بخشی از مقاله
خلاصه
در این تحقیق یک الکترود انتخابگر غشایی پتانسیومتری جدید برای یون سرب - II - بر پایه ترکیب -2 - -2تیازو لیلازو - -پارا-کروزول به عنوان حامل خنثی در محیط پلیوینیلکلراید ساخته شد. ترکیب بهینه غشاء شامل 50 میلی گرم پلیوینیلکلراید، 60 میلیگرم دیبوتیلفتالات، 3/5 میلیگرم ترکیب -2 - -2تیازو لیلازو - -پارا-کروزول و 2/5 میلی گرم سدیم تترا فنیل بورات میباشد. الکترود غشایی مایعی یک پاسخ پویای خطی در محدوده غلظتی 1/0×10-2-1/0×10-6 مولار با شیب نرنستی -29/19±0/12 میلیولت و حدتشخیص 1/0×10- 6مولار نشان میدهد و دارای یک زمان پاسخ خوب - تقریبا 10 ثانیه - و نیز پاسخ پتانسیومتری این الکترود در محدوده 2 تا 8 مستقل از pH محلول میباشد. در پایان، از الکترود ساخته شده برای تعیین میزان غلظت یون سرب در نمونه های حقیقی استفاده شد.
.1 مقدمه
الکترود یونگزین، نوعی سنسور الکتروشیمیایی معمولی و بسیار موفق است که دارای حد تشخیص پایین - در حد نانو مولار یا محدوده غلظتی پایین تر - بوده و از آن برای تجزیه و نظارت بر محیط زیست، تشخیص بالینی و زمینههای بیشمار دیگری استفاده میشود.[1] الکترودهای یون گزین که از مهمترین حسگرهای پتانسیومتری هستند، می توانند به یون خاصی در حضور دیگر یونها بطور انتخابی پاسخ دهند و در نتیجه از آنها برای اندازه گیری مستقیم فعالیت یونهای مختلف در محلولها می توان استفاده نمود. این حسگرها دارای لایهی نازکی به نام غشاء گزینشپذیر به عنوان جزء تشخیص دهنده هستند و به همین دلیل به آنها الکترودهای غشایی نیز گفته میشود.[2]
اولین الکترود یون گزین سیم پوشانده شده را در سال 1971 ، فریزر ساخت. او این الکترودها را با فرو بردن نوک سیم پلاتینی در محلولی که از حل نمودن PVC و یک مادهی الکترواکتیو مناسب در تتراهیدروفوران تهیه شده بود، ساخت.[3] از دیگر الکترود فاقد محلول داخلی، الکترودهای خمیر کربن میباشند که در سال 1958 توسط وسط آدامز ابداع شده و شامل مخلوط سادهای از پودر گرافیت و روغن نوژول جهت تشکیل یک خمیر سفت بوده که در داخل یک بدنهی نگهدارنده قرار می گیرد.[4]
در پتانسیومتری اطلاعات دربارهی ترکیب یک نمونه از طریق پتانسیلی که بین دو الکترود ظاهر می شود بدست میآید. در واقع روشهای پتانسیومتری بر مبنای اندازهگیری اختلاف پتانسیل بین الکترودهای شناساگر و مرجع و تغییرات آنها در اثر تغییرات شیمیایی استوار است. پتانسیومتری یک روش تجزیهای کلاسیک است که ریشه در زمانهای بیش از قرن حاضر دارد. با این حال، گسترش سریع الکترودهای انتخابی جدید و اجزاء الکترونیکی بسیار حساس و پایدار از سال1970، گسترهی کاربردهای تجزیهای اندازهگیریهای پتانسیومتری را به طرز عجیبی توسعه بخشیده است. الکترودهای پتانسیومتری انتخابی، در حال حاضر در بسیاری از زمینهها شامل تشخیصهای بالینی، کنترل فرآیندهای صنعتی، بررسیهای زیست محیطی و فیزیولوژی بکار میروند.[5]
تقریبا به مدت یک قرن، از روشهای پتانسیل سنجی در تعیین نقطه پایانی تیتراسیون ها استفاده شده است. در روش های جدیدتر، غلظت یونها به طور مستقیم به کمک الکترودهای غشایی یون گزین اندازهگیری میشوند.[6] امروزه حسگرهای با غشاء پلیمری به عنوان یک ابزار تجزیهای کارآمد و با مزایای فراوان، برای اندازهگیری یونهای مختلف در نمونههای بیولوژیکی و محیطی مورد استفاده قرار میگیرند.
یوندوستها، از جمله ترکیبات درشت مولکول به عنوان اصلیترین بخش غشاء، نقش اساسی در انتخابگری این حسگرها ایفا میکنند. سنتز ساده، امکان اصلاح ساختار مولکولی و خواص انتخابگری این ترکیبات باعث شده است که این حسگرها برای دامنه وسیعی از یونها قابل استفاده باشند. هدف از انجام این طرح، طراحی و ساخت یک الکترود یونگزین غشایی حساس به یون سرب بوده است که به روش پتانسیومتری به یون مورد نظر پاسخ دهد . در این کار از -2 - -2تیازو لیلازو - -پارا-کروزول به عنوان حامل خنثی، دیبوتیل فتالات به عنوان نرمکنندهی غشاء و سدیم تترافنیلبورات به عنوان افزودنی آنیونی در محیط پلیوینیلکلراید استفاده شده است.
.2 بخش تجربی
.1-2 مواد و معرفهای مورد استفاده
تترا هیدرو فوران، دیبوتیلفتالات، سدیم تترافنیلبورات، 1 TAC، کلرید فلزهای کلسیم، کبالت، لانتانیم، روی، مس، نیکل، سدیم، پتاسیم، منیزیم، سرب، هیدروکسیدسدیم، اسیدهیدروکلریک از شرکت مرک - Merck - ، پلیوینیلکلراید، کلرید لیتیم، از شرکت آلدریچ - Aldrich - ، کلرید فلزهای استرانسیم و روی از شرکت می- بیکر - - May-Baker، باریم کلراید و کادمیم کلراید از شرکت ورسیچ خریداری شدند. محلولهای نمک فلزات در آب دوبار تقطیر تهیه شدند و محلول های با غلظتهای مختلف، با رقیق کردن محلول مادر با غلظت 0/1 مولار با آب دوبار تقطیر تهیه شدند.
.2-2 وسایل و دستگاههای مورد استفاده
1. ریز پردازشگر pH/mv متر مدل 213 با پروب دمایی از شرکت هانا - HANA -
2. الکترود مرجع Ag/AgCl از شرکت شات - - Schott
3. الکترود ترکیبی شیشهای pH از شرکت هانا
4. گرمکن و همزن مغناطیسی از شرکت هیدلف - - Heidolph
. 5 ترازوی دیجیتالی با دقت 0/0001گرم - Sartorius -
.3-2 روش تهیه غشاء و الکترود
به منظور ساخت غشای موردنظر، 50 میلیگرم از پودر پلیوینیلکلراید در 3 میلیلیتر تتراهیدروفوران حل شد. در حین همزدن مخلوط با همزن مغناطیسی، 60 میلیگرم از دیبوتیلفتالات، 3 میلیگرم TAC و 2 میلیگرم سدیم تترافنیل بورات به این مخلوط اضافه شد و به مدت 6 الی 10 ساعت مخلوط روی همزن قرار گرفت و یک مخلوط ویسکوز روغنی شکل به دست داد. سپس یک لوله پیرکس درون این مخلوط فرو برده و به مدت 30 ثانیه نگه داشته شد که یک لایه غشاء شفاف در ته لوله ایجاد شد. سپس برای تبخیر حلال به طور کامل، لوله را از درون مخلوط بیرون آورده و به مدت زمان 24 ساعت در دمای اتاق قرار گرفت. محیط داخل لوله به وسیله محلول سرب کلراید 0/001 مولار پرشد و بدین ترتیب الکترود شناساگر آماده شد.
.4-2 آماده سازی الکترود غشایی یونگزین و اندازهگیری پتانسیل محلولها
بعداز ساخت الکترود غشایی، برای استفاده از آن در اندازهگیری پتانسیومتری، الکترود یونگزین ابتدا به مدت 24 ساعت تا ارتفاع مشخص و ثابت در محلول 0/01 مولار از یون مورد اندازهگیری، قرار گرفت تا منافذ یوندوست که در غشاء وجود دارد با یون مورد سنجش اشباع گردد. بعد از شستشوی الکترود با آب دوبار تقطیر، از آن جهت اندازهگیریهای تجزیهای استفاده گردید. با اتصال رابط الکترود یونگزین ساخته شده و الکترود مرجع نقره /نقره کلراید به دستگاه میکرو پردازشگر و قراردادن الکترودها در بشر حاوی محلول مورد اندازهگیری، پتانسیل محلولهای موردنظر، اندازهگیری شد. در حین اندازهگیری، محلول توسط همزن مغناطیسی هم زده شده تا پتانسیل در عرض غشاء به تعادل برسد. اندازهگیری پتانسیل محلولها در دمای 25 درجه سانتیگراد از رقیق به غلیظ انجام شد.
.3 بحث و نتیجهگیری
.1-3 کاربرد الکترودها در اندازهگیری پتانسیل محلول کاتیونهای مختلف
قبل از بهینه سازی ترکیبات غشاء، از الکترودهای تهیه شده به صورت جداگانه برای اندازهگیری پتانسیل محلولهای کاتیونهای مختلف استفاده شد تا مشخص شود که غشای ساخته شده به کدام کاتیون حساستر است. برای تهیه محلول کاتیونهای مختلف از نمک کلراید آنها استفاده شد. محلول اولیه با غلظت 1/0 × 10-1 مولار به عنوان محلول مادر تهیه شد و سپس از این محلول، محلولهای رقیقتر در محدوده 1/0 × 10-2 -1/0 × 10-6 مولار تهیه شدند. نتایج حاصل از آزمایشهای اولیه درشکل - 1-3 - نشان داده شده است.
