171657. lajstromszámú szabadalom • Szelektív hidrogénion-érzékeny elektród
3 171657 4 b) az a pH-tartomány, amelyben az elektród-potenciál nagysága az oldatban jelenlevő hidroxőniumionok aktivitásának monoton függvénye. c) Az üvegelektród ellenállása 25 °C-on mérve. A találmányunk szerinti elektródok kiküszöbölik a fent említett fogyatékosságokat kis, 10 ...50, 50...90 Mohm ellenállásúak, széles, 0 ...12,8 pH-tartományban szelektíven viselkednek, —0,3 ...14,5 pH-tartományban alkalmasak a pH meghatározására; potenciál-stabil elvezetéssel rendelkeznek, amely élőn ök önmagukban új műszaki hatást eredményeznek, de lehetőséget biztosítanak arra is, hogy fagyásálló, továbbá új, ún. öntermosztáló elektród konstrukciókat is létrehozzunk. A találmányi gondolat alapját két felismerés képezi. Az egyik az, hogy a mérőelektród érzékelőjét olyan szilikátüvegből kell kiképezni, amely az itterföldekben és/vagy ceritföldekben található, a periódusos rendszer III. B. csoportjába tartozó fémek (szkandium és ittrium; europium, gadolinium és terbium; diszprózium, holmium, erbium és tulium; ittérbium és lutecium; lantán, cérium, prazeodim, neodirri és szamárium) közül legalább két, állandó és változó vegyértékű fém szilikátját tartalmazza. Az említett fémek kémiai sajátságai közel azonosak, ezért a természetben együtt fordulnak elő. Elválasztásuk rendkívül költséges és így az alapanyag és a mérőelektród ára magas. Azonos minőségű érzékelő olcsón úgy állítható elő — mint azt: kísérleti eredményeink meggyőzően mutatták —, hogy a szilikátüveget a természetes előfordulásnak megfelelő összetételű az itterföldekben és/vagy a ceritföldekben található, a III. B. csoportbeli fémek oxidjainak felhasználásával állítjuk elő (III. B. üveg). Az így előállított érzékelő á változó Vegyértékű földfémek jelenléte miatt lyukvezető tulajdonságú, kis ellenállású és nagy szelektivitású, valamint nagyon jól megmunkálható. A másik felismerés az, hogy a szilárd elvezetésű méréelektródok esetében hosszú ideig stabil kontaktpotenciált biztosító potenciál elvezető csak olyan anyag lehet, amely egyidejűleg ion- és elektrönvezető is, pl. ezüst -halogenid. Az elektronvezetés a potenciál elvezetével, az ionvezetés az elektród érzékelőjével hoz létre állandó kontaktpotenciált. A találmány tárgyát képező elektródkonstrukciók — ellentétben a hagyományos üvegelektródok konstrukciójával — olyan változatban is kialakíthatók, hogy az elektród magába foglal fűtőtestet és hőmérséklet érzékelőt, amely villamos szabályzó egységgel van kapcsolatban. Ily módon az elektród maga termosztálja a mérendő oldat elektróddal érintkező, tehát a mérésben közvetlen résztvevő részletét és ezáltal izoterm mérést tesz lehetővé, amely jelentősen csökkenti a mérésék hibáját. Ezzel a megoldással az izoterm mérések kivitelezése során szükségtelenné válik termosztát, termosztált mérőedény és keverő szokásos módon történő alkalmazása. A találmány szerinti szilárd elvezetésű hidrogénionérzékeny elektród azáltal valósítható meg öntermosztáló kivitelben, hogy az ezüst-halogenid és az ezüstszulfidelőnyös elektromos sajátságai mellett — ellentétben 4 hagyományos üvegelektródokban alkalmazott elektrolit oldat potenciál elvezetőkkel — jó hővezető is, és a belsejében elhelyezett fűtőtest hőmérsékletét gyor-5 san közvetíti az érzékelő felületéhez és a hőmérsékletérzékelőhöz, miáltal a kívánt hőmérséklet-szabályzás megvalósítható. A szilárd elvezetésű hidrogénion-érzékeny elektródok 10 további előnyös tulajdonsága, az, hogy mikro-kivitelben is elkészíthetők, tehát alkalmazhatók in vivo és biológiai szövetekben végrehajtott mérésekhez. A szilárd elvezetésű elektródokból szövetfelületi mé-15 rések céljaira sík érzékelővel kiképzett elektródok is előállíthatók, amelyekben csupán néhány milliméter vastag potenciál elvezető réteg van elhelyezve. Ennek a kiviteli megoldásnak azaz előnye, hogy az érzékelőt annak jó hővezető sajátságai folytán közvetlenül az élő 20 szövet képes termosztálni és így valósítható meg testhőmérsékleten az izoterm pH-meghatározás. Test-hőmérsékleten felületi izoterm pH-meghatározásra a hagyományos üvegelektródok nem alkalmasak. 25 A találmány példakénti alakját a csatolt ábrákpnimutatjuk be részletesebben. A rajzon az 1. ábra a szelektív hidrogénion-érzékeny elektród szerkezetét mutatja be. Az 1 cső, pl. üvegcső 30 végén helyezkedik el a 2 érzékelő, az érzékelő Dy2 O s 0,3 mól%, Eu2 0 3 0,2 mól% Sm 2 0 3 0,01 mól%, Tb 2 0 3 0,01 mól%, Ho2 0 3 0,01 mól%, Er 2 0 3 0,01 mól%, Tu2 0 3 0,01 mól%, Yb 2 0 3 0,01 mól%, Lu2 0 3 0,01 mól% tartalmú szilikátüveg, 1 cső üregében ezüst-kloriddal 35 telített 0,1 M kálium-klorid tartalmú 7,00 pH-jú foszfátpüffer oldat, mint 3 potenciál vezető van elhelyezve, 'amelybe ezüst—ézüst-klórid 4 másodfajú elektród nyúlik. " A 2. ábra az ün. öntermosztáló elektród felépítését 40 szemlélteti mérés alkalmával. Az 1 cső végén helyezkedik el a 2 érzékelő, amelynek összetétele megegyezik az előző példában leírttal. A 2 érzékelő 95% ezüst-bromid és 5% szilikonolaját tartal-45 mázó 3 potenciál vezető krémmel érintkezik. A krémben 4 másodfajú elektród helyezkedik el. 1 csőben helyezkedik el szigetelő 5 tömb. 5 tömbbe van beépítve 6 fűtőtest és 7 hőmérséklet érzékelő, amelyek 8 villamos vezérlőegységgel vannak kapcsolatban. 50 A következő példa itterföldekben található, a periódusos rendszer III. B. csoportjába tartozó fémeket tartalmazó szilikátüveg érzékelővel kiképzett elektródot mutatja be. 55 Az 1 cső, pl. üvegcső végén helyezkedik el a 2 érzékelő, amely Sc2 0 3 0,1 mól%, Y 2 0 3 0,1 mól%, Tb 2 0 3 0,1 mól%, Eu2 0 3 0,2 mól%, Gd 2 O a 3,5 mól% tartalmú szilikátüveg. 1 cső üregében ezüst-klorid nátrium-klori-60 dos és foszfátpufferes oldata, mint 3 potenciál vezető van elhelyezve, amelybe ezüst—-ezüst-klorid 4 másodfajú elektród nyúlik. Az elektródok hitelesítése ismert pH-értékű vagy kon-65 centrációjú standard oldatokkal történik. 2
