Tài liệu Giới thiệu các đầu dò điện hóa doc

GIỚI THIỆU CÁC ĐẦU DÒ ĐIỆN HÓA CHƯƠNG 6 Lĩnh vực ứng dụng • Phân tích (các pp đ i ệ n hóa – c ự c ph ổ , quét th ế , …; các pp ph ổ nghi ệ m, s ắ c ký (detector) …) • Môi tr ườ ng • Y sinh • V ậ t li ệ u • Giao thông v ậ n t ả I, các ngành công nghi ệ p,… • Nông nghi ệ p, nuôi tr ồ ng th ủ y h ả I s ả n,… IN CC ẹieọn cửùc so saựnh (Reference Electrode - RE) ẹieọn cửùc chổ thũ (Indicator Electrode, Working- WE) ẹieọn cửùc ủo pH (/c thy tinh) ẹieọn cửùc choùn loùc ion (Ion-Selective - ISE) Điện cực so sánh  Bán pin có thế không đổi có thể sử dụng để làm đối chứng cho các phép đo thế. – Yêu cầu: thế ổn đònh → dòng trao đổi (i o ) lớn  Chế tạo từ các vật liệu bền, dễ kiếm và dễ dàng sử dụng.  Không độc hại khi sử dụng cho các hệ sinh học.  Kích thước và khối lượng phù hợp, có vỏ bọc để có thể sử dụng ngoài hiện trường.  Có nhiều loại: – Hydrogen tiêu chuẩn (Standard Hydrogen Elctrode -S.H.E) – Bac – clorua (Ag/AgCl) – Calomel : nhiều loại, thông dụng nhất là đ/c calomel bão hòa (Saturated Calomel Electrode - SCE) – Các đ i ệ n c ự c so sánh k ỹ thu ậ t (Cu/CuSO 4 …) Practical Reference Electrodes Common Name Electrode V (NHE) SCE Hg/Hg 2 Cl 2 /sat. KCl + 0.241 Calomel Hg/Hg 2 Cl 2 /1M KCl + 0.280 Mercurous sulphate Hg/Hg 2 SO 4 /sat. K 2 SO 4 + 0.640 Hg/Hg 2 SO 4 /0.5M H 2 SO 4 + 0.680 Mercurous oxide Hg/HgO/1M NaOH + 0.098 Silver chloride Ag/AgCl/sat. KCl + 0.197 Copper sulphate Cu/sat. CuSO 4 + 0.316 Zinc/Seawater Zn/seawater - 0.8 Note that zinc in seawater is a useful practical reference elect rode, although it has no theoretical basis for the reference pot ential. Điện cực chỉ thò  Dùng để đo thế gây bởi một số chất khi so với 1 đ/c ss.  Thường lắp vào đầu (+) của máy đo.  Cấu tạo từ nhiều loại vật liệu được cho là trơ nhưng thực sự không hoàn toàn trơ.  Đ/c kim loại: – Au – Pt – C: graphite, glassy C ….  Đ/c chọn lọc ion: - Các loại màng thủy tinh - Tinh thể , trạng thái rắn - Màng lỏng …. Cho bit nng đ các cht trong mơi trng thơng qua bin thiên th đ/c (SĐĐ). ISE - Thế màng • Cho phép ion qua màng không nh ư nhau ở hai phía. • Ng ă n c ả n m ộ t lo ạ i ion …. • N ế u 2 đ i ệ n c ự c hai bên màng đượ c gi ữ không đổ i (th ườ ng dùng đ i ệ n c ự c so sánh) thì SĐĐ cho bi ế t th ế c ủ a màng t ạ i các n ồ ng độ khác nhau → →→ → c ơ s ở c ủ a đ i ệ n c ự c ch ọ n l ọ c ion (ISE) ĐIỆN CỰC CHỌN LỌC ION (ISE) Đ i ệ n c ự c th ủ y tinh  Đ i ệ n c ự c đ o pH  Đ i ệ n c ự c th ủ y tinh cho các cation khác Đ i ệ n c ự c màng l ỏ ng  Đ i ệ n c ự c trao đổ i ion  Đ i ệ n c ự c ch ấ t mang Đ i ệ n c ự c r ắ n Đ i ệ n c ự c dây ph ủ Ñieän cöïc trao đổi ion…. Đ/c Ca 2+ Màng thu ậ n ngh ị ch v ớ i 1 lo ạ i ion Phân loại ISE chủ yếu dựa trên loại màng: - Màng tr ạ ng thái r ắ n: đơn tinh thể hoặc đĩa nén ép vật liệu hoạt điện. Yêu cầu: không tan, dẫn điện, thuận nghịch với ion cần phân tích. Td: Đ /c Florua (F - ): đ/c ss - Ag/AgCl; dd bên trong - dd nước NaCl + NaF; Màng – đĩa tinh thể LaF 3 ; Ứng dụng: công nghiệp Mạ, xử lý nước (fluorua hóa), kem đánh răng. - Màng d ị th ể : chất hoạt điện phân bố trong chất mang kết dính (rẻ hơn). - Màng ch ấ t l ỏ ng trao đổ i ion: màng xốp trơ, tẩm dung môi hữu cơ có chứa các ptử ionogen hòa tan (các chất hữu cơ kỵ nước chứa nhóm phức của ion cần phân tích). - Màng th ủ y tinh: trước đây chỉ dùng cho H + , nay phát triển nhiều loại thủy tinh, td cho phân tích Na + [...]... phân tích : j – ion c n tr Thí dụ về điện cực và các chất cản trở Điện cực IS màng rắn •Cách sử dụng ISE – Chuẩn bò dung dòch chuẩn và dung dòch cần đo có cùng lực ion và nhiệt độ – Nối đ/c ISE và đ/c đo vào máy đo thế potentiometer (chế độ đo pH hoặc mV) – Ghi nhận thế của các dung dòch chuẩn – Dựng đường chuẩn – Đo thế của các dung dòch cần đo và tính hoạt độ F- Thí d /c Florua (Fluoride Electrode):... cao – natri co thể tải điện tích qua màng thủy tinh 4 Sai số acid: acid mạnh có thể làm bão hòa hoặc nhiễm bẩn màng thủy tinh bởi ion H+ Sai số cân bằng có thể khắc phục bằng cách ngâm vào dung dòch thích hợp để tái thiết lập cân bằng 5 Màng điện cực bò khô = điện cực bò hỏng 6 Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt độ, do đó tốt nhất là đo các dd ở cùng to không đổi 7 Bazơ mạnh: các dd bazơ mạnh (pH... Dùng một màng tinh thể lỏng để chuyển tải điện tích từ dung dòch sang 1 đ/c trơ • Đ/c bên trong (đ/c đo) có thể là đ/c Ag/AgCl Có thể có thêm 1 đ/c Ag/AgCl riêng bên ngoài – Đ/c kép (ghép) • Tuy nhiên có thể sử dụng đ/c ss bên ngoài ISFET Một “kiểu đ/c pH mới” ISFET : ion-selective fieldeffect transistor •Chuỗi đầu dò phân tích các dòch máu, nước tiểu, khí… Điện cực trao đổi ion màng lỏng •Nối máy... Màng xúc tác men •A - Điện cực •B - Lớp enzym •C – màng •D – Dung dòch /c glucose (xúc tác men) Enzym: GOx -glucose oxidase, M – mediator (ph c h i xúc tác) Kh o sát t/c i n hóa c a u dò glucose M: ferrocene carboxylic acid (FCA) GOx: glucose oxidase Cư ng dòng anod ph thu c vào n ng glucose và enzyme Glucose b oxyhóa b i Fe(III) trong FCA+ FCA+ ư c tái sinh trên i n c c trong /k oxyhóa (GOx) Biochip -... của điện cực IS đối với chất cần phân tích (A) so với các chất cản trở (X) Chất cản trở cũng gây ra tín hiệu đáp ứng (thế) lên điện cực (mà KHÔNG do chất cần phân tích) – Hệ số chọn lọc phải CÀNG NHỎ CÀNG TỐT k ( A, X ) electrode response to X = electrode response to A 0.05916   E = constant ± β log  a A + ∑ (k( A, X ) × a X )  n X   Gi i h n phân tích : j – ion c n tr Thí dụ về điện cực và các. .. CaCl2 tinh khi t Đ/c đo pH (màng thủy tinh) Một trong những điện cực chọn lọc ion đơn giản (ISE) Ion H+ tải điện tích qua lớp màng thủy tinh hydrat hóa Thường có chứa một đ/c so sánh bên trong (Ag/AgCl) và một đ/c ss bên ngoài (Ag/AgCl) để đo mứùc độ tải điện của ion hydrogen Sử dụng không quá đơn giản như chúng ta thường nghó ! •Nối máy đo Điện cực thủy tinh (đ/c kép) •Mức dd của đ/c ss ngoài •Cũng... “constant” và hệ số hiệu chỉnh β được xác đònh bằng cách đònh chuẩn trong những dd có cùng lực ion •Như vậy thế điện cực chỉ phụ thuộc vào hoạt độ ion H+ c a dd bên ngồi •Lưu ý: Thế điện cực luôn luôn liên hệ với HOẠT ĐỘ, cho dù ta vẫn thường dùng nồng độ để dễ dàng tính toán Ý nghóa của 0,05916 Là hằng số với phản ứng – một mV (số đo tương đối) điện tử Có thể xem là tương đương 59,16 mV Máy đo pH... •Màng thủy tinh •DD bên trong (aH+ = 0,1) •Lớp tt hydrat Các tâm trao đổi do Na+ và H+ chiếm •DD bên ngoài (aH+ = ?) •Lớp tt khơ Các tâm trao đổi do Na+ chiếm •Lớp tt hydrat Các tâm trao đổi do Na+ và H+ chiếm Mặt cắt ngang thủy tinh: mỗi nguyên tử Si còn nối thêm với một nguyên tử O ở phía trên hoặc phía dưới mặt này Phương trình Nernst cho điện cực đo pH (chỉ tính cho bp đo pH, không xét đ/c so... tinh cho các ion khác Thư ng thêm B2O3 hay Al2O3 và nhi u ph gia khác Td: o Na+ : 11% Na2O + 18% Al2O3 + 71% SiO2 ; o NH4+ : 27% Na2O + 4% Al2O3 + 69% SiO2 Aluminosilicat t o nh ng tâm AlOSiO− v i trư ng tĩnh i n y u hơn, ưu ãi cation hơn proton gi m nh hư ng c a proton nên s d ng cho mơi trư ng pH ≥ 5 Cơ ch ho t - Trao ng ph c t p, bao g m các giai o n: i ion trên b m t - khu ch tán ion Điện cực rắn... trong dung dòch thay đổi “1” đơn vò sẽ kéo theo sự thay đổi thế là 59,16 mV trong mạch đo dược bơiû pH kế pH 100,00 2,00 159,16 3,00 218,32 4,00 277,48 5,00 336,64 6,00 395,80 7,00 •pH biến đổi 1 đơn vò ≡ 59,16 mV Sai số thường gặp trong phép đo pH… 1 Sai số do đệm pH không chính xác: cân, pha loãng … 2 Thế tiếp xúc lỏng do cầu muối và do hiệu thế tiếp xúc khi màng xốp bò nhiễm bẩn Khắc phục bằng cách thường . GIỚI THIỆU CÁC ĐẦU DÒ ĐIỆN HÓA CHƯƠNG 6 Lĩnh vực ứng dụng • Phân tích (các pp đ i ệ n hóa – c ự c ph ổ , quét th ế , …; các pp ph ổ nghi ệ m,. class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" Thí dụ về điện cực và các chất cản trở Điện cực IS màng rắn – Chuẩn bò dung dòch chuẩn và dung dòch cần đo có cùng lực ion và nhiệt