Ионселективные электроды с чувствительностью в сильно разбавленных растворах

Обсуждение современных взглядов на природу нижнего предела чувствительности ионселективные электродов с полимерными мембранами на основе ионофоров. Рассмотрены достоинства и недостатки различных известных подходов к резкому улучшению нижнего предела чувствительности таких электродов.

Развитие аналитической химии в значительной мере связано с появлением методов, позволяющих резко повысить чувствительность анализа. Некоторые из новых инструментальных методов позволяют измерять концентрацию аналитов при содержании в образце всего нескольких десятков или даже нескольких единиц их молекул. Однако возможности аналитической химии сильно возросли также и в отношении методов давно известных и, казалось бы, устоявшихся [1]. К числу примеров таких больших, можно сказать, революционных изменений в возможностях уже устоявшихся методов относится резкое расширение пределов функционирования ионселективных электродов (ИСЭ) с мембранами на основе ионофоров.

Действительно, ИСЭ давно и успешно применяют в химическом анализе [2]. К числу их достоинств можно отнести простоту применения, компактность и дешевизну измерительных приборов (иономера и pH-метра), возможность автоматизации измерений, возможность непрерывного неразрушающего контроля и, соответственно — измерений in vivo и online. Компактность и низкое энергопотребление измерительных приборов позволяют проводить анализы вне лабораторий.

Одним из недостатков ионометрии до недавнего времени считалась сравнительно низкая чувствительность метода: электродная функция обычно теряется при концентрации порядка Ю"⁶—10″⁵ М. Полагали также, что коэффициенты селективности ИСЭ, за исключением селективности стеклянных pH-электродов и F-СЭ, не могут быть ниже 10″⁵— 10^-4.

В этом отношении ИСЭ сильно уступали хроматографии, масс-спектрометрии и инверсионной вольтамперометрии.

Первый и решающий шаг в направлении резкого расширения пределов функционирования ИСЭ сделан более десяти лет назад, когда была продемонстрирована принципиальная возможность расширения электродной функции до концентраций порядка 10″¹⁰ М и ниже [3]. За прошедшее десятилетие эта принципиальная возможность в той ил! иной мере реализована на уровне лабораторных ис следований, проводимых специалистами, но к со жалению еще не вошла в повседневную практию химиков-аналитиков широкого профиля. Тем ж менее, в настоящее время работы по расширении: пределов функционирования ИСЭ в область высоких разбавлений представляют собой главную «точку роста» в ионометрии. К сожалению, подавляющее большинство таких исследований проводится за рубежами России.

Цель данной работы — краткое изложение современного состояния проблемы нижнего предела функционирования ИСЭ. Автор надеется, что в достижении цели ему поможет опыт участия в работах по применению ИСЭ в сильно разбавленных растворах [4, 5].