Методы практической биохимии - Уильямс Б.
Скачать (прямая ссылка):
7.5. Ион-селективные электроды
Стеклянный электрод по сути дела является ион-селективным, поскольку он чувствителен к ионам водорода. В настоящее время имеются электроды, чувствительные и к другим ионам, например, Cl", Na+. Их лучше называть ион-селективными, а не ион-специфи-ческими, так как зачастую эти электроды способны реагировать и на другие ионы. В паспортах электродов приводятся данные о их специфичности и возможных посторонних воздействиях. Многие из этих воздействий, к счастью, не имеют практической значимости. Например, хотя Zn2+ взаимодействует с Са2+-электродом, при биологических исследованиях это, как правило, не играет роли. В некоторых случаях нет необходимости готовить образец каким-то специальным образом, но все-таки результаты получаются точнее, если добавляют реагенты для доведения pH или устранения мешающих ионов. Если исследуются пробы с сильно различающимися ионными силами, в них рекомендуется добавлять «уравниватель» ионной силы.
Одни ионы определяют непосредственно с помощью электродов; другие — косвенным путем, с помощью титрования. Некоторые ионы, например ионы хлора, можно обнаружить с помощью элект-
Гл. 7. Потенциометрия, электрометрия и полярография 227
родов, разных по принципу действия. Как и при работе со стеклянными электродами, в качестве внешних электродов сравнения используются каломельные, но, как правило, специальной конструкции. Так, чтобы избежать загрязнения образца хлористым калием, применяют электрод сравнения с двойным электролитическим мостиком.
Стеклянные ион-селективные электроды. Эти электроды по принципу действия и конструкции подобны рН-электродам, но отличаются от них по составу стеклянной мембраны. Примером такого рода является натриевый электрод. Если обычный рН-элект-род чувствителен к ионам натрия только в щелочных условиях, то натриевый — в широком диапазоне значений pH. Однако стеклянные электроды нечувствительны к анионам и двухвалентным катионам, для их измерения существуют другие типы электродов.
Жидкостные ионообменные электроды. Эти электроды, называемые также жидкостными мембранными электродами, содержат жидкий органический ионообменник и тонкую пористую мембрану, обладающую сродством к органическим соединениям. При взаимодействии с этой мембраной аниона или катиона возникает потенциал. Оборудование также включает в себя внутренний электрод сравнения с Ag/AgCl. К таким ионообменным электродам относится кальциевый электрод.
Твердые электроды. В этих электродах вместо стеклянной мембраны применяют кристалл. Например, во фторидном электроде используют кристалл фторида лантана. В сочетании с внешним электродом сравнения такие электроды называют комбинированными.
Действие большинства электродов основано на одном из вышеупомянутых принципов, но сами электроды могут быть модифицированы и приспособлены для определенных целей. Проточный электрод позволяет промерять образцы анаэробно; существуют электроды для обнаружения газа, растворенного в водных пробах.
Применение ион-селективных электродов. Определение концентрации ионов представляет интерес для биохимиков, медиков, работников сельского хозяйства и промышленности, поэтому область применения ион-селективных электродов очень широка. Одно из преимуществ этих электродов заключается в том, что исследуемый образец в процессе анализа не расходуется и практически не изменяется, а точные результаты могут быть получены достаточно быстро. В самых разных областях применяется натриевый электрод: при изучении морской воды, сыворотки крови, кожи, почвы. С помощью различных электродов следят за загрязнением воздуха, определяют уровень кальция в крови, а хлоридный электрод применяют для диагностики кистозного фиброза — заболевания, при котором пот содержит избыток хлора.
Ход работы с ион-селективными электродами. Установка, со-
228 Часть III. Аналитические методы
стоящая из ион-селективного электрода, электрода сравнения и соответствующего измерительного прибора,' регистрирует потенциал при различных концентрациях ионов. В полулогарифмическом масштабе, когда по оси абсцисс откладывается логарифм концентрации иона, эта зависимость должна представлять собой прямую линию. Затем прибор калибруют по двум известным концентрациям иона и снимают прямые показания измерительного прибора при погружении электрода в раствор с неизвестной концентрацией. Иногда неизвестную концентрацию определяют, регистрируя изменение электродного потенциала по мере разведения образца. Для обработки результатов можно использовать специальную графическую бумагу с полулогарифмическим масштабом.
7.6. Окислительно-восстановительные потенциалы
Окислительно-восстановительной называют реакцию типа
Восстановленная форма Окисленная форма + пе-.
Смесь восстановленной и окисленной форм вещества называется окислительно-восстановительной парой. Если погрузить в раствор такой пары какой-нибудь инертный электрод (например, платиновый), металл будет заряжаться (разд. 7.1), между электродом и раствором возникнет разность потенциалов. Соединив этот полу-элемент с каким-либо электродом сравнения, можно измерить
