跳转到内容

总离子强度调节缓冲溶液

维基百科,自由的百科全书

总离子强度调节缓冲溶液TISABTotal Ionic Strength Adjustment Buffer)是一种用于保持溶液具有较高的离子强度缓冲溶液。通常来说,这种溶液主要应用在电位分析法上,尤其是与离子选择性电极英语ion selective electrode有关的电位分析。由于在电位分析法中的电位值往往与被分析离子的活度(而不是浓度)的对数成线性关系,总离子强度调节缓冲溶液对于分析的准确度有着至关重要的意义。

组成

一般来说,总离子强度调节缓冲溶液除了具有稳定离子强度的作用之外,还常常会附带地具有一些其它的功能,以更好地提高分析的准确度。因此,一般来说总离子强度调节缓冲溶液具有以下的一种或多种成分:

  • 高浓度惰性电解质。这是维持总离子强度稳定的关键。常用的惰性电解质包括硝酸钾氯化钠高氯酸钾等。
  • 酸碱缓冲对。大部分的被分析物英语analyte的存在形态与溶液的酸度是有关系的。为了保证被分析物全部以可以被检出的形态存在,需要保证溶液的pH值处于一定的范围。向溶液中加入缓冲溶液可以很好地做到这一点。根据所需要的pH的不同,用到的缓冲溶液种类也不同,最常用的是醋酸-醋酸钠缓冲对。
  • 掩蔽剂英语masking agent。由于被分析的体系往往是复杂的,其中可能含有各种干扰物质干扰检测,故溶液中往往需要加入适当的掩蔽剂来掩蔽干扰物。常见的掩蔽剂主要是络合剂,在TISAB中应用较多的包括EDTA檸檬酸鉀等。

实例

总离子强度缓冲溶液最常见的应用,见于用氟离子选择性电极英语fluoride selective electrode对氟离子的电位法测定之中。氟离子选择性电极由内参比电极英语internal reference electrode(常用银-氯化银电极英语silver chloride electrode)、内充液(一定浓度的氟化钠氯化钠混合溶液)与氟化镧晶片(掺有氟化钙氟化铕,以提高导电性)组成。其中最核心的部件就是氟化镧晶片(这种晶片很薄,又称为晶体膜)。将电极插入到待测离子的溶液时,溶液中的离子会被晶片吸附。而且,由于晶体缺陷的存在,还会发生离子的交换,从而在晶体膜表面建立了双电层结构,并产生膜电位

表示膜电位,理想气体常数热力学温度法拉第常数表示氟离子的活度。由膜电位产生的机理可见,有多种因素对氟离子浓度测定的准确度存在影响,包括总离子强度,pH,溶液中共存的其它离子等。为此,一种总离子强度缓冲溶液的配制方法如下:

将102克硝酸钾、83克醋酸钠、32克柠檬酸钾(均为无水盐)和14毫升冰醋酸混合,并加入600毫升去离子水溶解,溶液的pH应为5.0至5.5,如超出这一范围应该以氢氧化钠溶液或醋酸调节,调节完成后用去离子水稀释至1升。

下面就其中各组分的作用作简要说明:

  • 硝酸钾:用于稳定总的离子强度。由于仪器直接测得的是电位,电位与活度的对数成线性关系。而浓度等于活度除以活度系数,因此为了准确测定浓度就需要保持恒定的活度系数。通常来说,用电位法测定的水样中的氟离子浓度在以下,因此的硝酸钾溶液对于维持总离子强度是完全足够的。
  • 醋酸钠-冰醋酸:缓冲对,用于维持溶液的pH,同时,醋酸钠的存在对于维持离子强度也有一定作用。在氟离子选择性电极中,保持pH恒定具有十分重要的意义。当pH过低时,氟离子将会与氢离子结合,形成HF分子或HF2等无法被晶体膜检测出来的物种,严重干扰检测,而pH过高时,氢氧根离子也可能与晶体膜表面作用并产生相应的信号,如果pH很高,还可能使氟化镧转化为氢氧化镧,同样严重干扰检测。
  • 柠檬酸钾:掩蔽剂。由于它与金属离子形成的主要是螯合物,故能很好地掩蔽很多的金属离子。在水样中常常会存在可以与氟离子形成络合物的干扰离子,如Fe(III)Al(III)等。这些离子的存在会使得溶液中自由存在的氟离子浓度降低。

参考文献

  • 李克安 (编). 电位分析法. 《分析化学教程》. 北京大学出版社. 2006年4月. ISBN 7-301-08146-4.