بخشی از مقاله
خلاصه
دراین تحقیق یک حسگر انتخابگر غشایی برای یون سرب بر پایه بنزو -15کرون-5 اتربه عنوان حامل خنثی در محیط پلی وینیل کلراید ساخته شد.بهترین عملکردالکترودبا ترکیب غشاء50میلیگرم پلی وینیل کلراید،4/2میلیگرم بنزو 15 -کرون--5اتر،50 میلیگرم دی بوتیل فتالات،2 میلیگرم سدیم تترا فنیل بورات،بدست آمد.الکترودغشایی مایع یک پاسخ پویای خطی در محدوده غلظتی1/0× 10 -2 - 1/0× 10 -6 مولار با شیب نرنستی 29/24میلیولت و حد تشخیص 1/0× 10 -6 نشان میدهد و دارای زمان پاسخ خوب، تقریبا 10ثانیه میباشد. پتانسیل الکترود مزکوردر محدوده2 – 8مستقل از PH میباشد.
.1مقدمه
تمام روشهای الکتروشیمیایی،تشکیل پیل به کمک محلولی به نام الکترولیت و حداقل دو الکترود صورت میگیرد.یکی از این دو الکترود به کار گرفته شده در ساختمان پیل الکتروشیمیایی راالکترود مرجع یا شاهد تشکیل می دهد.که پتانسیل آن ثابت و مستقل از ترکیب محلول آزمایش است،الکترود مرجع معمولا توسط پل نمکی از محلول آنالیت جدا میشود.الکترود دیگر،الکترود شناساگر است.پتانسیل الکترود شناساگر نسبت به الکترود مرجع اندازه گیری میشودو پتانسیل آن تابع ترکیب محیط است، الکترود شناساگر در تماس مستقیم با محلول آنالیت قرارداردو پتانسیل آن مستقیمامتناسب با لگاریتم فعالیت آنالیتدرمحلول میباشد.
حسگرهای شیمیایی نوعی سلول الکترو شیمیای هستندو مورداستفاده در شیمی تجزیه، که اطلاعات شیمیایی مربوط به یک آنالیت خاص را به سیگنال تجزیه ای مفید تبدیل میکنند.[3]این حسگرها دارای یک لایه حس کننده هستند که بر اثر بر هم کنش آنالیت با این لایه، سیگنال الکتریکی تولید می کنند، سپس این سیگنال تقویت و پردازش می شود. [4] در واقع الکترود یون گزین نوعی سنسور الکترو شیمیایی ساده با کارایی خوب است که دارای حد تشخیص پایین است.[5] الکترودهای یون گزین دارای لایه نازکی به نام غشا گزینش پذیر به عنوان جزء تشخیص دهنده می باشند.به همین دلیل به آنها الکترودهای غشایی نیز میگویند.[6]
غشا یونگزین اصلیترین بخش یک الکترود یون گزین است که گزینشپذیری الکترود را تامین میکندومحلول مرجع داخلی و محلول خارجی را از هم جدا میکند.این غشا از دو طرف با محلول آنالیت در تماس است.وقتی الکترود انتخابگر در داخل محلول خارجی قرار میگیرد پتانسیل درعرض غشا یون گزین ایجاد میشود،که پتانسیل ایجاد شده به فعالیت یون موجود در محلول مرجع داخلی و محلول خارجی بستگی دارد.پتانسیومتر ،تفاوت پتانسیل بین الکترودهای مرجع و یونگزین را اندازهگیری میکند. به طور کلی غشاهای یون گزین دارای خصوصیاتی مانندرسانایی الکتریکی،واکنشپذیری گزینشی با آنالیت وحداقل انحلالپذیری است.[7]
در این کار تحقیقاتی ازغشا پلیمری استفاده شده است.که از چند جز تشکیل شده ،مقدار و نوع هر یک از این اجزا بر نوع و مشخصات حسگر تاثیر میگذارد.این ااجزا عبارتنداز:ماتریکس پلیمری،افزودنی یونی،یون دوست و نرم کننده.با تغییر هر کدام از این اجزا میتوان حد تشخیص الکترود،حساسیت و گسترهی خطی را تغییر داد. استفاده از پلیمر به عنوان ماتریکس خنثی و همگن اولین باربرای استفاده با حاملهای بار در غشاهای مایع یونگزین در سال 1967 پیشنهاد شد. ماتریکس پلیمری برای ایجاد خصوصیات فیزیکی غشا مانند الاستیسیته و پایداری مکانیکی مورد استفاده قرار میگیرند.9]و[8 جدیدا ترکیباتی مثل پرفلوروکربنها به عنوان ماتریکس پلیمری در ساخت حسگرها استفاده شده است.که پلاریته و حلالیت کم در آب ،بی اثر بودن شیمیایی و میل کم به به پروتئینها و پپتیدها آنها رادر ساخت حسگرهای بیولوژیکی بسیار مناسب کرده است.[10]
یون دوست ،مهمترین جز غشا در الکترودها است که باعث حساسیت و انتخابگری آنها میشود.یون دوست یک عامل کمپلکس دهندهی چربی دوست است که میتواند با یونهای مورد نظر به صورت برگشتپذیر،پیوند کوالانسی تشکیل دهد. این ترکیبات درشت مولکول یا مبادلهگرهای یونی دارای حفرههایی برای به دام انداختن یونها میباشند. [11]در این کار تحقیقاتی از کرون اتر استفاده است.که کروناترها در سال 1967توسط چارلز پدرسون کشف شدند.[12]
بارزترین خصوصیت ترکیبات کرون اترها قابلیت کمپلکس شدن آنها با بسیاری از کاتیونهای فلزات قلیایی و قلیای خاکی است. این ترکیبات دارای اتمهای اکسیژن ،نیتروژن و گوگرد به عنوان اتمهای دهندهی الکترون هستند، که توانایی برقراری پیوندبا کاتیون را دارند.[13] اضافه کردن نمک تترا فنیل بورات به غشای کاتیون گزین و نمکهای تترا اکتیل آمونیوم به غشاهای آنیون گزین باعث میشود الکترود یون گزین بر پایه حامل خنثی پاسخ نرنستی مناسبی بدهد.[14] نرم کننده بایستی برهمکنش قوی با پلیمر داشته باشد،و از نظر فیزیکی با بافت پلیمر سازگار باشد،تا اجزا آن به درون پلیمر نشت نکنند.[15]
.2 بخش آزمایشگاهی
1-2 مواد و معرف های مورد نظر
تترا هیدرو فوران،دی بوتیل فتالات،سدیم تترا فنیل بورات،بنزو -15کرون--5اتر ، پلی وینیل کلراید ،نمک نیترات وکلریدفلزهایسرب،باریم،استرانسیم،منیزیم،نیکل،روی، منگنز،کادمیم،لیتیم، پتاسیم،سدیم، کلسیم،آلومینیم،ایریتریم،سریم از شرکتهای آلدریچ ،مرک ومی-بیکر، سود و اسیدهیدروکلریک از شرکت مرک خریداری شد.
2-2 تجهیزات
-1ریز پردازشگر mv /pH متر مدل 213 با پروب دمایی از شرکت هانا - -
HANA -2الکترود مرجع Ag/Ag clاز شرکت اسکات - . - Schot
-3همزن و گرمکن مغناطیسی از شرکت هیدلف - -
Heidolph -4 الکترود ترکیبی شیشه pH از شرکت هانا
-5ترازوی دیجیتالیSartorusبا دقت 0/0001
3-2 روش تهیه الکترود
برای تهیهی غشای مورد نظر، 50 میلی گرم پودر پلی وینیل کلراید در 3 میلی لیتر تتراهیدروفوران حل شد. سپس در حین هم زدن مخلوط با همزن مغناطیسی، 4/2 میلی گرم لیگاند بنزو -15-کرون-- 5اتر ، 2 میلی گرم سدیم تترا فنیل بورات و50 میلی گرم از دی بوتیل فتالات، به این مخلوط اضافه شد و برای مدت 5-9 ساعت مخلوط روی همزن قرار داده شد تا یک مخلوط غلیظروغنی بدست آمد.
سپس یک لوله پیرکس را به مدت 30 ثانیه در این مخلوط غلیظ قرار داده شد تا یک لایه غشا شفاف در ته لوله ایجاد شود سپس لوله را از درون مخلوط بیرون آورده وبرای تبخیرکامل حلال به مدت 24ساعت در دمای اتاق قرار داده شده است.سپس داخل لوله را با محلول 1/0×10-3 مولارنیترات سرب پر کرده وآن را داخل محلول 1/0×10-1از نیترات سرب به مدت 24 ساعت قرار میدهیم تا کمپلکس بین یون سرب و منافذ کرون اتر درون غشا تشکیل شود.پس از طی این مراحل الکترود تهیه شده برای استفاده به عنوان الکترود شناساگر آماده است.
