Склад мембрани іоноселективного електроду для визначення активності іонів натрію

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в медицине, биологии, пищевой и фармацевтической промышленности, для анализа физиологических жидкостей, природных и сточных вод. Известен состав мембраны натрийсе-лективного электрода (Na+ - ИСЭ}, в котором в качестве электродноактивной компоненты используется макроцикличе-ское соединение - производное бис(12-краун-3). Состав мембраны Na+-ИСЭ следующий (%): электродноактивное соединение - 1,6-бис[3,3'-{1>5,9триоксаундодеканоил)]гексан-4,22; тетрафенилборат натрия 0,84; наполнитель (поливинилхлорид; онитрофенилок-тиловый эфир)=1:2 - остальное. Недостатком состава мембраны Na+-ИСЭ является недостаточно высокая селективность, что затрудняет его использование при определении активности Na+ в сложных по катионному составу водных растворах (например, сточных водах промышленных производств). Определению натрия не мешают 20-кратные избытки Li+, 50-кратные -Cs+, 70-кратные-Pb+, 150-кратные - К+, 300-кратные Са2+, 500-кратные NH4+. 10000кратные Мg2+ и 5000-кратные Ва2+ и Sr2+. Более высокое содержание этих катионов в растворе приводит к исчезновению Na+ -функции Na+ - ИСЭ. Задачей заявляемого изобретения является создание мембраны ионоселективного электрода для определения активности ионов натрия в присутствии высоких концентраций катионов металлов IA и IIА групп. Существенными признаками предлагаемой мембраны являются концентрационные интервалы ее компонентов; 1) Концентрационный интервал электродноактивного краун-эфира в мембране 1,8-2,1 вес. % (у прототипа - 4,22 %); 2) Концентрационный интервал анионной добавки - тетрафенилбората натрия: 0,17-0,19 вес.% (у прототипа-0,84 вес. % ). В отличие от всех типов электродноактив-ных соединений мембран ИСЭ. макроциклические соединения (полифункциональные макрогетероциклы) способны взаимодействовать с комплексуемым катионом различным образом в зависимости от структуры гюливинилхлоридной матрицы. Это определяет величину катионной селективности мембран ИСЭ. Установлено, что величина и порядок катионной селективности поливинилхло-ридных мембран на основе бискраун-эфиров зависит от концентраций и краун-эфира, и анионной добавки-тетрафенилбората натрия в мембране (рис.1, рис. 2). То есть, варьированием концентрации электродно-активного соединения, которое определяет характер селективности мембраны (рис. 1) и ТФБ Na, можно регулировать катионную селективность ПВХ мембраны за счет оптимизации ее состава. Это подтверждает проведенный анализ молекулярных моделей СРК 1,6-бис[3,3'-(1,5,9триоксаундодеканоил)]гексана-(биc-12-краун-3). Установлено, что бис-12-краун-З способен формировать 3 типа комплекса с катионом: 1) внутримолекулярный комплекс типа "сэндвич" состава 1:1; 2) комплекс включения состава 1:1 и 1:2; 3) межмолекулярный комплекс состава 2:1. При высоких концентрациях бис-12-краун-3 в мембранах возникают комплексы типа 3, при низких - типа 2 и 1. Анионная добавка, изменяющая полярность ПВХ матрицы, способна влиять на устойчивость таких комплексов. Поэтому комбинация двух концентрационных факторов в составе ПВХ мембраны натрийселективного электрода играет особенную роль в том случае, если мембрана основана на бициклическом краун-эфире указанного типа. Изменение мембранного состава Na+-ИСЭ путем варьирования этих двух параметров позволяет значительно увеличить катионную селективность ПВХ-мембраны Na+-HC3 в сравнении с прототипом; по катионам щелочных металлов и аммония - в 2 раза, щелочноземельных металлов - в 3 раза, по Мg - в 7 раз (таблица). Это позволяет расширить область использования Na+-ИСЭ и применять его при определении активности + Na в присутствии Li+ и Cs+ - 50, Rb+ - 140, К+ - 300, ΝΗ4+, Са2+ -1000, Ва2+, Sr2*-15000, Mg2+ - 76000-кратного избытка в растворе. 1. Поливинилхлоридные мембраны Na+-ИСЭ готовили следующим образом. 8-10 мг краун-эфира (1,6-бис[3,3'-(1.5,9-триоксаундодеканоил))-гексэна и 0,9-1,0 мг тетрафенилбората натрия растворяли в 3 мл раствора поливинилхлорида С-70 (150 мг) и ортонитрофенилоктилового эфира (300 мг) в перегнанном тетрагидрофуране при перемешивании и нагревании до 35°С. Полученную гомогенную смесь выливали в чашку Петри 50 мм диаметром. После испарения тетрагидрофурана при комнатной температуре в течение 2 суток образовывалась прозрачная эластичная пленка. Из данной пленки вырезали диски диаметром 8 мм и наклеивали на торцы поливинилхлоридных трубок. Полученные мембраны кондиционировались в 0,1 Μ растворе NaCI 2 сут. Примеры осуществления изобретения: Готовят исходный раствор краун-эфира (1,90 вес.%) и тетрафенилбората натрия (0,18 вес.%) в перегнанном тетрагидрофуране, который смешивают с раствором поливинилхлорила С-70 (33 вес.%) и ортонитрофенилоктилового эфира (64,92 вес.%) - в тетрагидрофуране. 5 мл смеси нагревают до 35°С , перемешивают до образования прозрачного раствора, и выливают в чашку Петри диаметром 50 мм. В течение 2 суттетрагидрофуран полностью испаряется при комнатной температуре и образуется прозрачная эластичная пленка толщиной 0,3 мм. Из пленки вырезают диски диаметром 8 мм и наклеивают с помощью клея, изготовленного из раствора поливинилхлорида в тетрагидрофуране, на торец поливинилхлоридной трубки. Полученные мембраны Na+-ИСЭ выдерживают в 0,1 Μ растворе NaCI в течение 1 сут, после чего они готовы к употреблению. Мембраны Na+-ИСЭ составов (2-5), приведенных в таблице, готовят аналогичным образом. Пример 1 иллюстрирует селективность Na+-ИСЭ, изготовленного на основе мембраны заявляемого состава. Примеры 2 и 3 иллюстрируют электродные характеристики №+-ИСЭ на основе мембраны с предельными значениями компонент мембраны, когда селективность мембран увеличивается только в 0,7-1,8 раз. Примеры 4 и 5 показывают селективность Na+-ИСЭ на основе мембран с запредельными значениями компонент мембраны (уменьшается катионная селективность) для катионов металлов IA группы при малых концентрациях электродноактивного соединения, а при больших концентрациях уменьшается селективность к катионам НА группы и К+. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет в 2 и более раза увеличить катионную селективность Na+-ИСЭ в ряду катионов металлов IA и ПА группы. Предлагаемый Na+-ИСЭ с разработанным составом мембраны может быть изготовлен на любом предприятии аналитического приборостроения.