طراحی و ساخت یک نوع الکترود یون گزین جدید و مطالعه ترمودینامیکی- سنتیکی آن

---

الکترود مرکب از N¹ ،N² بیس(۴-کلروفنیل) N^1′ ، N^2′ – دی هیدروکسی اگزال آمیدین  در الکترود یون­ گزین به عنوان یونوفور ودی­بوتیل­فتالات(DBP) به عنوان نرم ­کننده بر پایه غشایی پلی­وینیل­کلرید(PVC) تهیه و توسعه داده شد. اثرات ترکیب غشاء، pH ،زمان پاسخ­دهی و آماده­سازی و برگشت­پذیری این الکترود به خوبی مورد ارزیابی قرار­گرفت. این الکترود پاسخ نرنستی خوبی به یون در گستره غلظتی   مولار با شیب  میلی­ولت به ازای هر ده واحد تغییر غلظت نشان می­دهد. مدت زمان آماده­سازی آن ۱۵ ساعت و زمان پاسخ­دهی الکترود کمتر از ۷ ثانیه بود. غشاء می­تواند مدت ۲ ماه در گستره pH=4-9  بدون هیچ­گونه انحرافی در پتانسیل، نسبت به یون مذکور پاسخ­دهد. محدوده آشکارسازی الکترود مولار بود. پاسخ­دهی این الکترود را نسبت به برخی از کاتیون­های دیگر مورد بررسی قراردادیم و مشاهده شد که گزینش­پذیری خوبی نسبت به یون  از خود نشان می­دهد. ضرایب گزینش­پذیری یون­های مختلف با استفاده از روش پتانسیل­ انطباق­ یافته (MPM) اندازه­ گیری شدند.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                          صفحه

چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

فصل اول: اهداف تحقیق

۱-۱- پرسش اصلي تحقيق (مسأله تحقيق) …………………………………………………………………………………… ۲

۱-۲- بيان مسئله ………………………………………………………………………………………………………………………………. ۲

۱-۳- سوابق تحقیق ………………………………………………………………………………………………………………………….. ۲

۱-۴- فرضیات تحقیق ………………………………………………………………………………………………………………………. ۲

۱-۵- اهداف تحقيق …………………………………………………………………………………………………………………………. ۳

۱-۶- نام بهره­وران …………………………………………………………………………………………………………………………….. ۳

۱-۷- جنبه نوآوري و جديد بودن تحقيق ………………………………………………………………………………………. ۳

فصل دوم: مقدمه و مروری بر مطالعات گذشته

۲-۱- تاريخچه­اي در مورد الکترودهاي يون گزين(ISEs)  ……………………………………………………………. ۵

۲-۱-۱- سنسورهای شیمیایی ………………………………………………………………………………………………………… ۵

۲-۱-۲- سنسورهای هادی ………………………………………………………………………………………………………………. ۱۰

۲-۱-۳- سنسورهای نیمه هادی ساخته شده ……………………………………………………………………………….. ۱۵

۲-۱-۴- سنسورهای الکتروشیمیایی ………………………………………………………………………………………………. ۱۸

۲-۱-۵- سنسورهای الکترولیت جامد …………………………………………………………………………………………….. ۲۴

۲-۲- FETهای حساس شیمیایی (CHEMFETs) ……………………………………………………………………… 29

۲-۲-۱- اپترودها ………………………………………………………………………………………………………………………………. ۳۴

۲-۲-۲- بیوسنسورها ………………………………………………………………………………………………………………………… ۳۷

۲-۲-۳- سنسورهای رطوبت ……………………………………………………………………………………………………………. ۴۴

۲-۳- سيستم­های غشايي سطح پوشش داده شده ……………………………………………………………………….. ۴۸

۲-۴- گزينش­پذيري الکترودهاي يون گزين غشای مایع ……………………………………………………………….. ۴۹

۲-۵- حسگرهاي يون گزين ION SELECTIVE SENSORS …………………………………………………. 51

۲-۶- انواع غشاءهاي يون گزين ………………………………………………………………………………………………………. ۵۲

۲-۶-۱- غشاءهاي شيشه­اي …………………………………………………………………………………………………………….. ۵۲

۲-۶-۲- غشاءهاي بلوري ………………………………………………………………………………………………………………….. ۵۳

۲-۶-۳- غشاءهاي تعويض- يون رزيني ………………………………………………………………………………………….. ۵۳

۲-۷- ساختمان …………………………………………………………………………………………………………………………………. ۵۳

۲۸- كاربردها ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ۵۴

۲-۹- الكترودهاي آنزيمي ………………………………………………………………………………………………………………… ۵۵

۲-۱۰- مزاحمتها ………………………………………………………………………………………………………………………………. ۵۶

۲-۱۱- دسته­بندي الكترودهاي يون گزين ……………………………………………………………………………………… ۵۹

۲-۱۱-۱- الكترودهاي يون گزين اولیه …………………………………………………………………………………………… ۵۹

۲-۱۱-۲- الكترودهاي كريستالي …………………………………………………………………………………………………….. ۵۹

۲-۱۱-۳- الكترودهاي غير كريستالي ……………………………………………………………………………………………… ۶۰

۲-۱۲- پایداری نانو الماس ……………………………………………………………………………………………………………….. ۶۲

۲-۱۳- نوع نانو الماس و روش­های سنتز آنها ………………………………………………………………………………… ۶۴

۲-۱۴- ساختارهای نانو الماسی صفر بعدی ……………………………………………………………………………………. ۶۴

۲-۱۵- الكترودهایي با غشاي شيشه ……………………………………………………………………………………………….. ۶۹

۲-۱۵-۱- خطاي قليايي …………………………………………………………………………………………………………………… ۷۲

۲-۱۵-۲- خطاي اسيدی …………………………………………………………………………………………………………………. ۷۳

۲-۱۶- الكترودهاي غشايي مايع ………………………………………………………………………………………………………. ۷۳

۲-۱۷- الكترودهاي يون گزين غشايي چند لايه ……………………………………………………………………………. ۷۵

۲-۱۸- الكترودهاي با غشاي جامد ………………………………………………………………………………………………….. ۷۵

۲-۱۹- الكترودهاي غشايي يون گزين …………………………………………………………………………………………….. ۷۷

۲-۲۰- اجزاء تشکیل­دهنده غشاء ……………………………………………………………………………………………………. ۷۸

۲-۲۱ يونوفور (حاملیون) ………………………………………………………………………………………………………………….. ۷۹

۲-۲۲- حلال غشاء يا نرم­كننده ………………………………………………………………………………………………………. ۸۱

۲-۲۳- افزودنيهاي يوني …………………………………………………………………………………………………………………… ۸۲

۲-۲۴- بافت پليمري ………………………………………………………………………………………………………………………… ۸۴

۲-۲۵- گزینش­پذیری ……………………………………………………………………………………………………………………….. ۸۸

۲-۲۶- رفتار غیر نرنستی یونهای مزاحم ………………………………………………………………………………………… ۹۰

۲-۲۷- حد تشخیص ………………………………………………………………………………………………………………………… ۹۰

۲-۲۸- گستره اندازه­گیری ……………………………………………………………………………………………………………….. ۹۲

۲-۲۹- زمان پاسخ­دهی …………………………………………………………………………………………………………………….. ۹۳

۲-۳۰ ویژگیهای غشاء ………………………………………………………………………………………………………………………. ۹۵

۲-۳۱- اجزای اصلی به کار رفته در یک اندازه­گیری با الکترود یون گزین …………………………………. ۹۵

۲-۳۲- روش درجه­بندي الکترود …………………………………………………………………………………………………….. ۹۸

۲-۳۲-۱- فعاليت در مقابل غلظت ………………………………………………………………………………………………….. ۹۸

۲-۳۲-۲- خطاي ذاتي در روش کار درجه­بندي الکترود ………………………………………………………………. ۱۰۰

۲-۳۲-۳- روش افزايش استاندارد …………………………………………………………………………………………………… ۱۰۰

فصل سوم: مشخصات عمومی و کلی عنصر کبالت

۲-۳۳-۱- شیمی کبالت……………………………………………………………………………………………………………………. ۱۰۱

۲-۳۳-۲- گونه­های شش کوئوردینانسی ………………………………………………………………………………………… ۱۰۲

۲-۳۳-۳- گونه­های چهار کوئوردینانسی …………………………………………………………………………………………. ۱۰۲

۲-۳۳-۴- کمپلکس­های چهار وجهی ……………………………………………………………………………………………… ۱۰۵

۲-۳۳-۵- کمپلکس­های هشت کوئوردینانسی ……………………………………………………………………………….. ۱۰۵

۲-۳۳-۶- خواص کنفورمری کمپلکس­های کبالت (II) …………………………………………………………………. 105

۲-۳۳-۷- اکسیدها و هیدروکسیدها ………………………………………………………………………………………………. ۱۰۶

۲-۳۳-۸- کمپلکس­ها ………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۰۶

۲-۳۴- آلودگی­های ناشی از فلزات سنگین ……………………………………………………………………………………. ۱۰۷

 

فصل چهارم: کار تجربی و بحث نتیجه گیری

۴-۱- مواد، وسايل و دستگاه­هاي مورد استفاده ……………………………………………………………………………… ۱۱۰

۴-۲- آماده­سازي الكترود ………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۱۰

۴-۳- اندازه­گيري emf …………………………………………………………………………………………………………………….. 111

۴-۴- اثر تركيبات غشاء و بهينه­سازي اجزاي آن …………………………………………………………………………… ۱۱۳

۴-۵- زمان آماده­سازي الكترود ………………………………………………………………………………………………………… ۱۱۵

۴-۶- منحني كاليبراسيون و حد تشخيص الكترود ……………………………………………………………………….. ۱۱۵

۴-۷- بررسي زمان پاسخ­دهي الكترود …………………………………………………………………………………………….. ۱۱۶

۴-۷-۱- زمان پاسخ­دهي به روش استاتيك ……………………………………………………………………………………. ۱۱۶

۴-۷-۲- زمان پاسخ­دهي به روش ديناميك ……………………………………………………………………………………. ۱۱۶

۴-۸- بررسي برگشت­پذيري الكترود ……………………………………………………………………………………………….. ۱۱۶

۴-۹- بررسي تأثير pH …………………………………………………………………………………………………………………….. 117

۴-۱۰- بررسي اثر دما ………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۱۷

۴-۱۱- تعيين ضريب گزينش­پذيري ……………………………………………………………………………………………….. ۱۱۸

۴-۱۲- عمر الكترود تهيه شده ………………………………………………………………………………………………………… ۱۱۹

۴-۱۳- بررسي مورفولوژي سطح غشاي الكترود يون گزين ساخته شده …………………………………….. ۱۱۹

۴-۱۴- کاربرد الکترون یون گزین Co⁺² …………………………………………………………………………………………. 119

فهرست منابع …………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۲۰

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………………………..۱۲۴