Процес розробки іонометріческой методики цікавий не тільки дослідникам, які розробляють методики, але більш широкої аудиторії хіміків, яка займається тільки експлуатації цих методик. На перший погляд це твердження дещо суперечливе, але не будемо поспішати з висновками. Досвід показує, що досвідчений хімік-аналітик, який експлуатує методику, завжди ясно уявляє собі необхідність того чи іншого етапу методики, доцільність присутності того чи іншого реактиву в аналізованій суміші. Вершиною аналітичного майстерності є формування критичного погляду на впроваджувану в експлуатацію методику ще на стадії прочитання тексту методики. У повній мірі володіти цією майстерністю можна тільки в тому випадку, якщо володіти найбільш повною інформацією про процес розробки методики.
Розглянемо типові стадії процесу розробки іонометріческой методики.
Розробка будь-якої іонометріческой методики, як і будь-який інший аналітичної, починається з визначення потенційного складу аналізованої проби. Перш за все, слід володіти інформацією про можливе діапазоні концентрацій визначається речовини, наявності супутніх домішок, кислотної реакції середовища проби.
Другий етап розробки методики полягає у виборі електрода, який би дозволив би проводити іонометріческіе вимірювання у вибраному діапазоні концентрацій в присутності заважають аналізу домішок.
По-перше, робочий інтервал концентрацій іоноселектівого електрода (ІСЕ), який вказується в паспорті електрода, повинен бути більше передбачуваного діапазону концентрацій визначається речовини проби.
По-друге, домішки, що входять до складу проби, не повинні надавати сильного впливу на результат аналізу. Дія домішок може проявлятися двояко. Перш за все, домішки можуть утворювати з аналізованих іоном міцні з'єднання, занижуючи, таким чином, результати аналізу. Такий стан справ характерно не тільки для іонометріческіх визначень, і тому вирішувати цю задачу слід способами, які підказує багатий досвід загальної аналітичної хімії. Домішки також можуть впливати на результати аналізу, спотворюючи аналітичний сигнал іоноселективного електрода. У цьому випадку нескладно зробити розрахунок похибки визначення від впливу заважаючих аналізу домішок. Відносна похибка аналізу від дії кожної домішки можна розрахувати за наступною формулою:
C - концентрація визначається іона;
Z - заряд визначається іона;
Cm - концентрація заважає іона;
Zm - заряд заважає іона;
K - коефіцієнт селективності. (Коефіцієнти селективності важливих заважають іонів звичайно вказуються в паспортах, які додаються до ІСЕ.)
Якщо обчислена відносна похибка занадто висока, то слід подбати про процедуру маскування тієї чи іншої заважає домішки.
На шляху попередніх розрахунків є свої ускладнення. Головна складність полягає в тому, що список заважають іонів, що вказується в паспорті на електрод, недостатньо великий. Як діяти в цьому випадку?
По-перше, слід пошукати подібні електроди, так як є велика ймовірність того, що електродноактівний матеріал електрода давно відомий і добре вивчений. За різноманіттям торгових назв іоноселективних електродів відомих вітчизняних фірм ховається досить обмежений список справді нових електродів. У зв'язку з цим є сенс поцікавитися у виробників складом матеріалу електрода. Відповідь не завжди можна отримати, але поцікавитися варто. Якщо пошуки властивостей електрода ні до чого не привели, то нічого не залишається робити, як проводити власні дослідження.
Підсумком всіх розрахунків другого етапу має бути висновок про придатність обраного електрода для вирішення вашої аналітичної задачі.
Третій етап розробки іонометріческой методики полягає у виборі методу аналізу. При виборі методу аналізу треба мати на увазі, що пряма потенціометрія приваблива, головним чином, нескладної процедурою аналізу, метод добавок - надійністю результатів, а тітриметрія - їх точністю.
Четвертий етап цілком присвячується розрахунком складу розчину, що регулює іонну силу і кислотність середовища, що маскує вплив заважають компонентів.
Регулювання іонної сили розчину виробляється солями електролітів. Електроліт додається для того, щоб іонну силу в розчині визначав він, а не компоненти аналізованого розчину. У зв'язку з цим знижується помилка від неконтрольованого зміни активності аналізованого іона. Немає потреби говорити про те, що компоненти електроліту не повинні впливати на відгук іоноселективного електрода. Розрахунок концентрації електроліту можна робити за допомогою програми IonCalc.
Для регулювання кислотності середовища проби використовуються традиційні в аналітичній хімії буферні суміші. Також як і електроліт, речовина буфера не повинно впливати на аналітичний сигнал ІСЕ.
Вдалим вважається той приготований розчин, який містить як можна менше компонентів. Прикладом може служити розчин для аналізу фторидів фторідселектівним електродом. Розчин містить лимонну кислоту, нейтралізований їдким натром до pH = 5-6. Ця суміш виконує одночасно роль електроліту для створення іонної сили, реагенту для підтримки необхідної кислотності середовища і маскуючого реагенту. Функція суміші, як маскуючого реагенту, полягає в руйнуванні комплексів фториду з катіонами заліза та алюмінію, які можуть бути присутніми в пробі.
Застосуємо отримані знання на прикладі розробки методики для визначення хлоридів у річковій воді. Відомо, що у річковій воді містяться такі іони:
| Ca2 + | 10-3 - 10-2 M |
| HCO3- | 2 10-3 - 2 10-2 M |
| Cl- | Травень 10-5 - 5 10-4 M |
| Na + | 10-5 - 10-4 M |
| pH | 7 -9 |
Зміст хлориду у річковій воді вказує на те, що виходячи з межі виявлення, можна використовувати електрод типу ЕМ-Сl-01. Робочий діапазон цього електрода складає 310-5 - 1М при pH = 2-11. Паспортні дані про заважають іонах говорить про те, що домішки нашого аналізованого об'єкта практично не мають жодного впливу на визначення (див. іоноселективні електроди). Єдиним чинником, що знижує точність визначення, є високий вміст іонів кальцію і гідрокарбонату. Коливання концентрації цих іонів буде істотно змінювати активність іонів хлору. Є 2 виходи з цього становища: добавка електроліту великої концентрації або використання для аналізу методу добавок, а не прямої потенціометрії. (У методі добавок коливання іонної сили розчину менше позначається на результатах аналізу.) Якщо зупинятися на прямій потенціометрії, то в якості електроліту, що підтримує іонну силу розчину, можна використовувати нітрат калію кваліфікації "х.ч" або "ч.д.а." . Кваліфікація реактиву важлива остільки, оскільки в реактиве міститься хлорид. Нормована величина хлориду в реактиве "х.ч." становить 5 10-4%.
Розрахунки за допомогою програми IonCalc показують, що якщо використовувати 0,1 М розчин нітрату калію, то систематична помилка визначення від різниці між іонною силою калібрувальних розчинів і іонною силою аналізованого розчину може скласти 2,8%. Домішки хлориду в нітрат калію незначущі, оскільки становлять 5 10-7М в розчині.
У висновку слід сказати про те, що застосовувати буфери кислотності середовища для цієї методики не раціонально, оскільки коливання pH в пробах невелика.