Ионоселективный электрод

Ион-селективный электрод ( ИН ), также известный как специфические ионный электрод ( SIE ), представляет собой датчик (или датчик ) , который преобразует активность конкретного иона , растворенный в растворе в электрический потенциал . Напряжение теоретически зависит от логарифма ионной активности согласно уравнению Нернста . Ионоселективные электроды используются в аналитической химии и биохимических / биофизических исследованиях, где измерения ионных концентрация в водном растворе не требуется. ^[1]

Типы ионоселективных мембран [ править ]

Существует четыре основных типа ионоселективных мембран, используемых в ионоселективных электродах (ИСЭ): стеклянные, твердотельные, на жидкой основе и составные электроды. ^[2]^[3]

Стеклянные мембраны [ править ]

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

Кристаллические мембраны [ править ]

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

Мембраны из ионообменной смолы [ править ]

В основе ионообменных смол лежат специальные органические полимерные мембраны, содержащие специфическое ионообменное вещество (смолу). Это наиболее распространенный тип ионоспецифического электрода. Использование специальных 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 обладают низкой химической и физической прочностью, а также «временем жизни». Примером является калиевый селективный электрод на основе валиномицина в качестве ионообменного агента.

Ферментные электроды [ править ]

Ферментные электроды определенно не являются настоящими ионно- селективными электродами, но обычно рассматриваются в рамках темы ионно-специфических электродов. Такой электрод имеет механизм «двойной реакции» - фермент реагирует с определенным веществом, и продукт этой реакции (обычно H ⁺ или OH ^- ) обнаруживается истинным ионоселективным электродом, например pH- селективными электродами. . Все эти реакции происходят внутри специальной мембраны, которая покрывает настоящий ионоселективный электрод, поэтому ферментные электроды иногда считают ионоселективными. Примером являются электроды, селективные к глюкозе .

Щелочной металл ISE [ править ]

Валиномицин

Были разработаны электроды для каждого иона щелочного металла: Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ и Cs ⁺ . 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 можно использовать для определения концентрации ионов калия. ^[4]

См. Также [ править ]

Электрод селективный фторид
Ионный транспортный номер
Сольватированный электрон
Электрохимический компрессор водорода

Ссылки [ править ]

^ AJ Бард и Л. Фолкнер (2000). Электрохимические методы: основы и приложения . Нью-Йорк: Вили. ISBN 978-0-471-04372-0.
↑ Р.П. Бак и Э. Линднер (1994). «Рекомендации по номенклатуре ионоселективных электродов» (PDF) . Pure Appl. Chem . 66 (12): 2527–2536. DOI : 10,1351 / pac199466122527 .
^ Эрик Баккер и Ю Цинь (2006). «Электрохимические сенсоры» . Анальный. Chem. 78 (12): 3965–3984. DOI : 10.1021 / ac060637m . PMC 2883720 . PMID 16771535 . (Обзорная статья)
^ Хаузер, Питер С. (2016). «Глава 2. Определение ионов щелочных металлов в биологических пробах и пробах окружающей среды». В Астрид, Сигель; Гельмут, Сигель; Роланд К.О., Сигель (ред.). Ионы щелочных металлов: их роль в жизни . Ионы металлов в науках о жизни. 16 . Springer. С. 11–25. DOI : 10.1007 / 978-3-319-21756-7_2 . ISBN 978-3-319-21755-0. PMID 26860298 .

Внешние ссылки [ править ]

Ионоселективные электроды
Нико 2000 - Учебное руководство для студентов (Руководство для начинающих по измерению ISE: nico2000.net)

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

[2] Р.П. Бак и Э. Линднер (1994). «Рекомендации по номенклатуре ионоселективных электродов» (PDF) . Pure Appl. Chem . 66 (12): 2527–2536. DOI : 10,1351 / pac199466122527 .

[3] Эрик Баккер и Ю Цинь (2006). «Электрохимические сенсоры» . Анальный. Chem. 78 (12): 3965–3984. DOI : 10.1021 / ac060637m . PMC 2883720 . PMID 16771535 . (Обзорная статья)

[4] Хаузер, Питер С. (2016). «Глава 2. Определение ионов щелочных металлов в биологических пробах и пробах окружающей среды». В Астрид, Сигель; Гельмут, Сигель; Роланд К.О., Сигель (ред.). Ионы щелочных металлов: их роль в жизни . Ионы металлов в науках о жизни. 16 . Springer. С. 11–25. DOI : 10.1007 / 978-3-319-21756-7_2 . ISBN 978-3-319-21755-0. PMID 26860298 .

[1]