. Они обладают хорошей селективностью, поскольку только ионы, способные внедряться в кристаллическую структуру, могут влиять на отклик электрода . Это основное отличие этого типа электродов от стеклянных мембранных электродов. Отсутствие внутреннего раствора уменьшает потенциальные соединения. Селективность кристаллических мембран может быть как для катиона , так и для аниона мембранообразующего вещества. Примером может служить фторидселективный электрод на основе кристаллов LaF 3 .

Мембраны из ионообменной смолы

Ионообменные смолы основаны на специальных органических полимерных мембранах, которые содержат определенное ионообменное вещество (смолу). Это наиболее распространенный тип ионообменного электрода. Использование определенных смол позволяет изготавливать селективные электроды для десятков различных ионов, как одноатомных, так и многоатомных. Они также являются наиболее распространенными электродами с анионной селективностью. Однако такие электроды имеют низкую химическую и физическую прочность, а также «время выживания». Примером может служить калийселективный электрод , основанный на валиномицине в качестве ионообменного агента.

Ферментные электроды

Ферментные электроды не являются истинными ион -селективными электродами, но обычно считаются входящими в область ион-селективных электродов. Такой электрод имеет механизм «двойной реакции» — фермент реагирует с определенным веществом, и продукт этой реакции (обычно H + или OH − ) обнаруживается истинным ион-селективным электродом, таким как pH -селективные электроды. Все эти реакции происходят внутри специальной мембраны, которая покрывает истинный ион-селективный электрод. Вот почему ферментные электроды иногда считаются ион-селективными. Примером является глюкозоселективный электрод.

Щелочной металл ISE

Валиномицин

Разработаны электроды, специфичные для каждого иона щелочного металла, Li + , Na + , K + , Rb + и Cs + . Принцип, на котором основаны эти электроды, заключается в том, что ион щелочного металла инкапсулируется в молекулярную полость, размер которой соответствует размеру иона. Например, электрод на основе валиномицина может быть использован для определения концентрации ионов калия. [5]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Meyerhoff, ME; Opdycke, WN (1986-01-01), Spiegel, Herbert E. (ред.), «Ионоселективные электроды», Advances in Clinical Chemistry , т. 25, Elsevier, стр. 1–47 , получено 06.10.2024
  2. ^ AJ Bard и L. Faulkner (2000). Электрохимические методы: основы и применение . Нью-Йорк: Wiley. ISBN 978-0-471-04372-0.
  3. ^ RP Buck и E. Lindner (1994). «Рекомендации по номенклатуре ионселективных электродов» (PDF) . Pure Appl. Chem . 66 (12): 2527–2536. doi :10.1351/pac199466122527.
  4. ^ Эрик Баккер и Ю Цинь (2006). «Электрохимические датчики». Anal. Chem. 78 (12): 3965–3984. doi :10.1021/ac060637m. PMC 2883720 . PMID  16771535.  (Обзорная статья)
  5. ^ Хаузер, Питер К. (2016). "Глава 2. Определение ионов щелочных металлов в биологических и экологических образцах". В Астрид, Сигель; Хельмут, Сигель; Роланд КО, Сигель (ред.). Ионы щелочных металлов: их роль в жизни . Ионы металлов в науках о жизни. Том 16. Springer. стр. 11–25. doi :10.1007/978-3-319-21756-7_2. ISBN 978-3-319-21755-0. PMID  26860298.

Внешние ссылки