Состав мембраны ионоселективного электрода для определения суммарной активности ионов аммония и калия в растворах

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сотоз СоветскикСоциалистическикРеспублик,В. Рождественская, М,В. Неф 2) Авторы изобретен Ленинградс государств ) Заявители Ленина, орЗнамени го ий ордена Ленина и орд нный университет им. А ена Октябрьской Револю ударственный университ амени. ордена асногс,4) СОСТАВ МЕМБРАНЫ ИОНОСЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДАДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНОЙ АКТИВНОСТИ ИОНОАММОНИЯ И КАЛИЯ В РАСТВОРАХ ольким ионам. снове жидкого з кальциевой ислоты, растравнои степени ницаемы к двум или не Например, электрод на катионита, состоящего соли додецилфосфорной воренной в деканоле,двузарядным иона таллов и использ для определения селективен ко всещелочноземельныхется, в частности суммарного содерж и магния Г 1 1,ия ионов кальци ческим решеся состав1 электрода активности иия и калия ного вещестНаиболее близким техн яе обретению ионоселект еления сум рно м ции) ионо электродн ктив ого типа щью электродоведелить суммарнаммония и калиает даже незначприсутствующихоре ионов водор содерж однако ельное ко исследуеа; натрия 1Изобретение относится к средствампотенциометрического контроля водных сред на суммарное содержание ионов аммония и калия и может быть использовано в агрохимии, геохимии, гидро- химии, практике химических исследова ний, в тех случаях, когда эти ионы присутствуют в таких количествах, что не представляется возможным определение каждого из них в отдельности изза недостаточной селективности известных аммониевых и кал очувствительных электродов отенциометрически концен гра о из определяемых ионов и з рное содержание обоих, легк р ать и концентрацию другого.Известны ионоселективные электроды на основе различных электродноактивных материалов, позволяющие при определеннных условиях контролировать величину суммарного содержания одинаково заряженных ионов. Мембраны таких электродов в одинаковой степени пронием к имембраныдля опре(концентна основва 21.С помможно опние ионоэтому меличествомом раст ваА. матерова, елов и А. Н. 1 вевдлова2935 4щего диаметра и оставляют на воздухедо полного испарения летучего растворителя. Получается эластичная мембрана следующего состава, вес.ПВХ 24,82ДБФ 74,44Валиномицин+нонактин 0,74Из полученной пленки вырезают дис 16 ки и приклеивают их к торцам ПВХ-трубок с внутренним диаметром л 1 О мм клеем, приготовленным путем растворенияПВХ в циклогексаноне. После высыханияклея электроды вымачивают в растворе5 состава 0,01 М МН,ВСЮ+0,01 М КСВ в течение трех суток, Этот же раствор используется для внутреннего заполненияи хранения электродов.П р и м е р 2, Для приготовления2 мембраны берется 2 г ПВХ, 6 г ДБФ,0,0057 г валиномицина, 0,0062 г нонактина, Методика приготовления мембраны аналогична приведенной в примере 1.В результате получается мембрана сле 2 З дующего состава, вес, ф:ПВХ 24,абДБФ 74,89Валиномицин+нонактин 0,15р и м е р 3. Для приготовлениямембраны берется 2 г ПВХ, 6 г ДБФ,0,0574 г валиномицина, 0,0619 г нон-,.актина. Методика приготовления мембраны аналогична приведенной в примере 1. В результате получается мембраЭ 5о,на следующего состава, вес, 4:ПВХ 24,63ДБР 73,90Валиномицин+нонактин 1,4746 3 100 и других однозарядных катионов, Так, значение коэффициента селективности К 1 Н кон по отношению к ионам аммоНил и калия в присутствии ионов водорода составляет г 100, а коэффициент селек тивности в присутствии ионов натрия К 1 Н,кМ 1 0Таким образом, все известные электроды, позволяющие определять суммар" ное содержание каких-либо ионов, характеризуются низкой селективностью по отношению к определяемым ионам в присутствии других ионов того же знака заряда.Целью изобретения является увели" чение селективности мембраны ионоселективного электрода для определения суммарного содержания ионов аммония и калия по отношению к определяемым ионам, сравнительно с другими.Поставленная цель достигается тем, что в состав мембраны ионоселективного электрода вводятся связующие и растворитель, а в качестве электродноактивного вещества используется смесь валиномицина и нонактина в молЪрном соотношении СИ 1/СЕц=1,55-1,71 при следующем соотношении компо- нентов мембраны, 3 вес:Связующее 24,63-24,96Растворитель 73,90-74,89Смесь нонактинас валиномицином 0,15-1,47При этом в качестве связующего использован поливинилхлорид (ПВХ), а в качестве растворителя - дибутилфталат (ДБФ).П р и м е р 1. Для приготовления мембраны диаметром 1 О см в 30 мл циклогексанона растворяют при слабом на гревании ( 50 ОС) и постоянном перемещивании магнитной мешалкой 2 г ПВХ, 6 г ДБФ, 0,0287 г валиномицина и 0,0309 г нонактина. После полного растворения всех компонентов смесь выливают в чашку Петри соответствуюисследуемый растворАЦС 1, КС 1нас. КС 1 (0,01 М),йН С 1 (О, 01 М),При исследовании электродных свойств мембран меняют как суммарную концентрацию ионов аммонияи калия, так и их молярное соотношение в исследуемом растворе.Зависимость ЭДС гальванического элемента от 1 да 11, +а) оказывается линейной с угловым коэффициентом Исследование электродных свойств мембран в растворах, содержащих ионы аммония и калия, проводят путем измерения ЭДС гальванического элемента с переносом следующего вида: 57,5 мВ в интервале концентраций 5 м х 10-+-5 10 " М, Значение ЭДС при Фиксированной суммарной концентрации ионов аммония и калия не зависит от их И молярного соотношения в исследуемомрастворе. Все это свидетельствует о выполнении полной электродной функции по отношению к сумме ионов аммония и5 1002935 6 калия. Воспроизводимость величины номицина в мембране лежит в пределах ЭДС в растворе одной и той же суммар,б 30,08.ной концентрации ионов аммония и калия лежит в интервале +1 мВ. Равно- Коэффициенты селективности предлавесный потенциал достигается быстро б гаемой мембраны по отношению к ионам (фф 30 с). Погрешность измерений суммар- аммония и калия сравнительно с други- ного содержания ионов аммония и калия ми катионами представлены в табл.не превышает 4/ при условии, что мо- Коэффициенты селективности определялярное соотношение нонактина и вали- лись по методу "смешанных растворов".Таблица 1 Мешающий ион МН , Ма Са Мд 2+ Сц 2+ К 1,1 Н ЦРд 2 710 2 510 3,41 О 4; 1,7 104,210-ф НН ф 1 ф Эти данные показывают, что электроды с предлагаемой мембраной позволяют определять суммарное содержаниеионов аммония и калия в водных растворах, содержащих значительные избытки ионов водорода, натрия и других. бОсновным параметром, определяющимхарактерное свойство предлагаемой мембраны - способность реагировать своимпотенциалом на суммарное содержаниеионов калия и аммония, является со-Вотношение концентраций в ней нейтральных комплексонов - валиномицина, взаимодействующего преимущественно с калием, и нонактина, взаимодействующегопреимущественно с аммонием. Именно от35этой величины зависит, в какой степени мембрана оказывается чувствительной по отношению к каждому из этихионов,В соответствии с уравнением Никольского потенциал мембраны с нейтральными комплексонами в растворе, содержащем конкурирующие ионы (например,калий и аммоний) выражается следующимобразом45"=+2 3 у 1 д(айнд+КмН )к к) фо кТ9 ч.231 д (Срц 1 К Н у, СК ) .Для того, чтобы потенциал был логарифмической функцией суммарной концен.50трации ионов калия и аммония, необходимо, чтобы выполнялось условие К=1. 1 ЧНЖНа фиг. 1 приведены коэффициентыселективности К 1 Н мембран с различным соотношением концентраций валиномицина и нонактина. Значению К 1 =1 на этом графике отвечает состав Снон /Свил=1,63. Мембрана такого состава была приготовлена, и значение К 1 Н 1 К=1 для нее было подтверждено эксйериментально. Соответствующее соотношение компонентов - комплексонов и было предложено как оптимальное. Допустимый интервал изменения этого соотношения, был определен отступлением от этого состава, которое должно при-. водить к изменению потенциала электрода на 1 мВ - значение, которое в условиях обычных ионометрических оп" ределений составляет погрешность измерения потенциала. Таким образом, был получен интервал Снон/Сыл=155- 1,71. Составы, соответствующие этому интервалу, позволяют определять суммарное содержание ионов калия и аммо.ния с погрешностью 43, отвечающей погрешности измерения потенциала в 1 мВ.В табл. 2 приводятся экспериментально полученные значения потенциа" лов для пяти мембран в растворах. с постоянной суммарной концентрацией МН 1 СВ и КСЫ, но с различным соотношением этих компонентов. Мембраны выбраны следующим образом: с оптимальным соотношением нонактина и валиномици" на, соотношениями, соответствующими границам предлагаемого интервала, и две мембраны за пределами этого интервала. Данные этой табл. 2 наглядно представлены на фиг. 2.1002935 Таблица 2 т(мВ) для мембран следующих составов Состав раствора Ъой 1 С все Ъон/Сесв 1,63 1,71 4 к"Н 4 К ион всы 1,550 О,З 0,2 О 5 0,5 0,2 0,8 а 76,1 72,2 . 78,3 7 ч,2 77,Ц 75,6 75,4 75,9 76,8 74,0 75,2 75,0 73,2 для любых других мембран с электродноактивным веществом этого класса,а именно; стабильностью показаний ивременем жизни соответствующих электродов,При повышении общей концентрациикомплексонов за пределы указанного интервала снижается стабильность показаний (значения потенциала одного электрода во времени, сходимость для отдельных экземпляров) в связи с возникновением микронеоднородностей, характерных для состояния, близкого к насыщению мембраны по комплексону, Применьшем общем содержании комплексоновтакже снижается стабильность показаний и, кроме того, уменьшается времяжизни электродов: при малом запасеэлектродноактивного вещества постепенное вымыван 1 е его в раствор сказывается на характеристиках электродараньше, Так, при общем содержаниикомплексонов 0,051 время функционирования электрода уменьшается примернов два раза сравнительно с электродами, соответствующими заявленному интервалу составов мембраны,Предлагаемый состав мембраны позволяет создавать электроды, имеющие селективность по отношению к ионам аммония и калия сравнительно с ионами водорода на четыре порядка большую, асравнительно с ионами натрия на двапорядка большую, чем стеклянные электроды,Формула изобретения1. Состав мембраны ионоселективного электрода для определения суммарС ййгМ Й:. -- ионнаяК С +С)г 1 Щ С +61,Ц 1соответст-вующего иона врастворе. 30 Суммарная концентрация ионов калия и аммония в растворе О, 1 М. Внутренний раствор мембранных электродов - 0,01 И НН СО+0,01 М КСК.идно, что во всем возможном ин%Втервале соотношений концентраций ионов калия и,аммония в растворе потенциал первых трех мембран изменяет. ся не более, чем на 1 мВ. В то же время для двух последних мембран (Сн ) С асу 1 а 36 и С 1 оИ/Сдц - 2 9 12),щЯз менения потенциала составляют 5,7 и 5,1 мВ соответственно; Такие изменения потенциала соответствуют изменению определяемой концентрации на 23 и 214. Следовательно, если на основании значений потенциалов этих мембран рассчитывать суммарную концентрацию ионов калия и аммония в растворе, мож" но сделать ошибку, превышающую 20 о,Этими данными обоснован выбор соотношения концентраций комплексонов в мембране - основного параметра, оп ределяющего характерные свойства пред лагаемой мембраны.Что касаетея общего содержания55 комплексонов, то предлагаемый интервал значений этой величины определяется теми же обстоятельствами, что и9 10029 ной активности ионов аммония и калия в растворах на основе электродноактив" ного вещества, отличающий с я тем, что, с целью повышения селективности, состав мембраны содержит 5 связующее и растворитель, а в качестве злектродноактивного вещества используется смесь валиномицина и нонак 1- нон тина в молярном соотношении = 10ВОЛ =1,55-1,71 при следующих количествах компонентов мембраны, вес.Связующее 24,63-24,96Растворитель 73,90-74,89 10Смесь нонактинас валиномицином 0,15-1,47 2, Состав по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве связующего использован поливинилхлорид, а в качестве растворителя - дибутилфталат.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Дарст Р. Ионоселективные электроды. М., "Мир", 1972.2. 6. Евепщап апд оЮегз. Тбе01 азз Е 1 есйгоде И 1 еу (пйегвсепсе),Мех,акогс, 1966, р, 280 (прототип).1002935 м/Сйл=Сион Я, У,сЯ жР ектор А. Ференц акт каз 1538/25 4/5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель И, РогалБугир Техред М, Коштура Тираж 871 Подписное ИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 5, Москва, Ж, Раушская наб д