ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ ПЛАСТИФИКАТОРА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ИОНОСЕЛЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, ОБРАТИМЫХ К ДВУХЗАРЯДНЫМ НЕОРГАНИЧЕСКИМ АНИОНАМ
Аннотация
Проведено исследование влияния природы пластификатора на характеристики (предел обнаружения и селективность) электродов, обратимых к карбонат-, гидрофосфат-, сульфат-, селенат-, селенит-, сульфит-, молибдат-, вольфрамат-, тиосульфат-ионам. Установлено, что мембраны карбонат- и гидрофосфат-селективных электродов на основе четвертичных аммониевых солей предпочтительнее пластифицировать о-нитрофенилдециловым эфиром, мембраны сульфат-, селенат-, селенит-селективных электродов – 1-бромнафталином, сульфит-, молибдат-, вольфрамат-, тиосульфат-селективных электродов – дибутилфталатом. Для сульфат-, селенат-, селенит-селективных электродов происходит улучшение селективности и уменьшение предела обнаружения в ряду пластификаторов: о-нитрофенилдециловый эфир−дибутилфталат≈дидецилфталат≈ бис(этилгексил)себацинат− 1-бромнафталин. Замена о-нитрофенилдецилового эфира на 1-бромнафталин приводит к уменьшению lgKPot для этих электродов на 0,2−1,0 порядка в зависимости от мешающего иона. Предел обнаружения для сульфат-, селенат-, селенит-селективных электродов уменьшается на 0,2–0,65 порядка. Для карбонат- и гидрофосфат-селективных электродов от о-нитрофенилдецилового эфира к 1-бромнафталину происходит уменьшение предела обнаружения, например, для карбонат-селективного электрода на 0,6 порядка, для гидрофосфат-селективного электрода на 1 порядок; значения lgKPot(CO32-, j) уменьшаются на 0,1−0,9 порядка, значения lgKPot(HPO42−, j) – на 0,6−1,25 порядка в зависимости от мешающего иона. Полученные результаты объяснены с позиции теорий Айгена-Денисона-Рамзи-Фуосса и Борна. Оптимальный для карбонат- и гидрофосфат-селективных электродов пластификатор имеет большое значение диэлектрической проницаемости ε=24, для всех остальных электродов оптимальные пластификаторы имеют более низкие значения ε (ε=5–6). Применение в качестве пластификаторов мембран дибутилфталата и 1-бромнафталина согласуется с теорией Айгена-Денисона-Рамзи-Фуосса, применение о-нитрофенилдецилового эфира – с теорией Борна.
Литература
Bühlmann Ph., Chen Li D. Ion-selective electrodes with ionophore-doped sensing membranes. Supramolecular chemistry: from molecules to nanomaterials. John Wiley & Sons, Ltd. 2012. V. 5. Р. 2539–2579.
Nazarov V.A., Andronchik K.A., Egorov V.V., Matulis V.E., Ivashkevich O.A. Intramembrane complex formation study of ion selective electrodes based on heptyl p-trifluoroacetylbenzoic ether. Electroanalysis. 2011. V. 23. N 5. Р. 1058−1066. DOI: 10.1002/elan.201000606.
Михельсон К.Н. Электрохимические сенсоры на основе ионофоров: современное состояние, тенденции, перспективы. Рос. хим. журн. 2008. Т. 52. № 2. С. 30–36. Mikhelson K.N. Electrochemical sensors based on ionophores: current state, trends and prospects. Ross. Khim. Zhurn. 2008. V. 52. N 2. P. 30–36 (in Russian).
Mihali C., Vaum N. Use of plasticizers for electrochemical sensors: recent advances in plasticizers. Part 7. In: Tech Europe. 2012. P. 125–140.
Masadome T., Yang J-G., Toshihiko I. Effect of plasticizer on the performance of the surfactant-selective electrode based on a poly(vinyl chloride) membrane with no added ion-exchanger. Mirochim. Acta. 2004. V. 144. P. 217–220. DOI: 10.1007/s00604-003-0112-3.
Mikhelson K.N. Ion-selective electrodes lecture notes in chemistry. Heidelberg-New York-Dordrecht-London: Springer. 2013. 162 р.
Pechenkina I.A., Mikhelson K.N. Materials for the ionophore-based membranes for ion-selective electrodes: problems and achievements (review paper). Rus. J. Electrochem. 2015. V. 51. N 2. Р. 93–102. DOI: 10.1134/S1023193515020111.
Mohsen M. Zareh. Plasticizers and their role in membrane selective electrodes: recent advances in plasticizers. Part 6. In: Tech Europe. 2012. P. 113–124.
Dean J.A. Lange´s handbook of chemistry. McGRAW-HILL, INC. 1999. 1291 p.
Szigeti Z., Vigassy T., Bakker E., Pretsch E. Approaches to improving the lower detection limit of polymeric membrane ion-selective electrodes. Electroanalysis. 2006. V. 18. N 13–14. P. 1254 – 1265. DOI: 10.1002/elan.200603539.
Umezawa Yо., Umezawa K., Bühlmann Ph., Hamada N., Aoki H., Nakanishi J., Sato M., Xiao K.P., Nishimura Yu. Potentiometric selectivity coefficients of ion-selective electrodes. Part II. Inorganic anions (Technical Report). Pure Appl. Chem. 2002. V. 74. N 6. Р. 923–994. DOI: 10.1351/pac200274060923.
Gupta V.K. Potentiometric sensors for inorganic anions based on neutral carriers – an invited review article. Arab. J. Sci. Eng. 2009. V. 35. N 2A. Р. 7–25.
Ekmekçi G., Somer G. Preparation and properties of solid state selenite ion selective electrodes and their applications. Talanta. 1999. V. 49. P. 91–98. DOI: 10.1016/j.talanta.2011.06.028.
Ibrahim H., Issa Y.M., Ola R. Shehab. New selenite ionselective electrodes based on 5,10,15,20-tetrakis-(4-methoxyphenyl)-21H,23H-porphyrin-Co(II). J. Hazard. Mat. 2010. V. 181. P. 857–867. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.05.092.
Ekmekçi G., Somer G. A new selenite selective membrane electrode and its application. Talanta. 1999. V. 49. P. 83–89. DOI: 10.1016/S0039-9140(98)00353-1.
Matveichuk Yu., Rakhman’ko E., Akayeu Ya., Stanishevskii D. Ion-selective electrodes based on long-chain quaternary ammonium salts with enhanced steric accessibility, and their application for determination of hydrophilic double- charged inorganic anion. Chem. Papers. 2018. V. 72. N 3. P. 731–739. DOI: 10.1007/s11696-017-0320-7.
Matveichuk Yu.V., Rakhman′ko E.M. Influence of the QAS nature and size of a doubly charged hydrophilic inorganic ions on the analytical characteristics of S4O62−, SO42−, SO32−, S2−, S2O32− selective electrodes. Anal. Chem. Lett. 2017. V. 7. N 5. Р. 647–654. DOI: 10.1080/22297928.2017.1395296.
Jae Ho Shin, Jae Seon Lee, Han Jin Lee, Junho Chu, Hyung-Jung Pyun, Hakhyun Nam, Geun Sig Cha. Tri-fluoroacetophenone derivative-based carbonate ion-selective electrodes: effect of diluent pH on the anion selectivity. J. Electroanal. Chem. 1999. V. 468. P. 76–84. DOI: 10.1016/S0022-0728(99)00079-0.
Radu A., Peper S., Bakker E., Diamond D. Guidelines for improving the lower detection limit of ion-selective electrodes: a systematic approach. Electroanalysis. 2007. V. 19. N 2–3. P. 144–154. DOI: 10.1002/elan.200603741.
Смирнова А.Л., Грекович А.Л., Матерова Е.А. Влияние природы растворителя-пластификатора на электродные свойства пленочных карбонатселективных мембран. Электрохимия. 1988. Т. 24. № 9. С. 1187–1193.
Smirnova A.L., Grekovich A.L., Materova E.A. Influence of solvent-plasticizer nature on electrode characteristics carbonate-selective film membrane. Electrokhimiya. 1988. V. 24. N 9. P. 1187–1193 (in Russian).
