PL86912B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektroda powlokowa do celów badawczych i pomiarowych, która stanowi czujnik stezenia substancji chemicznych w cieczach.Znane sa elektrody powlokowe, skladajace sie z podloza, na którym naniesiona jest warstwa, lub kilka warstw, stanowiaca powloke. Podloze moga stanowic metale lub stopy nie ulegajace pasywacji w trakcie elektro¬ lizy, a takze grafit. Powloki nanoszone na podloze w znanych elektrodach skladaja sie ze'sproszkowanych metali, tlenków metali,sproszkowanyeh stopów, przy czym sa one materialem przewodzacym wzglednie po¬ siadaja wlasciwosci pólprzewodników. Znane sa takze powloki z substancji organicznych, takich jak: organiczne' wielkoczasteczkowe polimery, np: policzterofluoroetan, badz organiczne pólprzewodniki, np: spolimeryzowana metaioftalocyjanina.Znane elektrody powlokowe wykazuja wyzsza trwalosc chemiczna i elektrochemiczna od elektrod pozbawionych powlok. Elektrody tego typu charakteryzuja sie poza tym wysoka stabilnoscia na zmiane stezenia elektrolitu i zadaniem ich jest unikanie polaryzacji, a wiec bezposredniego wplywu na zmiane potencjalu ele¬ ktrody. Z tych tez wzgledów znane elektrody powlokowe sa uzyteczne w przemyslowych procesach elektro¬ chemicznych, natomiast nie nadaja sie do celów pomiarowych i badawczych.Celem wynalazku jest skonstruowanie elektrody powlokowej, której potencjal jest funkcja stezenia subs¬ tancji w cieczy. Dzieki tej wlasnosci elektroda umozliwia wykrywanie i/lub oznaczanie substancji chemicznych w ukladach takich jak woda przemyslowa, woda do celów pitnych, surowica krwi, plyny celularne oraz ciecze przemyslowe, np: miedzyoperacyjne itp. Elektroda do takich celów winna dzialac selektywnie przy minimalnym potencjale szumów. Selektywnosc elektrody manifestowac sie winna znacznym skokiem potencjalu, co najmniej 6 mV, w razie obecnosci w ukladzie substancji wykrywanej i/lub oznaczanej.Stwierdzono, ze cel wynalazku osiaga sie, a elektroda stanowiaca metaliczny nosnik pokryty powloka spelnia podane wyzej warunki, jezeli powloke elektrody stanowi substancja aktywna w stosunku do wykry¬ wanego i/lub oznaczanego jonu lub zwiazku. Substancje aktywna stanowi chemiczny zwiazek staly lub stala mieszanina, który jest trudno rozpuszczalny w cieczy, powodujacy przebudowe struktury warstwy elektroche¬ micznej przez tworzenie wiazan helatowych ze skladnikiem wykrywanym i/lub oznaczanym, znajdujacym sie w elektrolicie, badz przez zmiane swej struktury chemicznej i/lub fizycznej. Jako takie substancje nalezy wymienic dwufenylotiokarbazon, aldehydy, chinony, wyzsze weglowodory, zywice jonowymienne i inne zywice np:guajakolowe.2 86 912 Przebudowa struktury powierzchni elektrody i warstwy elektrochemicznej w wyniku nawet minimalnego postepu reakcji chemicznej czy procesu fizycznego jest okreslana zmiana potencjalu elektrody powrokowej i sily elektromotorycznej badanego ukladu elektrochemicznego. Nieznaczne zmiany stezez badanych substancji w cie¬ czy powoduja zmiany struktury powierzchni elektrody, zmiane struktury kompleksów powierzchniowej elektro¬ dy, zmiane struktury powierzchni elektrody oraz warstwy elektrochemicznej, co manifestuje sie zmiana poten¬ cjalu elektrody powlokowej i sily elektromotorycznej badanego ukladu elektrochemicznego.Potencjal elektrody powlokowej jest suma potencjalów granic faz: drut lacznikowy — nosnik elektrody, nosnik elektrody — powloka, powloka—faza ciekla. Kazda zmiana skladu fazy cieklej zawierajacej badana substancje, powoduje zmiane potencjalu elektrody powlokowej wedlug wynalazku. Z wykreslonych krzywych wzorcowych zaleznosci zmian potencjalów elektrody powlokowej wyniklych w skutek wywolywanych zmian stezen oznaczanych substancji rozpuszczanych w fazie cieklej, mozna okreslic ilosc badanych substancji.Przyklad I. Drut platynowy o dlugosci 3 cm i srednicy 1 mm przy lutowano jednym koncem do drutu lacznikowego. Drut lacznikowy doprowadzono do ukladu pomiarowego. Lutowane zlacze drutu platynowego i drutu lacznikowego dokladnie izolowano lakierem, odpornym na roztwór elektrolitu. Nastepnie odizolowany drut platynowy pokryto stopionym ditizonem (dwufenyjotiokarbazon) o konsystencji lepkiej cieczy. Grubosc warstewki wynosila 0,5 mm. Jako elektrode odniesienia stosowano elektrode kalomelowa, specjalnie w tym celu wykonana. Tak zbudowany uklad elektrochemiczny z elektroda selektywna na jony zelazowe, daje zmiany róznicy potencjalów rzedu 40 miliwoltów przy zmianie stezenie o 1 jednostke stezenia molowego jonów Fe . w granicach stezen molowych od 10"7 do 10~3, a przy wyzszych stezeniach zmiany róznicy potencjalów siegaja rzedu 200 miliwoltów. Opracowany uklad elektrochemiczny w zaleznosci od zmian stezenia jonów zelaza pra¬ cuje odwracalnie, a z krzywych wzorcowych mozna okreslic stezenia soli zelazowych.Przyklad II. Podobnie jak w przykladzie I drut platynowy pokryto warstwa aldehydu dwumetylo- aminobenzoesowego. Tak wykonana elektrode uzyto jako selektywnie dzialajaca w stosunku do substancji utle¬ niajacych. Elektrolit stanowil wodny roztwór nadmanganianu potasowego. Zmiana stezenia molowego nadman¬ ganianu w granicach 10"7 do 10~4 wykazala róznice potencjalu 300 mV.Przyklad III. Drut platynowy pokryto zywica kationitowa Amberlit 410. Elektrode zanurzono w roz¬ tworze, zawierajacym jony potasowe o stezeniu molowym 10"7 zmieniajacym sie do 10"1. Róznica potencjalów wyniosla okolo 550 mV.Przyklad IV. Drut platynowy pokryto zywica guajakolowa i zanurzono w roztworze wodnym, zawie¬ rajacym kwas octowy o stezeniu molowym zmieniajacym sie od 0—10~5, co dalo róznice potencjalów okolo 200 mV. Ta sama elektroda nie wykazala zmiany stezenia w przypadku gdy elektrolit stanowil roztwór wodny CaCI2. Z tego faktu wyciagnieto wniosek, ze elektroda pokryta zywica guajakolowa jest selektywna w stosunku do kwasu octowego.Przyklad V. Drut platynowy pokryto zywica anionitowa Dowex 50 i zanurzono w roztworze wod¬ nym HCI o stezeniu molowym zmieniajacym sie od 0— 10_l. Zauwazona zmiana potencjalu wynosila 550 mV.Przyklad VI. Drut platynowy pokryto cienka warstwa szkla litowego za pomoca palnika tlenowego.Utworzona w ten sposób elektrode zanurzono w roztworze zawierajacym jony wodorowe. Mierzony potencjal elektrody zmienial sie o okolo 50 mV na jednostke zmiany pH.Przyklad VII. Drut platynowy wyprowadzajacy pokryto powloka, która stanowilo 1000 jednostek biologicznych katalazy zawieszonej w1 cm3 roztworu chlorokauczuku w dioksanie (1 : 3 wagowo). Tak utwo¬ rzona elektrode powlokowa o selektywnej warstwie 0,5 mm uzyto do mierzenia potencjalu reakcji biochemi¬ cznej zachodzacej miedzy katalaza a woda utleniona o stezeniu molowym 10 3. Potencjal elektrody zmienial sie okolo 200 mV.Przyklad VIII. Drut srebrny o srednicy 1 mm i dlugosci 4 cm zanurzono w alkoholowym roztworze kalafonii, a nastepnie suszono w temperaturze 40°C. Tak uzyskana elektrode powlokowa wprowadzono do wodnego roztworu 0,0-dwumetylofosfonianu-2,2,2-trójchloro-1,1-dwuhydroksyetylu (Foschlor 50), którego stezenie zmieniano od 10"8 do 10"3% objetosciowych. Elektroda zmieniala swój potencjal w miare zmiany stezenia od + 350 mV do + 130 mV.Przyklad IX. Postepowano tak jak w przykladzie VIII, z tym, ze drut srebrny powleczono warstwa kwasu abietynowego. Elektroda w tych samych warunkach wykazywala zmiane potencjalu od + 320 mV do + 150mV.Przyklad X. Drut niklowy o srednicy 1 mm i dlugosci 4 cm pokryto warstwa kauczuku Neopren AD.Elektrode zanurzono do roztworów cieczy potrawiennych aikalizowanych CaO. Potencjal elektrody zmienial sie w zaleznosci od stopnia zobojetnienia tych roztworów, a mianowicie: dla roztworu o pH — 0,5 potencjal wynosil + 460 mV, dla roztworu o pH — 6 potencjal wynosil + 270 mV, dla roztworu o pH — 9 potencjal wynosil +¦ 10 mV, dla roztworu o pH- 11 potencjal wynosil- 150 mV.86 912 3 PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Elektroda powlokowa do celów badawczych i/lub pomiarowych, stanowiaca metaliczny nosnik pokryty powloka, znamienna tym, ze powloke stanowi substancja aktywna w stosunku do wykrywanego i/lub oznaczanego jonu lub zwiazku.
2. 2. Elektroda wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze substancje aktywna stanowi chemiczny zwiazek staly lub stala mieszanina zwiazków, trudno rozpuszczalny w cieczach, powodujacy przebudowe struktury wars¬ twy elektrochemicznej przez tworzenie wiazan helatowych ze skladnikiem wykrywanym i/lub oznaczanym znaj¬ dujacym sie w cieczy, badz przez zmiane swej struktury chemicznej i/lub fizycznej.
3. 3. Elektroda wedlug zastrz 2, znamienna tym, ze substancje aktywna stanowi zwlaszcza dwufeny- lotiokarbazon, aldehydy, chinony, wyzsze weglowodory, zywice jonowymienne lub zywice syntetyczne zwlasz¬ cza guajakolowa. PL