Ионоселективные электроды с полимерными пластифицированными мембранами, содержащими ионофоры (ИСЭ), давно и широко применяются в качестве сенсоров для потенциометрического анализа различных объектов. Измерения с ИСЭ при ненулевом токе: электрохимический импеданс, хронопотенциометрия, вольтамперометрия в течение десятилетий проводились для исследований механизма функционирования этих сенсоров. Однако в последние годы ситуация резко изменилась. Продемонстрирована возможность анализа с помощью ИСЭ в режимах вольтамперометрии, хроноамперометрии и резистометрии.
Достоинством применения ИСЭ в вольтамперометрическом режиме является возможность контроля нескольких (неэлектроактивных !) ионов-аналитов с помощью одного сенсора, что достигается путем введения в состав мембраны (сенсорного слоя) электрода нескольких ионофоров. Хроноамперометрия с последующим интегрированием тока во времени, получившая название constant potential coulometry, позволяет значительно повысить чувствительность анализа в сравнении с потенциометрией. Резистометрия с ИСЭ позволяет оценить ионную силу раствора, что дает возможность пересчета активности аналита, измеренной в бестоковом режиме, в его концентрацию. Эти вопросы (данные литературы и собственные результаты) будут рассмотрены в первой части доклада.
Вместе с тем, как достаточно часто бывает, практические успехи опережают развитие фундаментальной базы новых методов и понимание их ограничений. Поэтому вторая часть доклада будет посвящена ряду фундаментальных задач, связанных с применением ИСЭ в токовых режимах и подходам авторов к их решению. Во-первых, протекание тока через электрод ставит под сомнение применимость уравнения Нернста к межфазному потенциалу на границе сенсор/образец. Будут приведены данные о кинетике переноса ионов через границу мембрана/раствор, дающие оценки допустимых величин токов при изменениях с ИСЭ. Будет проанализирована роль симметрии системы раствор/мембрана/раствор в контексте соотношения числа ионов, определяемых с ИСЭ в вольтамперометрическом режиме и срока жизни таких сенсоров. Повышение чувствительности анализа требует уточнения соотношения между активностью и концентрацией ионов, этот вопрос также будет обсуждаться в докладе.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 19-03-00259 и гранта РНФ 24-23-00215.
