Optymalizacja chlorkowych elektrod jonoselektywnych z membraną poliakrylanową

1. Marzena Goławska Wyznaczane współczynników selektywności elektrod zawierających różny skład membrany plastycznej Wpływ zawartości akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n-butylu (BA) w kopolimerze na nachylenie charakterystyki Pracownia: Pracownia Elektroanalizy Chemicznej Kierownik pracy: Dr hab. Krzysztof Maksymiuk Opiekun pracy: Dr hab. Agata Michalska–Maksymiuk Elektrody z jonoforem w fazie membrany Elektrody zawierające w membranie jonofor (II) Optymalizacja chlorkowych elektrod jonoselektywnych z membraną poliakrylanową Odpowiedź elektrody jonoselektywnej czułej na jony chlorkowe zawierającej kopolimery ACN i BA (w stosunku molowym 0,92 do 0,08 ) w 0,1M KCl , 0,1M K2SO4 , 0,1M KNO3 , 0,1M salicylanie sodu (SalNa) . • Dla membran z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (stosunek molowy 0,92 ACN i 0,08 BA) uzyskałam nachylenie charakterystyki najbliższe wartości teoretycznej wynoszące -54,5±0,9 mV/dec (R2=0,999), w zakresie stężeń • 10-4-10-1 mol/l. Dla membrany zawierającej najmniej akrylonitrylu (stosunek molowy ACN do BA wynoszący 0,69 do 0,31), w tym samym zakresie stężeń, nachylenie charakterystyki wynosi -49,1±2 mV/dec (R2=0,997). Wstęp Elektrody jonoselektywne z membraną plastyczną są użytecznym narzędziem analitycznym. W ostatnich latach jednym z kierunków rozwoju elektrod jonoselektywnych jest poszukiwanie nowych materiałów matrycy membrany plastycznej. Szczególnym zainteresowanie cieszą się polimery i kopolimery akrylanowe, a zwłaszcza te, które można otrzymać metodą fotopolimeryzacji. O akrylan n-butylu (BA) CH2 CH C O C4H9 Wpływ składu kopolimerów akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n-butylu (BA) na parametry analityczne elektrod jonoselektywnych czułych na jony chlorkowe, zarówno zawierających jonofor w fazie membrany jak i bez jonoforu. Elektrody zawierające w membranie tylko wymieniacz jonowy (bez jonoforu) CH2 CH C N akrylonitryl (ACN) Dla membrany z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (0,92 ACN i 0,08 BA) uzyskałam nachylenie charakterystyki wynoszące -58,2±2,3 mV/dec (R2=0,996), w zakresie stężeń 10-4-10-1 mol/l. Dla membrany zawierającej najmniej akrylonitrylu (stosunek molowy ACN do BA wynoszący 0,69 do 0,31), w tym samym zakresie stężeń, nachylenie charakterystyki wynosi -57,5±1,9 mV/dec( R2=0,991). Fotopolimeryzacja jest prostą i szybką metodą polimeryzacji pod wpływem promieniowania ultrafioletowego UV. Metodę tę wykorzystałam do otrzymywania membran plastycznych czułych na jony chlorkowe. Nanosiłam mieszaninę zawierającą ACN i BA (w różnych stosunkach molowych), 6% jonoforu (II) chlorkowego, 3% wymieniacza jonowego, oraz dodatki substancji sieciującej (HDDA) i inicjatora fotopolimeryzacji (DMPP) na powierzchnię elektrody z węgla szklistego. Polimeryzacja promieniowaniem UV trwała kilka minut i była prowadzona w atmosferze argonu. przepływ argonu lampa UV Wyznaczanie oporności membran zawierających różny stosunek molowy akrylonitrylu (ACN) do akrylanu n-butylu (BA) doprowadzanie argonu komora do fotopolimeryzacji elektrody jonoselektywne z membraną plastyczną *M.Lyczewska, M.Wojciechowski, E.Bulska, E.A.H.Hall, K.Maksymiuk, A.Michalska Electroanalysis 19 (2007) 393-397 Elektrody z jonoforem w fazie membrany Dla membrany zawierającej kopolimer akrylonitrylu i akrylanu n-butylu w stosunku molowymwynoszącym 0,81 do 0,19 zarówno z jonoforem, jak i tylko z wymieniaczem jonowym, uzyskałam najbardziej korzystne wartości współczynników selektywności. Wpływ składu kopolimerów akrylonitrylu (ACN) i akrylanu n-butylu (BA ) w różnym stosunku molowym na oporność membrany plastycznej, którą wyznaczyłam metodą chronopotencjometryczną przy użyciu prądu katodowego i anodowego. Skład membrany plastycznej: Przy prądzie polaryzacji wynoszącym 10-7A zmiana kierunku przepływu prądu z katodowego na anodowy wywołuje skokowy wzrost potencjału. Biorąc pod uwagę wielkość tego skoku można wyznaczyć oporność membrany. ACN i BA - matryca membrany • Wnioski: • Uzyskane wyniki wskazują na możliwość wpływania na parametry analityczne i oporność membrany chlorkowej przez zmianę składu kopolimeru będącego matrycą membrany. • 2.Większa zawartość akrylonitrylu w stosunku do akrylanu n-butylu pozwala uzyskać lepsze nachylenie charakterystyki. • 3.Wzrost zawartości akrylonitrylu w stosunku do akrylanu n-butylu wpływa na zmniejszenie oporności membrany. • 4.Membrana nie zawierająca jonoforu chlorkowego charakteryzuje się podobnymi wartościami selektywności i nieco niższą granicą wykrywalności. • 5.Membrany zawierające jako matrycę akrylan n-butylu z akrylonitrylem wykazują korzystniejsze współczynniki selektywności w porównaniu z membraną zawierającą tylko akrylan n-butylu. akrylonitryl, akrylan n-butylu MTDDACl- - wymieniacz jonowy chlorek tridodecylometyloamoniowy HDDA - substancja siecująca diakrylan heksanodiolowy Oporność membran z największą zawartością akrylonitrylu w kopolimerze (0,92 ACN i 0,08 BA) wynosi 2,9*106 Ω. Membrany z największą zawartością akrylanu n-butylu (stosunek molowy BA do ACN wynoszący 0,31 do 0,69)wykazują oporność równą 9,1*107 Ω. DMPP - inicjator fotopolimeryzacji 2,2-dimetylo-2-difenyl Jonofor II - chlorkowy ETH 9009