Физическая биохимия - Фрайфелдер Д.
Скачать (прямая ссылка):
Выпускаются специальные Ыа+-непроницаемые стеклянные электроды, которые можно использовать для предотвращения натриевой ошибки в тех случаях, когда присутствие ионов Na+ необходимо. С другой стороны, поскольку проницаемость стекла для ионов других щелочных металлов (например, К+) очень мала, натриевая ошибка может быть предупреждена применением калиевых солей. Если же необходимо работать при высоких значениях pH, то лучше всего вместо NaOH использовать КОН.
Следует заметить, что часто приходится сталкиваться с утверждением, будто электроды общего назначения при высоких pH дают заниженное значение. Это не совсем верно, поскольку осложнения вызываются не ОН~, a Na+. Так называемые электроды высоких pH являются обычными стеклянными электродами, изготовленными из стекла, непроницаемого для Na+.
Проблема трис-буфера
Трис-буфер, вероятно, служит наиболее широко используемым буфером в биохимии вследствие его высокой буферной емкости, низкой токсичности, инертности в большинстве биохимических реакций, отсутствия взаимодействия с ионами металлов и доступности в очень чистом виде. Тем не менее следует иметь в виду три особенности: 1) он реагирует с некоторыми электродами, о чем уже говорилось; 2) значение pH трис-буфера зависит от температуры сильнее, чем для большинства других буферов, — pH увеличивается с понижением ' температуры приблизительно на 0,03 единицы на градус в интервале от 25 до 5°С; 3) концентрационная зависимость его также большая, чем для многих других буферов, — относительное значение pH буфера с концентрациями 0,01, 0,05 и 0,1 М составляет ху х + 0,05 и х+0,1 соответственно.
Типы электродов
Каталоги фирм — производителей электродов для рН-метров могут вызвать затруднения при выборе. Однако внимательное их изучение показывает, что в действительности существует лишь несколько разновидностей электродов.
Стеклянные («Н+-проницаемые») электроды бывают четырех типов: электроды общего назначения, высокотемпературные, с малой натриевой ошибкой (электроды «высоких pH») и сверхчувствительные к Na+ (используемые для измерения концентрации Na+),
Электроды сравнения («Н+-непропицаемые») делятся на три типа: общего назначения (обычно каломельные), высокотемпературные и ахлоридные, т. е. не содержащие хлорид-иона (вместо хлорида используется Hg/HgSO/i). Некоторые из них помещены в стеклянную трубку, на конце которой имеется отверстие, закрытое стеклянным фильтром; это позволяет быстро установить равновесный потенциал в образцах с высокой вязкостью, в эмульсиях или в растворах с осадком.
В биохимии применяется практически только комбинация стеклянного электрода с электродом сравнения в одной ячейке. Главное преимущество такой единой ячейки состоит в возможности проведения измерений в минимальном объеме. Недостатком
этой системы является высокая стоимость и полная негодность при поломке хотя бы одного элемента.
Кроме того, существуют электроды, позволяющие измерять не только pH, но и другие параметры. Например, металлические электроды могут использоваться для измерения окислительно-восстановительных потенциалов и концентраций специфических ионов. Для окислительно-восстановительных измерений обычно применяется платина, так как она устойчива к химическим воздействиям. Серебряные электроды используются для прямого потенциометрического определения С1~, В г", I~, S2“ и SH~ (другими словами, тех ионов, серебряные соли которых имеют низкую растворимость). Эти измерения проводятся с помощью милливольтметра, составной части большинства производимых рН-метров. Например, для определения концентрации С1~ измеряют растворы с различными концентрациями хлорид-иона и устанавливают при этом зависимость между показаниями милливольтметра и [С1_]. Концентрацию С1~ в образце далее легко определить по калибровочному графику. Окислительно-восстановительные потенциалы измеряются сходным образом с использованием стандартных растворов с известными величинами окислительновосстановительны х потенциалов.
Для различных целей выпускаются электроды различных размеров и форм.
Использование индикаторной бумаги
Для определения pH существует большое число цветных индикаторных бумаг, причем некоторые типы обладают чувствительностью до 0,2 единицы pH. Иногда они бывают полезны для приближенных измерений, однако важно помнить, что присутствие в образце солей в высокой концентрации, белка и некоторых хроматографических материалов, таких, как ДЭАЭ-целлюлоза, способно вносить ошибку до нескольких единиц pH. В ряде случаев красители, которыми пропитана бумага, могут реагировать с органическими веществами в растворе, что приводит к изменению окраски, не обусловленному pH. Наконец, в слабо забуферепных растворах красители бумаги могут действовать как буферы и изменять pH, давая при этом ошибочные показания.
Избранная литература
Bates R. GDetermination of pH: Theory and Practice, Wiley, 1964.
Dole М., The Glass Electrode, Wiley, 1941.
Кроме того, можно пользоваться брошюрами фирм Beckman, Corning и Radiometer.
