بخشی از مقاله
اندازه گیری انتخابی کاتیون کبالت بوسیله الکترود یون گزین پوشش داده شده گرافیتی بر اساس حامل درشت مولکول
چکیده
در این تحقیق یک الکترود یون گزین حساس به کاتیون کبالت توسط یون دوست (kryptpfix22DD) در غشائی از پلی وینیل کلراید (PVC) طراحی و ساخته شد. بهترین پاسخ برای الکترود طراحی شده در غشایی با ترکیب 64/0mgr از نیتروبنزن((NB، 30/0mgr از PVC، 1/0mgr از سدیم تترا فنیل بورات (NaTPB) و 5/0mgr از یون دوست kryptofix22DD مشاهده گردید. این الکترود دارای شیب نرنستی 28/3-0/7 mV/decade و دامنه غلظت خطی 1/0 10-6 - 1/0 10-1 مولار می باشد. الکترود مذکور دارای زمان پاسخ دهی حدود 10 ثانیه بوده حدتشخیص الکترود بهینه 9/8 10- 7M می باشد همچنین این الکترود به عنوان الکترود شناساگر برای تیتراسیون پتانسیومتری کاتیون Co2+ در محلول ها مورد استفاده قرار گرفت.
واژه های کلیدی: حامل درشت مولکول kryptofix22DD، الکترود یون گزین، پتانسیومتری، کاتیون کبالت
-1مقدمه
کبالت جزءفلزات سنگین است. مسمومیت با کبالت، بصورت تاثیربرریه هادرکسانی که غلظتهای بالایی از آن را تنفس می کنند، دیده شده است. مقدار زیاد دریافت کبالت سبب حالت تهوع، استفراغ و مشکلات جدی قلبی می شود. مطالعات برروی حیوانات نشان داده که یک عنصرضروری دررشداست ولی آلودگی باغلظتهای زیادآن دردوران بارداری،مشکلاتی رابرای جنین بوجودمی آورد ودرصورتی که مستقیما وارد عضلات شودویادرزیرپوست قرارگیردباعث سرطان می شود ، خاکهای نزدیک معادن کبالت دارای مقدارزیادی کبالت میباشد جانورانی که از این گیاهان تغذیه میکنند، دچار بیماری میشوند.کبالت دربافتهای گیاهی ودربدن جانورانی که ازاین گیاهان تغذیه میکنند، تجمع می یابد.
تکنیکهای مختلفی برای اندازه گیری یونها در محلولهای آبی مورد استفاده قرار می گیرند که عبارتند از: اسپکتروسکوپی جذب اتمی شعله و کوره گرافیت، فلوئورسانس، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا، الکتروفورز، ولتامتری و ... . هر چند که این روشها دارای حساسیت و انتخابگری بالایی هستند، ولی به دلیل وجود برخی محدودیتها مانند پیچیدگی و بزرگی دستگاه، گران قیمت بودن و زمان بر بودن، محدودیتهایی در استفاده از آنها وجود دارد. در مقابل، تکنیک پتانسیومتری توسط الکترودهای یون گزین دارای مزایای بسیاری است که می توان به موارد زیر اشاره کرد:
-1 استفاده از آنها آسان و راحت می باشد. -2 دقت وصحت بالایی دارند.
-3 ارزان قیمت هستند.
-4 محدوده غلظتی مورد استفاده وسیعی دارند.
-5 از پایداری و طول عمر بالایی برخوردارند.
-6 مستقیما قادر به اندازه گیری غلظت یون مورد نظر بوده و در زمینه های بیولوژیکی و پزشکی کاربرد دارند.
-7 برای نمونه های رنگی و کدر قابل استفاده می باشد.
-8 برای اندازه گیری کاتیونها و آنیونها مورد استفاده قرار می گیرند.
-9 قادر به اندازه گیری پیوسته تغییرات غلظت (تیتراسیونهای پتانسیومتری) می باشند.
-10 سبب تخریب نمونه نمی شوند.
امروزه حسگرهایی باغشاءپلیمری به عنوان یک ابزارتجزیه ای کارآمدوبامزایای فراوان برای اندازه گیری یونهای مختلف در نمونه های بیولوژیکی و محیطی مورد استفاده قرارمی گیرند. در بین حسگرهای تجاری الکترودهای یون گزین به علت اینکه درزمینه های مختلف صنعتی،محیطی،کشاورزی وکلینیکی استفاده می شوندبسیار حائز اهمیت می باشند. یون دوست ها از جمله درشت مولکولهابه عنوان اصلی ترین بخش غشاء،نقش اساسی درانتخابگری این حسگرهادارد. سنتزساده،خواص انتخابگری این ترکیبات و امکان اصلاح ساختارمولکولی باعث شده که درساخت حسگرها برای دامنه وسیعی از یون ها قابل استفاده باشند2]و .[1توانایی بسیارزیاددرشت مولکولهادرایجادپیوندانتخابی باکاتیونهای فلزی باعث شده است که این ترکیبات در میان سایر ترکیبات شیمیایی، بیشترین کاربرد را در شیمی تجزیه داشته باشند. در این تحقیق یک الکترود یون گزین حساس به کاتیون کبالت بر مبنای یون دوست درشت مولکول kryptofix22DD (شکل (1 طراحی شده است.الکترودپیشنهادی پاسخ پتانسیومتری خوبی نسبت به کاتیون کبالت در محلول ها نشان می دهد.
روش انجام آزمایشات:
برای تهیه غشاءپوشش داده شده برروی میله گرافیتی،مقادیر مناسبی ازپلی وینیل کلراید((PVC، یون دوست kryptofix22DD، ماده افزودنی سدیم تترافنیل بورات( NaTPB )ونرم کننده نیتروبنزن((NBرابه حدود2میلی متر تتراهیدروفوران(THFا افزوده وهم زده تامخلوط یکنواخت ونسبتاویسکوزی بدست آید. سپس میله گرافیتی رابرای مدت چند ثانیه وتاارتفاع مشخص درمحلول فوق فروبرده تاغشاءنازکی در حدچندمیکرومتردرانتهای آن تشکیل شودو به الکترودزمان داده شد تاحلال آن تبخیرگردد .سپس الکترود تهیه شده برای اندازه گیری های پتانسیومتری،درمحلولی باغلظت مشخص ازیون موردسنجش قرار گرفت وپس ازشستشوباآب مقطردوبارتقطیرشده،ازآن جهت اندازه گیری های تجزیه ای استفاده گردید.
-3ارائه نتایج، بحث و بررسی:
-1-3بررسی ترکیب اجزاءغشاءبرپاسخ الکترودیون گزین حساس به کاتیون کبالت
حساسیت،دامنه غلظت خطی وقابلیت گزینش پذیری الکترودهای یون گزین نه تنهابه ماهیت یون دوست مورداستفاده،بلکه تاحد زیادی به ترکیب غشامورداستفاده نیز بستگی دارد4]و.[3 به همین منظورتاثیرترکیب غشا، ماهیت ومقدارنرم کننده های مختلف و مقدارمادهافزودنی برپاسخ الکترودسنتزشده بررسی گردیدونتایج درجدول 2 ارائه شدند. همان طورکه در این جدول مشاهده می شود ،الکترود شماره 1باترکیب غشاء PVC=30/0mgr، NB=64/0mgr، NaTPB=1/0mgr و kryptofix22DD=5/0mgr با شیب نرنستی 28/3-0/7 mV/decade و دامنه غلظت خطی 1/0 10-6 - 1/0 10-1 M به عنوان الکترود بهینه انتخاب گردید.
به منظور بررسی اثر ماهیت نرم کننده روی پاسخ الکترود پوششی کبالت گزین، از 4 نوع نرم کننده مختلف DOP)، DBP، DOS، (NB استفاده گردید. نتایج نشان داد که الکترودهایی که در غشاء آنها ازNB به عنوان نرم کننده استفاده شده است، دارای شیب نرنستی بهتر و دامنه غلظت خطی وسیع تر نسبت به الکترودهایی است که در غشاء آنها از DOP، DOS وDOP استفاده شده است. پس الکترودهای ساخته شده با NB حساسیت بیشتری دارند.
2-3 منحنی پاسخ الکترود کبالت گزین بهینه
