Теоретическое описание лигандной функции ионоселективных электродов, обратимых к анионным комплексам металлов. 2. Селективность по отношению к посторонним ионам

  • Владимир Владимирович Егоров Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь; Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0001-9414-0423
  • Андрей Владиславович Семёнов Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-6478-0435
  • Андрей Дмитриевич Новаковский Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь; Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Евгений Борисович Окаев Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-6377-1975

Аннотация

В рамках стационарной диффузионной модели межфазного потенциала получены уравнения, которые в явном виде описывают коэффициент селективности тетрароданоцинкат-селективного электрода к иону лиганда относительно посторонних ионов, не образующих комплексов с ионами цинка, как функцию фундаментальных термодинамических характеристик (констант обмена тетрароданоцинката на роданид и посторонний анион, концентрации ионообменника в мембране и ионов цинка в исследуемом растворе), а также регулируемых диффузионных параметров (толщин диффузионных слоев водной и мембранной фаз, определяемых режимом перемешивания и временем выполнения измерений соответственно). Отдельно рассмотрены случаи выполнения измерений в присутствии постоянной фоновой концентрации ионов цинка в исследуемом растворе и в ее отсутствие. Отмечено, что селективность тетрароданоцинкат-селективного электрода к роданид-иону относительно анионов, не образующих комплексов с цинком, на несколько порядков выше, чем селективность обычного роданид-селективного электрода с мембраной, содержащей роданид высшего четвертичного аммониевого основания в качестве ионообменника, и закономерно увеличивается с ростом фоновой концентрации ионов цинка. Полученные результаты в целом согласуются с экспериментальными данными, приведенными в литературе. Показано, что вариабельность коэффициентов селективности, обусловленная изменением диффузионных параметров в пределах, соответствующих условиям реальных измерений, может достигать 0,3–0,4 порядка.

Биографии авторов

Владимир Владимирович Егоров, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь; Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

доктор химических наук, профессор; профессор кафедры аналитической химии химического факультета

Андрей Владиславович Семёнов, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

младший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов исследования

Андрей Дмитриевич Новаковский, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь; Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

старший преподаватель кафедры аналитической химии химического факультета БГУ, младший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов исследования Научно-исследовательского института физико-химических проблем БГУ

Евгений Борисович Окаев, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук, доцент; доцент кафедры аналитической химии химического факультета

Литература

  1. Starobinets GL, Rakhman’ko EM, Lomako VL. Ion-selective electrode for determination of zinc and thiocyanate ions. Zhurnal analiticheskoi khimii. 1981;36(7):1305–1310. Russian.
  2. Rakhman’ko EM, Lomako VL, Poklonskaya TE, Kachanovich IV, Serdyukova IE. Thiocyanate function of a zinc thiocyanatebased electrode. Zhurnal analiticheskoi khimii. 1995;50(2):200–203. Russian.
  3. Rakhman’ko EM, Matveichuk YuV, Yasinetskii VV. Ligand (thiocyanate) response of the tetrathiocyanozincate-selective electrode based on threenoniloctadecylammonium. Vestnik BGU. Seriya 2. Khimiya. Biologiya. Geografiya. 2011;2:10–14. Russian.
  4. Matveichuk YuV, Gulevich AL, Rakhman’ko EM, Yasinetskii VV, Tsyganov AR, Stanishevskii LS. Numerical simulation of thiocyanate and zincthiocyanate functions of a tetrathiocyanozincate-selective electrode. Doklady NAN Belarusi. 2012;56(6):51−55. Russian.
  5. Rakhman’ko EM, Matveichuk YuV, Yasinetskii VV, Stanishevskii LS. Using a Zn(NCS)4 2-selective electrode for determining rhodanide. Journal of Analytical Chemistry. 2013;68(3):261−264. DOI: 10.1134/S106193481303009X.
  6. Rakhman’ko EM, Matveichuk YuV, Yasinetskii VV. [Development of superselective analytical systems for the determination of thiocyanate ions]. Analitika RB – 2013. Tezisy dokladov 3-i Respublikanskoi konferentsii po analiticheskoi khimii s mezhdunarodnym uchastiem; 17–18 maya 2013 g.; Minsk, Belarus. Minsk: Belarusian State University; 2013. р. 32. Russian.
  7. Rakhman’ko EM, Matveichuk YuV, Yasinetskii VV. The use of tetrathiocyanatozincate selective electrode for the determination of zinc and thiocyanate ions. Vestnik BGU. Seriya 2. Khimiya. Biologiya. Geografiya. 2012;1:33−37. Russian.
  8. Matveichuk YuV, Rakhman’ko EM. Influence of ZnCl2 concentration on the selectivity of a Zn(NCS)4 2-selective electrodes and its application for determination SCN-ions in industrial solutions. Journal of the Chilean Chemical Society. 2017;62(2):3478–3482. DOI: 10.4067/S0717-9707201700020001.
  9. Rakhman’ko EM, Matveichuk YuV, Yasinetskii VV. Direct potentiometric determination of thiocyanate ions by zinc and tetrathiocyanocobaltate selective electrodes. Vesci NAN Belarusi. Seryja himichnyh navuk. 2012;4:36−40. Russian.
  10. Rakhman’ko EM, Matveichuk YV, Yasinetski VV. Studing of selectivity of zinc and cobalt thiocyanate electrodes to thiocyanate ions in presence ClO4− and NO3−. Metody i ob’ekty himičeskogo analiza. 2014;9(2):95−100. DOI: 10.17721/moca.2014.95-100.
  11. Rakhman’ko EM, Tarazevich MYa, Matveichuk YuV. [Ion-selective electrodes based on higher quaternary ammonium salts, reversible to thiocyanate complexes of zinc and cobalt, and their application in chemical analysis]. In: Sviridova DV, editor. Khimiya novykh materialov i biologicheski aktivnykh veshchestv. Minsk: Izdatel’skii tsentr BGU; 2016. p. 98–115. Russian.
  12. Matveichuk YV, Rakhman’ko EM. Ligand function of ion-selective electrodes reversible to zinc and cobalt thiocyanate complexes: causes of formation, mathematical description, and analytical applications. Journal of Analytical Chemistry. 2019;74(7):715–721. DOI: 10.1134/S106193481905006X.
  13. Rakhman’ko EM, Lomako SV, Lomako VL. Chloride-selective film electrode based on trinonyloctadecylammonium trichloromercurate. Journal of Analytical Chemistry. 2000;55(4):363–366. DOI: 10.1007/BF02757773.
  14. Rakhman’ko EM, Lomako SV, Lomako VL. Chloride response of a cadmium chloride electrode. Journal of Analytical Chemistry. 2001;56(10):957–962. DOI: 10.1023/A:1012369730544.
  15. Rakhman’ko EM, Lomako SV, Lomako VL, Marinchik OV. [Chloride function of bismuth chloride electrode]. In: Tezisy dokladov Vseukrainskoi konferentsii po analiticheskoi khimii, posvyashchennoi 100-letiyu so dnya rozhdeniya N. P. Komarya; 15–19 maya 2000 g.; Khar’kov, Ukraina. Khar’kov: [publisher unknown]; 2000. p. 154. Russian.
  16. Rakhman’ko EM, Starobinets GL, Tsvirko GA, Gulevich AL. [A film bromocadmium ion-selective electrode]. Journal of Analytical Chemistry. 1987;42(2):277–280. Russian.
  17. Rakhman’ko EM, Sleptsova NN, Gulevich AL, Tsyganov AR. Bromide function of the film ion-selective electrode based on trianoniloctadecylammonium tetrabromocadmium. Doklady NAN Belarusi. 2014;58(1):62−67. Russian.
  18. Rakhman’ko EM, Matveichuk YuV, Kachanovich IV. Rodanidnye kompleksy metallov v ekstraktsii i ionometrii [Thiocyanate metal complexes in extraction and ionometry]. Minsk: Belarusian State University; 2017. 171 p. Russian.
  19. Egorov VV, Semenov AV, Novakovskii AD, Akayeu YB. Theoretical description of the ligand function for ionoselective electrodes reversible to metal anion complexes. 1. Lower detection limit and its determining factors. Journal of the Belarusian State University. Chemistry. 2020;2:17–28. DOI: 10.33581/2520-257X-2020-2-17-28.
  20. Buck PR, Lindner E. Recommendation for nomenclature of ion-selective electrodes. Pure and Applied Chemistry. 1994;66(12):2527–2536. DOI: 10.1351/pac199466122527.
  21. Umezawa Y, Bühlmann P, Umezawa K, Tohda K, Amemiya S. Potentiometric selectivity coefficients of ion-selective electrodes. Pure and Applied Chemistry. 2000;72(10):1851–2082. DOI: 10.1351/pac200072101851.
  22. Neumann JF, Paxon JP, Cummiskey CJ. Anion exchange of metal complexes—III[1] the zinc-thiocyanate system. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1968;30(8):2243–2248. DOI: 10.1016/0022-1902(68)80223-4.
  23. Tarazevich MYa. Tetrarodanotsinkat-selektivnyi elektrod i ego analiticheskoe primenenie [dissertation abstract] [Tetrarodanzincate-selective electrode and its analytical application]. Minsk: Belarusian State University; 2006. 21 p. Russian.
  24. Zdrachek EA, Nazarov VA, Egorov VV. Method for estimation of ion diffusion coefficients in ion-selective electrode membranes from potentiometric data. Vestnik BGU. Seriya 2. Khimiya. Biologiya. Geografiya. 2014;1:10–15. Russian.
  25. Bard AJ, Faulkner LR. Electrochemical methods. New York: John Wiley & Sons; 2000. 833 p.
  26. Egorov VV, Lyaskovskii PL, Taribo MG, Nazarov VA, Rahman’ko EM, Stanishevskii LS, et al. Influence of the nature of liquid anion exchanger on the selectivity of anion selective electrodes. Journal of Analytical Chemistry. 2010;65(11):1181–1190. DOI: 10.1134/S1061934810110158.
  27. Matveichuk YuV, Rakhman’ko EM, Okaev EB. Ionoselektivnye elektrody na osnove vysshikh chetvertichnykh ammonievykh solei, obratimye k dvukhzaryadnym neorganicheskim anionam [Ion-selective electrodes based on higher quaternary ammonium salts, reversible to doubly charged inorganic anions]. Minsk: Belarusian State University; 2018. 239 p. Russian.
Опубликован
2020-08-26
Ключевые слова: тетрароданоцинкат-селективный электрод, лигандная функция, коэффициент селективности, диффузионная модель
Поддерживающие организации Данная работа выполнена при поддержке Министерства образования Республики Беларусь (проект № 20190746).
Как цитировать
Егоров, В. В., Семёнов, А. В., Новаковский, А. Д., & Окаев, Е. Б. (2020). Теоретическое описание лигандной функции ионоселективных электродов, обратимых к анионным комплексам металлов. 2. Селективность по отношению к посторонним ионам. Журнал Белорусского государственного университета. Химия, 2, 29-42. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2020-2-29-42