بخشی از مقاله
خلاصه
در این کار پژوهشی، یک الکترود یون گزین حساس به یون باریم توسط یون دوست دیآزا--15کرون-5 در غشایی از پلی وینیل کلراید طراحی شد. الکترود ساخته شده یک پاسخ پویای خطی در گستره وسیعی از غلظت یون باریم در ناحیه 1/0×10 -2 - 1/0×10 -6 مولار با شیب نرنستی 29/1میلی ولت و حد تشخیص1/0×10-6 نشان می دهد. زمان پاسخ دهی الکترود سریع و حدود 15ثانیه است. پتانسیل این الکترود در محدوده 4-9 ثابت و مستقل ازpH محلول می باشد.
.1 مقدمه
امروزه شناسایی و اندازهگیری اجزای سازنده مواد و ترکیبات گوناگون موجود در بخشهای مختلف از جمله در صنایع شیمیایی، کشاورزی، پتروشیمی و دارویی از مباحث بسیار مهم میباشد. نیاز به ابزار و وسایل مورد نیاز جهت اندازهگیری مواد باعث شده که پیشرفتهای زیادی در زمینه تکنولوژی ساخت ابزارها و وسایل اندازهگیری حاصل شود. از جمله این ابداعات میتوان به ساخت و طراحی انواع حسگرها اشاره نمود که یکی از آنها الکترود یون گزین می باشد .[1]
الکترودهای یونگزین میتوانند بگونهی انتخابی به یون خاصی در حضور دیگر یونها واکنش نشان دهند و لذا از آنها برای اندازهگیری مستقیم فعالیت یونهای مختلف در محلولها، میتوان استفاده نمود. این حسگرها دارای لایه نازکی غشای گزینشپذیر به عنوان جزء تشخیص دهنده میباشند و به همین دلیل به آنها الکترودهای غشایی نیز میگویند. پاسخ این الکترودها به صورت اختلاف پتانسیل، از تغییر انرژی آزاد گیبس حاصل از برهمکنش یونها با غشاء در مرز دو فاز به وجود میآید. الکترود یونگزین به همراه یک الکترود مرجع خارجی، تشکیل یک سلول الکتروشیمیایی را میدهد که اختلاف پتانسیل اندازهگیری شده بگونه خطی با لگاریتم فعالیت یون موجود در محلول بستگی دارد .[2,3]
تاریخچهی الکترودهای یونگزین، با کشف پاسخ pH غشاهای شیشهای فیلم نازک در سال 1906 به وسیله کرامر شروع شد. بنابراین الکترودهای یونگزین، قدیمیترین دستهی حسگرهای شیمیایی به شمار میآیند .[4] در سال 1964 مور و پرسمن نشان دادند که آنتیبیوتیکها سبب انتقال یونها در میتوکندریها میشوند [5] به دنبال این کشف در سال 1966 سیمون و استفانس نشان دادند که این پدیده، به دلیل تشکیل انتخابی کمپلکس بین این ترکیبات و کاتیون معین میباشد. بدین ترتیب، اولین الکترود یونگزین بر پایه حامل خنثی معرفی شد[6] کارهای روس و شاتکای که غشای حلال پلیمری را مطرح نمودند سهم مهمی در توسعهی الکترودهای یونگزین غشای مایع داشت. روس، اولین غشای مایع حساس به کاتیون پتاسیم را تهیه نمود .[7 8]
امروزه الکترودهای با غشاء مایع در بیمارستانها برای تجزیه و تشخیص بالینی بسیار مورد استفاده است. در ابتدا این الکترودها از یک مایع آلی ساده تشکیل شد؛ اما امروزه با کیفیت بالاتری ساخته شده و در نتیجه استحکام بهتری دارد. همزمان با ظهور مواد غشایی بهتر و پیشرفت این فرآیندها، الکترودهایی با کیفیت بالا و سایز کوچک، در دسترس قرار گرفت. امروزه الکترودهای غشاء مایع با حد بسیار پایین - در حد نانومولار - موجود است.
.2 بخش تجربی
-1 -2 مواد و معرفهای مورد استفاده
1. نمکهای نیترات پتاسیم، استرانسیم، نیکل، باریم، سرب، روی، لانتانیم، سلنیم ونمک های کلرید کادمیم، لیتیم، سدیم، نیکل، منگنز، کبالت، آمونیوم و مس همگی از کمپانی مرک و آلدریچ با بالاترین درصد خلوص خریداری شد.
2. تترا هیدرو فوران - - THF به عنوان حلال
3. دی بوتیل فتالات - - DBF به عنوان نرم کننده
4. سدیم تترا فنیل بورات - NaTPB - به عنوان افزودنی یونی
5. پلی وینیل کلراید - PVC - با جرم مولکولی بالا به عنوان ماتریکس
6. دی آزا--15کرون-5 به عنوان آیونوفور
-2-2 تجهیزات مورد استفاده
1. ترازو دیجیتالی Sartorius با دقت 0/0001 گرم
2. الکترود مرجع Ag/AgCl از شرکت اسکات
3. ریزپردازشگرpH/mV متر مدل 213 با پروپ دمایی از شرکت هانا
4. همزن و گرمکن مغناطیسی از شرکت هیدلف
5. الکترود ترکیبی شیشهای pH از شرکت هانا
6. میکروپیپت و لوازم شیشه ای جهت تهیهی محلول ها
-3-2 ساخت و آماده سازی الکترود
به منظور ساخت غشای مورد نظر، 45 میلی گرم از پودر پلی وینیل کلراید در 3 میلی لیتر تتراهیدروفوران حل شد. سپس در حین هم زدن مخلوط با همزن مغناطیسی، 75 میلی گرم از دی بوتیل فتالات، 4 میلی گرم لیگاند دی آزا -15-کرون-5 و 2/5 میلی گرم سدیم تترا فنیل بورات به این مخلوط اضافه شد و برای مدت 6- 10 ساعت مخلوط روی همزن قرار داده شد تا یک مخلوط غلیظ روغنی بدست آمد. سپس یک لوله پیرکس را به مدت 5 ثانیه در این مخلوط غلیظ فرو برده تا یک لایه غشا شفاف در ته لوله ایجاد شود سپس لوله را از آن بیرون آورده و به منظور تبخیر کامل حلال به مدت 24 ساعت در دمای محیط قرار داده شد. جهت آماده سازی غشاء مورد نظر، لوله با محلول 1/0×10-3 مولار نیترات باریم پر شده و به مدت 24 ساعت در یک محلول 1/0×10-2 از نیترات باریم قرار داده شد.
.3 بخش نتایج
-1 -3 منحنی کالیبراسیون و دادههای آماری
پاسخ الکترود در محدوده غلظت 1/0×10-2 - 1/0×10-6 مولار از یون باریم مورد بررسی قرار گرفت و منحنی کالیبراسیون مربوط به آن در شکل [1-3] نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود الکترود یون گزین، یک پاسخ خطی برای یون های باریم در محدوده 1/0×10-2 - 1/0×10-6 مولار و با شیب نرنستی 29/1 میلی ولت نشان می دهد.
