Состав мембраны ионоселективного электрода для определения активности карбонатных ионов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9792 9) (11) в С 0 1 1 Ч 2 7 /30 ЯГ 1 Й 1(1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОР СКОМУ ТЕЛЬСТВ(54)(57) СОСТАВ МЕМТИВНОГО ЭЛЕКТРОДААКТИВНОСТИ КАРБОНАТчающий поливинилхлои мембраноактивноел и ч а ю щ и й с ялью повышения селекда, в качестве мембщества он содержитоктиловый эфир пришении компоцентов,С.А.,й сагЬое 1 есггочо 1. 76,3 ПоливинилхлоридОртонитрофенилоктиловый эфир 66,7-7 ыи"ИонГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) 1.Неппап Н. В., КесЬп 1.ггРгерагаС 1 оп апй ргорегг 1 ев опаСе акоп ве 1 есг.1 че шещЬгапейе. Апа 1. СЬеш. Асга, 1975,р. 155-164,2, Гарбузова Н.В., ГрековичИшуткина Л.И., Караван В.С., Марова Е,А, Карбонатный пленочнселективный электрод. - В сб.:ный обмен и ионометрия", вып. 21979, с. 156-166 (прототип). БРАНЫ ИОНОСЕЛЕКДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЫХ ИОНОВ, вклюридную матрицу вещество,-о ттем, что, с цетивностн электрораноактивного ве- ортонитрофенилследующем соотномас. У,:1097928 804 г НРО ИО Асес А 2,6 10 г 2,6 10 4 2,9-10 1,9 10 1,5 10 НР 04 БО 4 Вк Ас А К 1,510 3, 3 10 4 3,2" 10 4,6 10 З 0,3 0,6 25,0-33,3 66,7-75,0 Пол ивинилхл оридОртонитрофенилоктиловый эфир 50Изобретение относится к технике физико-химического анализа, к области ионометрии,а точнее кионоселективным электродам,и может быть использовано для потенциометрических измерений актив ности карбонатных ионов в водных растворах с целью контроля состава жидких сред в химической промышленности, в сельском хозяйстве,а также в медико-биологических исследованиях. Электрод может выдерживать примерно 10000-кратные избытки ионов С 1 , ЯО, НРОг 4, 1000-кратные избытки ионов Ас" и 10-кратные избытки ЯО.гДля измерения активности СО з в природных средах, например в морской воде, такая селективность электрода к сопутствующим ионам (С 1 , ЯО 4) недостаточна, к тому же жидкий вариант электрода неудобен в эксплуатации вНаиболее близким по технической сущности к изобретению является состав мембраны ионоселективного электрода для определения активности карбонатных ионов, включающий Приведенные константы селективности имеют тот же порядок, что и в случае жидкого варианта ионоселективного электрода и, следовательно, 45 не являются удовлетворительными. Цель изобретения - повышение селективности электрода.Поставленная цель достигается тем, что в составе мембраны ионоселективного электрода для определения активности карбонатных ионов, включающем поливинилхлоридную матрицу и мембраноактивное вещество, в качест" ве мембраноактивного вещества он содержит ортонитрофенилоктиловый эфир при следующем соотношении компонентов, мас.%: 2ФИзвестен карбонатселективный электрод с жидкой мембраной на основе специфического растворителя трифторацетилпарабутилбензола, содержащей добавку анионообменника А 11 яиа 336 13. Электрод характереализуется следующей селектив- гностью к аниону СО, в присутствии ряда посторонних ионов. поливинилхлоридную матрицу и мембраноактивное вещество 27.Соотношение поливинилхлорида к дибутилфталату равняется 1:3 по весу. В качестве анионообменника используется хлорид тетрадециламмония, а активным веществом служит фторкетон. Их молярное соотношение равняется 1:1 по весу. В качестве анионообмен- ника используется хлорид тетрадециламмония, а активным веществом служит фторкетон. Их молярное соотношение равняется 1:1.Известный электрод характеризуется, следующей селективностью к аниону в присутствии посторонних ионов: На фиг. 1 представлен калибровочный график электрода на основе предложенного состава мембраны в стандартных растворах бикарбоната калия на Фоне 0,1 М КС 1; на фиг. 2 - то же, на фоне,0,1 М КС 1 + 0,01 М триоксиметиламинометана в БОг формегтрис.Ортонитрофенилоктиловый эфир способен к специфической сольватации основных, в частности карбонатных ионов, что обеспечивает высокуюселективность мембраны к ионам СО по сравнению с ионами С 1 , ЯО 4, Элект- о55СО Усог 5 3род выдерживает 1000000 избытки этик ионов.Благодаря свойствам ортанитрофенилоктилового эфира пластифицировать матрицу поливинилхлорида нет необходимости во введении дополнительно в состав мембраны пластификатора, т.е. ортонитрофенилоктиловый эфир является одновременно активным веществом и пластификатооом. 1 ОПрисутствие в мембране ортонитрофенилоктилового эфира понижает сопротивление мембраны до 4-5 мОм, что способствует наличию хороших кинетических свойств электрода, в д 5 частности времени установления потенциала. Для рассматриваемого варианта электрода оно составляет 30 с 1- 2 мин в концентрированной области растворов, При сопротивлении мембра О ны порядка нескольких мегаом нет необходимости во введении в мембрану обменника, например соли тетрадециламмония.Таким образом, в состав мембраны, 25 селективной к карбонатному иону, входят всего два компонента,: поливинилхлорид и ортонитрофенилоктиловый эфир. Их концентрации можно варьировать в широких пределах, причем 3 О селективность мембраны при этом не изменяется. Однако при концентрации поливинилхлорида в мембране менее 257 наблюдается изменение механических свойств мембраны: мембрана становится мягкой и непрочной. При увеличении содержания поливинилхлорида в мембране более 337 наблюдается обратное явление: мембрана теряет эластичность, становится хрупкой, возрастает ее сопротивление.Аа АоС 1, КНСО , КС 1 мембранаВсего исследуют 3 серии электродов. Мембраны имеют состав, указан ный в примерах 1, 2, 3.Зависимость ЭДС элемента от активности в растворе карбонатных ионов выражается уравнением 50о В+ 1 в асвгЕ3стандартная ЭДС;температурный коэффициентЭДС;заряд иона,активность карбонатныхионов во внешнем растворе. П р и и е р 1. Индикаторную мембрану готовят следующим образом.Берут 25 вес.Е поливинилхлорида и смешивают с 75 вес.Х ортонитрофенилоктилового эфира. Затем при перемешнвании добавляют растворитель тетрагидрофурана в количестве 30 мл. Смесь перемешивают до получения однородной массы, не содержащей пузырьков воздуха. Приготовленную смесь выливают в чашку Петри и оставляют на сутки для испарения растворителя. Из готовой мембраны вырезают диски диаметром 10 мм и приклеивают клеем (поливинилхлорид в циклогексаноне) к торцу поливинилхлоридной трубки. П р и м е р 2. Берут 33,3 вес.Х поливинилхлорида и 66 вес.й ортонитрофенилоктилового эфира. Изготовление мембраны проводят аналогично примеру 1. П р и м е р 3. Берут 29 вес.Х поливинилхлорида и 70 вес.7 ортонитрофенилоктнлового эфира. Изготовление мембраны проводят аналогично примеру 1. Предлагаемый электрод состоит из корпуса, токоотводящего хлорсеребряного электрода, индикаторной мембраны и внутреннего раствора состава: 0,01 М КНСО + 0,01 М КС 1. Готовый электрод перед измерениями вымачивают в течение суток в 0,01 М растворе КНСО. Исследование проводят в следующем гальваническом элементе с переносом:исследуемый КС 1 АС 1 Аяраствор нас.Практически определение активности карбонатного иона в исследуемом растворе проводят по калибровочной кривой, построенной в координатах ЭДС элемента-логарифм активности карбонатных ионов в растворах с заданной концентрацией карбонат-ионов. Расчет активности карбонат-ионов в стандартных растворах проводят по формулеТи аж В 23 Поснфе ИПИ Заказ 4199Филиал ПОППатент3 йеП 0 ай где К , К 2 - константы диссоциации1 фугольной кислоты,- брутто концентрациикарбонатов (концентра,ция соли КНСО); 5аНактивность ионов водорода (-1 р а = рН);регистрируется с помощью стеклянного электрода;О- активность карбонатныхионов в растворе;- коэффициенты активности СО, НСО , рассчитанные по уравнениюДебая-Хюккеля.На фиг. 1 и 2 приведены результаты исследования электродов на основе предложенного состава мембраны.Зависимости Е - 1 я а у-построены 20СОпо средним арифметическим значениям ЭДС для серии из пяти электродов. Расхождение между потенциалами электродов в каждой из трех исследованных серий электродов составляет не более 5 мВ. Электроды трех серий на основе ортонитрофенилоктилового эфира показывает одинаковое поведение во всех исследованных растворах. поэтому представлены результаты 30 калибровок первой серии.На кривых видно, что в интервале активности карбоната от 10, 10до 28 Ь10 моль на 0,1 М фоне КС 1 наблюдает- ся выполнение карбонатнои функции с наклоном, близким к теоретическому (30 мВ). Присутствие в раст- воре ионов С 1 практически не влияет на выполнение карбонатной функции.Электродная функция мембраны сохраняется в присутствии посторонних анионов при следующих соотношениях влияющего иона к основномуАс: СО.з = 10; 12 БО,: СО= 10; 1Вепг : С 02 = 10 : 1НРО 2-;,СО- = 10 ф: 14 зДля электродов на основе ортонитрофенилоктилового эфира получают следующий ряд селективности: ЯО, ( С 1 ( НРО с Ас с Вепг,1Из полученных результатов видно, что достигается увеличение селективности электрода в присутствии ионов. Константа селективности позволяет определять активность карбонатных ионов в растворах, содержащих даже 10 -кратные избытки ионов С 1 , 80. Кроме того, мембрана по изобретенйю2 более селективна к СО в присутствии таких авионов, как НРО , Ас