Eine kurze Geschichte der Ionenselektiven Elektroden
* Ionenselektive Elektroden. 1934 bemerkten B. Rangel und andere, dass Glaselektroden mit Aluminium- oder Bordioxid auch auf Natrium reagieren. Ende der 1950er Jahre entwickelten G. Eisenmann und andere Glaselektroden, die auf andere als Wasserstoffionen reagierten. 1936 beobachtete H.J.C. Tandro die Reaktion der Fluorescentfolie auf Ca2+, 1937 entwickelte I.M. Kortov eine Halogenion-Elektrode mit Silberhalogenidfliechen. Im Jahr 1961 entwickelte das ungarische E. Pongo-System eine Niederschlagmembranelektrode aus Silikonkautschuk als inertes Matrix, das auf eine Vielzahl von Ionen, einschließlich Ag+, S2- und Halogenionen, reagiert. 1966 M.S. Flant und J.W. Ross aus den USA machten hochselektive Fluorionelektroden aus Monokristallen von Lithiumfluorid, was einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von Ionenselektiven Elektroden ist. Im folgenden Jahr entwickelte Ross eine Kalzium-Ionen-Elektrode für den flüssigen Ionenaustausch. Zur gleichen Zeit begann die Simon-Schule in der Schweiz mit der Herstellung von Kaliumelektroden aus Antibiotika, um eine andere wichtige Klasse von Elektroden zu erforschen, nämlich neutrale Trägermembranelektroden. Bis Ende der 1960er Jahre gab es etwa 20 Arten von Ionenselektiven Elektroden, und diese Analysetechnik begann zu einer unabhängigen Branche der elektrochemischen Analysemethode zu werden.
Grundlegende Theorie der Ionenselektivelektroden
Wenn eine elektrochemische Membran zwei Elektrolytlösungen trennt, wenn die Membran gleichmäßig durch jedes Ion durchläuft * und nur verhindert, dass sich die beiden Lösungen schnell mischen, entsteht ein Diffusionspotential zwischen der Lösung auf beiden Seiten der Membran, das aus den Konzentrations- und Durchflussunterschieden der einzelnen Ionen in der Lösung entsteht, das als Flüssigkeitspotential bezeichnet wird. Ein anderer Fall ist, dass ein sogenanntes Don-Nan-Potential entsteht, wenn die Membran mindestens * das Durchlaufen eines dieser Ionen verhindert. Die empfindliche Membran der Ionenselektionselektrode ist eine selektive Penetrationsmembran, die nur relativ selektiv und nicht spezifisch für die Penetration verschiedener Ionen ist, daher liegt das Membranpotential zwischen den beiden oben genannten Situationen.
Die grundlegende Annahme der TMS-Theorie ist, dass das Gesamtpotential der Membran aus drei Teilen besteht, die der Summe der beiden Phasengrenzflächenpotentiale auf beiden Seiten der Membran und der Schnittstelle der Lösung und der Diffusionspotential innerhalb der Membran entsprechen. Auf dieser Grundlage wurde eine Membranpotentialgleichung exportiert, die die Donnan-Klauseln und die Henderson-Klauseln enthält. Eisenmann und andere haben durch die Lösung der Stromgleichung von Ernst-Planck die Membranpotentialgleichungen für verschiedene Typen von Elektroden abgeleitet.
In der Elektrodenmembran erlaubt es nur, Ionen mit der gleichen Ladung durch und nicht Ionen und Lösungsmittelmoleküle mit der entgegengesetzten Ladung durch, die Ionen durch die Membran haben das ideale Verhalten und den Membranstrom von Null unter der Voraussetzung, dass eine einheitliche Formel verwendet werden kann, um das Membranpotential auszudrücken Em：(1) in der Form a und a für i Ionenaktivität in Lösungen 1 und 2; a und a Die Gesamtzahl ist N Arten j Ionenaktivität in Lösungen 1 und 2; Zi und Zj für Ionen i und j Anzahl der Ladungen; T für die Temperatur; R als Gaskonstante; F die Faraday-Konstante; Kij für die Elektroden gegen die Hauptionen i Im Vergleich zu anderen Ionen j Der selektive Faktor. Wenn die Zusammensetzung in Lösung 2 unverändert ist, a und a Die Gleichheit ist konstant: Die oben genannte Nikolsky-Eisenmann-Gleichung ist die Grundgleichung in der Analyse von Ionenselektiven Elektroden.
Ist die Elektrode hochselektiv für i-Ionen, d.h. alle Kij sind nahe an Null, wird die oben genannte Formel: ihre Form entspricht der Ernst-Formel *. Dies ist der Grund, warum man es gewöhnt ist, die Reaktionseigenschaften von Ionenselektiven Elektroden mit den Nerst-Beziehungen zu beschreiben.