DE4208957C2

DE4208957C2 - Membran für kaliumsensitive Elektroden

Info

Publication number: DE4208957C2
Application number: DE4208957A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Merz; Jurij Aleksandrovic Bouslaev; In Evgenij Grigorievic Il; Aleksandr Viktorovic Kopytin; Jurij Alekseevic Politov; Evgenij Alekseevic Scerbakov; Evgenij Michailovic Dianov; Vladislav Aleksandrovic Maslov
Original assignee: Individual
Current assignee: MERZ, WOLFGANG, DR., 67157 WACHENHEIM, DE
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2012-03-20
Also published as: DE4208957A1

Description

Ionensensitive Elektroden finden vielfach Anwendung für elektro chemische Konzentrationsbestimmungen, so z. B. in der Medizin zur Kaliumbestimmung im Harn oder Blut, in der Technik zur Prozeßkon trolle bei der Herstellung anorganischer Produkte oder zur Ermitt lung der Kaliumakkumulation in Pflanzen und Böden.

Die ionensensitiven Elektroden bestehen in der Regel aus einem mit Elektrolyt gefüllten Elektrodenkörper, in den eine Ableitelektrode eintaucht und der nach unten durch eine als Sensor wirkende Mem bran abgeschlossen ist, die in Kontakt mit der Probe steht. Bei bekannten Carrierelektroden zur Kaliumbestimmung besteht die Membran z. B. aus ca. 30% PVC, 68-69% Weichmacher und 1-2% Valinomycin mit Kalium-p-tetrachlorphenylborat als Lypophil additiv. Diese Elektroden besitzen eine hohe Kaliumselektivität in Gegenwart von Alkalien und Erdalkalien mit Ausnahme von Rubidium und Cäsium. Von Nachteil ist ihre begrenzte Lebensdauer. Außerdem sind sie bei Anwesenheit organischer Lösungsmittel teilweise ungeeignet, schwierig zu sterilisieren und nur in einem begrenzten Temperaturbereich einsetzbar. Sind derartige Elektroden vergiftet, sind sie praktisch nicht regenerierbar. Elektroden mit Membranen aus kristallinen Materialien können dagegen bei Vergiftung der Membranoberfläche leicht regeneriert werden, z. B. durch mechanisches Polieren. Die Wahl des Membranmaterials ist aber stark limitiert durch die erforderliche Ionenselektivität. So ist bei Verwendung des Ionenassoziates Kaliumtetraphenylborat als elektrodenaktive Substanz der Anwendungsbereich durch die ungenügende Selektivität auf Kaliumionen in Gegenwart von Natrium- und Calciumionen begrenzt.

Gemäß DE 27 31 930 A1 wird zur Bestimmung der Wasser stoffionen eine Antimon-Einkristall-Elektrode vorge schlagen. Dabei handelt es sich um eine Metallelektrode, die zur pH-Bestimmung verwendet wird.

In dem Fachbuch "Das Arbeiten mit ionenselektiven Elektroden", Karl Cammann, Springer Verlag, 1977, Seiten 59-78 ist die Verwendung von Einkristallmembranen bei ionenselektiven Elektroden beschrieben.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Membran für kaliumsensitive Elektroden zu finden, die aus einem leicht zugänglichen Material besteht, eine lange Lebensdauer aufweist, bei Vergiftungen einfach regenerierbar, auch in Anwesenheit sonst störender organischer Lösungsmittel und bei höherer Temperatur einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß besteht die Membran für kaliumsensitive Elektroden aus einem Einkristall vom Typ KTiOPO₄.

Die Herstellung des KTiOPO₄-Einkristalls auf hydrothermischem Wege oder durch Schmelzen ist bekannt. Die Schmelztemperatur der Kristalle liegt bei 1150°C, die Leitfähigkeit bei 10^-2 bis 10^-6 Ohm^-1 cm^-1. Die Elektrodenansprechzeit beträgt weniger, als 1 Minute. Die Reproduzierbarkeit eines Potentials bei einem Kaliumgehalt in einer Lösung pK⁺ = 2 liegt nicht unter +/-0.2 mV. Sie zeichnen sich durch eine hohe Selektivität gegenüber Natrium-, Rubidium-, Cäsium- und Calciumionen aus. Sie ist im Temperaturbereich von 0 bis 80°C und im pH-Bereich von 3 bis 10 einsetzbar.

Bei monatelangem Arbeiten mit einer solchen Elektrode konnten bisher keine Veränderungen der analytischen Parameter der Membran beobachtet werden. Die Elektrode ist bei Vergiftung durch mechanisches Bearbeiten leicht regenerierbar, in Anwesenheit organischer Lösungsmittel einsetzbar und gut zu sterilisieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs beispielen erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 den Elektrodenkörper,

Fig. 2 die Abhängigkeit des Elektrodenpotentials vom pk-Wert.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Gemäß Fig. 1 besteht eine kaliumsensitive Elektrode aus dem Elektrodenkörper (1), der von der Membran (5) abgeschlossen wird. Die Elektrodenzuleitung (2) ist innerhalb des Elektrodenkörpers mit der Ableitelektrode (3) verbunden, welche in eine Referenzlösung (4) eintaucht. Die Membran besteht aus einer planparallelen Scheibe aus KTiOPO₄-Einkristall von 6 mm, Durchmesser und 1,5 mm-Dicke und ist fest mit dem Elektrodenkörper verbunden.

Beispiel 2

Mit einer Meßkette, bestehend aus der kaliumsensitiven Elektrode gemäß Beispiel 1 und einer Silber/Silberchlorid-Ableitelektrode, die in eine 10^-2 M Kaliumchloridlösung eintaucht, wurden in kaliumionenhaltigen Lösungen folgende Potentiale ermittelt:

Der lineare Bereich liegt zwischen 1 und 5×10^-5 M in einer KNO₃- Lösung (Fig. 2).

Beispiel 3

Mit der Elektrode gemäß Beispiel 1 wurden folgende Querempfindlichkeiten gegenüber anderen Kationen ermittelt:

Claims

Membran für kaliumsensitive Elektroden, bestehend aus einem Einkristall des Typs KTiOPO₄.