| Περίληψη |
Σε αυτή την εργασία αναπτύχθηκαν νέοι ποτενσιομετρικοί αισθητήρες φωσφορικών ιόντων, οι οποίοι βασίστηκαν στη χημική αναγνώριση των φωσφορικών ιόντων από διδοντικές οργανοκασσιτερικές ενώσεις. Τα φωσφορικά ιόντα αποτελούν κύριο συστατικό διαφόρων ανθρωπίνων παρασκευασμάτων, όπως τα απορρυπαντικά και τα λιπάσματα. Η αλόγιστη χρήση αυτών των παρασκευασμάτων οδηγεί σε σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως ο ευτροφισμός σε υδάτινους φορείς. Επίσης τα φωσφορικά ιόντα είναι ρυθμιστικοί παράγοντες της λειτουργίας των οργανισμών, αφού αποτελούν δομικές μονάδες των νουκλεϊκών οξέων και των φωσφορικών ενώσεων της αδενοσίνης, ενώ είναι βασικό συστατικό των οστών και του αίματος. Για αυτούς τους λόγους οι αναλύσεις των φωσφορικών ιόντων παρουσιάζουν τεράστιον ενδιαφέρον στην περιβαλλοντική, φαρμακευτική και κλινική ανάλυση. Η έλλειψη αισθητήρων φωσφορικών ιόντων με εφαρμογές στις παραπάνω αναλύσεις έχει γίνει εμφανής τα τελευταία χρόνια. Οι αισθητήρες φωσφορικών ιόντων μέχρι σήμερα παρουσιάζουν πολλά λειτουργικά προβλήματα όπως η επιλεκτικότητα, η επαναληψιμότητα και ο χρόνος ζωής. Σκοπός αυτής της εργασίας ήταν να συνεισφέρει στην επίλυση αυτών των προβλημάτων. Μελετήθηκαν διάφορες οργανοκασσιτερικές ενώσεις ως ιονομεταφορείς φωσφορικών ιόντων σε επιλεκτικά ηλεκτρόδια ιόντων (ISEs). Οι διδοντικές οργανοκασσιτερικές ενώσεις έδειξαν χαρακτηριστική επιλεκτικότητα στα φωσφορικά ιόντα, η οποία εξαρτάται από τη δομή του ιονομεταφορέα. Βρέθηκε, ότι ο ιονομεταφορέας με την καλύτερη επιλεκτικότητα στα φωσφορικά ιόντα ήταν η ένωση δις-(διχλωροφαινυλοστάνυλλο)-μεθάνιο. Τα ISEs φωσφορικών ιόντων με αυτόν τον ιονομεταφορέα παρουσίαζαν λειτουργικά προβλήματα, όπως η κακή αναπαραγωγιμότητα μετρήσεων και ο μικρός χρόνος ζωής, που οφείλονταν στη μη σταθερότητα του ιονομεταφορέα σε επαφή με υδατικό διάλυμα. Τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των πρώτων ISEs φωσφορικών ιόντων βελτιώθηκαν μετά από μελέτες της επίδρασης των διαφορετικών συστατικών για την παρασκευή μεμβρανών ISEs, όπως ο πλαστικοποιητής, τα πρόσθετα μεμβράνης και το πολυμερές. Βρέθηκε, ότι η χρησιμοποίηση του πλαστικοποιητή TEHP βελτιώνει το χρόνο ζωής των ISEs φωσφορικών ιόντων από μία σε οκτώ ώρες συνεχούς λειτουργίας, ενώ η καλύτερη συμβατότητα ιονομεταφορέα-μεμβράνης επιτυγχάνεται με πλαστικοποιητή FP-NPE και πολυμερές PVC-COOH. Περαιτέρω βελτίωση των λεοτιυργικών χαρακτηριστικών των ISEs φωσφορικών ιόντων επιτεύχθηκε με την ανάπτυξη των ISEs στερεάς επαφής (SC-ISEs). Τα SC-ISEs φωσφορικών ιόντων βασίστηκαν στη χρησιμοποίηση ενός διαλύματος ιονομεταφορέα σε πλαστικοποιητή ως εσωτερικό διάλυμα αναφοράς. Κατασκευάστηκαν τα SC-ISEs με πορώδη αγώγιμο άνθρακα (CSC-ISEs) και τα SC-ISEs με υγρή μεμβράνη (LMSC-ISEs). Τα LMSC-ISEs φωσφορικών ιόντων με πλαστικοποιητή FP-NPE έδειξαν πολύ καλά λειτουργικά χαρακτηριστικά, όπως η καμπύλη βαθμονόμησης, η αναπαραγωγιμότητα μετρήσεςν και ο χρόνος ζωής (15 μέρες). Επίσης αυτά τα ISEs χρησιμοποιήθηκαν με επιτυχία σε συστήματα συνεχούς ροής. Τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας ήταν πολύ σημαντικά για τους ακόλουθους λόγους: i. Βρέθηκε ιονομεταφορέας φωσφορικών ιόντων με την καλύτερη επιλεκτικότητα που έχει δημοσιευτεί μέχρι σήμερα. ii. Βρέθηκαν τα κατάλληλα συστατικά μεμβράνης για την κατασκευή ISEs φωσφορικών ιόντων με ικανοποιητικά λειτουργικά χαρακτηριστικά και iii. Αναπτύχθηκαν νέοι τύποι ISEs, τα SC-ISEs φωσφορικών ιόντων, με τα οποία δείχθηκε, ότι αντιμετωπίζεται το πρόβλημα του μικρού χρόνου ζωής των συμβατικών ISEs. Τα παραπάνω επιτεύγματα οδήγησαν στην κατασκευή αισθητήρων φωσφορικών ιόντων που μπορεί να βρει εφαρμογές στη χημική ανάλυση έπειτα από περαιτέρω βελτιστοποιήσεις. Παράλληλα σε αυτή την εργασία τέθηκαν οι βάσεις για την ανάπτυξη ISEs φθοριούχων και χλωριούχων ιόντων σε νέες οργανοκασσιτερικές ενώσεις.
|
Ανάπτυξη νέων ποτενσιομετρικών αισθητήρων φωσφορικών ιόντων
