Оцінка метрологічних характеристик йоно-селективного електроду

 

В основі всіх методів з використанням йоно-селективних електродів (ІСЕ) лежить рівняння Нернста. Для того, щоб перевірити, наскільки точно відповідає робота електрохімічного ланцюгу рівнянню Нернста, слід отримати калібрувальні графіки для розчинів з точно відомими активностями. В аналітичній практиці здебільшого користуються емпіричною формою рівняння Нернста:

E=E₀ + S lg a_x, (1)

де:

Е -е.р.с. електродного ланцюгу;

E₀ - е.р.с. електродного ланцюгу в розчині з lg a_x =0; тобто a_x =1;

S – кутовий коефіцієнт із знаком (+) для катіонів і (-) для аніонів.

Це рівняння в напівлогарифмічних координатах можна розглядати як рівняння прямої.

Для перевірки функції електроду необхідно отримати калібрувальну криву. Для цього, виходячи з 0,1 М розчину визначуваного йону, готують поступовим розведенням розчини меншої концентрації до тих пір, доки вимірювальний пристрій не перстане реагувати на ефект розведення (зміну активності). Зрозуміло, що йонна сила розчину має підтримуватись сталою.

Після проведених вимірювань наносять значення е.р.с. в лінійному масштабі на вісь ординат, а концентрації (в логарифмічному масштабі) – на вісь абсцис.

Кут нахилу кривої (S) визначається зарядом йону і рівний 58/z (для однозарядної частинки - 58, для двозарядної частинки 29).

Згідно рекомендацій IUPAC, межею визначення вважається така концентрація визначуваного йону, при якій виміряний сигнал вдвічі більший (менший) сигналу фону. Це відповідає відхиленню від рівняння Нернста 18/z (58/z lg2).

Важливішою метрологічною характеристикою методів є їх селективність. Вплив сторонніх йонів на е.р.с. гальванічного ланцюгу може бути кількісно охарактеризований величиною коефіцієнту селективності. Комісією IUPAC рекомендовано використовувати метод для визначення коефіцієнту селективності при сталій активності сторонніх йонів і змінній – визначуваних.

Для розрахунку визначають точку перетину на кривій (тобто точку, де обидві величини логарифмічного виразу в рівнянні Нернста рівні). За активністю визначуваних йонів (a_x), що визначається по осі абсцис і сталій активності сторонніх йонів (a_s) вираховують коефіцієнт селективності:

 

K_x-s = a_x / a_s. (2)

 

Реагенти, обладнання та апаратура:

 

1. Стандартний розчин хлориду амонію з концентрацією 0,1 моль/л:

Готують зважуванням на аналітичних терезах 5,35 г препарату NH₄Cl кваліфікації "х.ч." і розчиненням в дистильованій воді (об’єм розчину 1000 см³).

2. 1 М розчин хлориду натрію

3. Потенціометр рН-121 чи йонометр ЕВ-74

4. Йоноселективний електрод ЕМ- NH₄-01

5. Хлор-срібний електрод порівняння

6. Мірні колби місткістю 100 см³

7. Мірні піпетки на 10 см³

Хід роботи:

Готують серію калібрувальних розчинів хлориду амонію з концентраціями: 10^-1, 10^-2, 10^-3, 10^-4, 10^-5 моль/л. Розчин з найбільшою концентрацією готують зважуванням на аналітичних терезах 5,35 г препарату NH₄Cl кваліфікації "х.ч." і розчиненням в дистильованій воді до об’єму 1000 см³. Розчини меншої концентрації готують послідовними розведенням дистильованою водою.

Калібрування проводять від низьких концентрацій до високих, попередньо промиваючи електрод розчином, в якому буде вимірюватись потенціал.

За отриманими значеннями потенціалів і відповідними їм величинами концентрації амонію (рNH₄) будують графік, що характеризує амонійну функцію електроду і використовується для обрахунку метрологічних характеристик електроду (кут нахилу, межі лінійності, межа виявлення). Дані заносять в таблицю:

 

СNH4Cl, моль/л	10-4	10-3	10-2	10-1
рNH4	4,00	3,02	2,06	1,1
Е, мВ
Е1, мВ

 

Для вияснення селективності електроду по відношенню до йонів натрію проводять аналогічні дослідження, вводячи в кожну мірну колбу 10 см³ 1 М розчину NaCl.

За отриманими значеннями потенціалів (Е₁) і відповідними їм величинами концентрації амонію (рNH₄) будують графік, що характеризує амонійну функцію електроду в присутності йонів натрію і використовується для обрахунку межі визначення та коефіцієнту селективності електроду (р-ня 2).

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7