Ионоселективный электрод

Ион -селективный электрод ( ISE ), также известный как специфический ионный электрод ( SIE ), представляет собой преобразователь (или датчик ), который преобразует изменение концентрации определенного иона, растворенного в растворе, в электрический потенциал . Напряжение теоретически зависит от логарифма ионной активности согласно уравнению Нернста . Ионоселективные электроды применяются в аналитической химии и биохимических / биофизических измерения ионов концентрации в водном растворе . исследованиях, где необходимы ^[1]

Виды ионоселективной мембраны

В ионоселективных электродах (ИСЭ) используются четыре основных типа ионоселективной мембраны: стеклянная, твердотельная, жидкостная и составная. ^[2]^[3]

Стеклянные мембраны

Стеклянные мембраны изготавливаются из стекла ионообменного типа ( силикатного или халькогенидного ). Этот тип ИСЭ обладает хорошей селективностью , но только по отношению к нескольким однозарядным катионам ; в основном Н ⁺, уже ⁺, и Ag ⁺. Халькогенидное стекло также обладает селективностью по отношению к ионам двухзарядных металлов, таких как Pb. ²⁺и компакт-диск ²⁺. Стеклянная мембрана обладает превосходной химической стойкостью и может работать в очень агрессивных средах. Очень распространенным примером электрода этого типа является стеклянный pH-электрод .

Кристаллические мембраны

Кристаллические мембраны состоят из моно- или поликристаллитов одного вещества. Они обладают хорошей селективностью, поскольку только ионы, которые могут внедриться в кристаллическую структуру, могут влиять на отклик электрода . В этом основное отличие электродов этого типа от электродов со стеклянной мембраной. Отсутствие внутреннего решения уменьшает потенциальные соединения. Селективность кристаллических мембран может быть как по катиону , так и по аниону мембранообразующего вещества. Примером может служить фторид-селективный электрод на основе LaF ₃ кристаллов .

Мембраны из ионообменной смолы

Ионообменные смолы основаны на специальных органических полимерных мембранах, содержащих специфическое ионообменное вещество (смола). Это наиболее распространенный тип ионспецифического электрода. Использование специальных смол позволяет изготовить 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 стойкость, а также «время выживания». Примером может служить калийселективный электрод на основе валиномицина в качестве ионообменного агента.

Ферментные электроды

Ферментные электроды не являются настоящими ионоселективными электродами, но обычно считаются относящимися к категории ионоселективных электродов. Такой электрод имеет механизм «двойной реакции» — фермент реагирует с определенным веществом, а продукт этой реакции (обычно H ⁺ или ОН ⁻) обнаруживается настоящим ионоселективным электродом, таким как рН -селективные электроды. Все эти реакции происходят внутри специальной мембраны, которая покрывает настоящий ионоселективный электрод. Вот почему ферментные электроды иногда считают ионселективными. Примером является глюкозоселективный электрод.

ИСЭ щелочной металл

Электроды, специфичные для каждого иона щелочного металла, Li ⁺, уже ⁺, К ⁺, руб. ⁺ и Cs ⁺ были разработаны. Принцип, на котором основаны эти электроды, заключается в том, что ион щелочного металла заключен в молекулярную полость, размер которой соответствует размеру иона. Например, электрод на основе валиномицина . для определения концентрации ионов калия можно использовать ^[4]

См. также

Ссылки

^ Эй Джей Бард и Л. Фолкнер (2000). Электрохимические методы: основы и приложения . Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-04372-0 .
^ Р.П. Бак и Э. Линднер (1994). «Рекомендации по номенклатуре ионоселективных электродов» (PDF) . Чистое приложение. Хим . 66 (12): 2527–2536. дои : 10.1351/pac199466122527 .
^ Эрик Баккер и Юй Цинь (2006). «Электрохимические датчики» . Анальный. хим. 78 (12): 3965–3984. дои : 10.1021/ac060637m . ПМЦ 2883720 . ПМИД 16771535 . (Обзорная статья)
^ Хаузер, Питер К. (2016). «Глава 2. Определение ионов щелочных металлов в биологических пробах и пробах окружающей среды». В Астрид Сигел; Хельмут, Сигель; Роланд КО, Сигел (ред.). Ионы щелочных металлов: их роль в жизни . Ионы металлов в науках о жизни. Том. 16. Спрингер. стр. 11–25. дои : 10.1007/978-3-319-21756-7_2 . ISBN 978-3-319-21755-0 . ПМИД 26860298 .

Внешние ссылки

Ионоселективные электроды
Нико 2000 - Руководство для студентов (Руководство для начинающих по измерению ISE: nico2000.net)
Анализаторы ион-селективных электродов

[1] Эй Джей Бард и Л. Фолкнер (2000). Электрохимические методы: основы и приложения . Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-04372-0 .

[2] Р.П. Бак и Э. Линднер (1994). «Рекомендации по номенклатуре ионоселективных электродов» (PDF) . Чистое приложение. Хим . 66 (12): 2527–2536. дои : 10.1351/pac199466122527 .

[3] Эрик Баккер и Юй Цинь (2006). «Электрохимические датчики» . Анальный. хим. 78 (12): 3965–3984. дои : 10.1021/ac060637m . ПМЦ 2883720 . ПМИД 16771535 . (Обзорная статья)

[4] Хаузер, Питер К. (2016). «Глава 2. Определение ионов щелочных металлов в биологических пробах и пробах окружающей среды». В Астрид Сигел; Хельмут, Сигель; Роланд КО, Сигел (ред.). Ионы щелочных металлов: их роль в жизни . Ионы металлов в науках о жизни. Том. 16. Спрингер. стр. 11–25. дои : 10.1007/978-3-319-21756-7_2 . ISBN 978-3-319-21755-0 . ПМИД 26860298 .

[1]

[2]

[3]

[4]