Цивилизация
Молодые химики из Института химии СПбГУ оценили, можно ли применять ионные жидкости на основе аминокислот для создания мембран электродов сравнения – важной части приборов, при помощи которых можно определить ионный состав раствора. Новый подход позволит сделать аналитические исследования более точными и экологичными, а также адаптирует их к нестандартным условиям, например, условиям космоса. Работа поддержана грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда. Статья ученых опубликована в журнале Electroanalysis.
Чтобы определить состав смеси, химики используют много разных методов. Один из них — потенциометрия, то есть измерение электрических свойств. Важный элемент этого метода анализа – это электрод сравнения, относительно которого измеряются электрические характеристики. Традиционно электроды сравнения заполняются жидким водным раствором, но их невозможно использовать в миниатюрных анализаторах, при измерениях не в вертикальном положении и в нестандартных условиях, например, в космосе. Шаг к созданию полностью твердых потенциометрических анализаторов – разработка электродов сравнения с мембранами из полимеров, электрические свойства которых не зависят от состава анализируемой смеси.
Молодые исследователи из Института химии СПбГУ предложили использовать в электродах сравнения твердые полимерные мембраны на основе ионных жидкостей – веществ, представляющих собой содержащий ионы расплав, существующий при комнатной температуре. В своей работе ученые использовали ионные жидкости, содержащие аминокислоты – «строительные блоки» белков. Авторы исследования сосредоточились на нескольких аминокислотах: валине, лейцине, лизине и гистидине. Выбор именно этих веществ связан с их небольшим размером и способностью сравнительно легко переходить в отрицательно заряженную форму. Для компенсации отрицательного заряда применялась положительно заряженная частица 1‐бутил‐3‐метилимидазолия, которая очень часто используется в ионных жидкостях и хорошо зарекомендовала себя в научных исследованиях. Применимость новых мембран ученые проверили при потенциометрической настройке электродов, созданных для определения концентрации ионов калия и кальция в растворе.
«Мы добавили ионные жидкости на основе аминокислот в твердые полимерные мембраны электродов сравнения. Это позволило нам значительно стабилизировать электродный потенциал и снизить необходимость использования жидких растворов. Кроме того, мы предложили простой критерий применимости той или иной ионной жидкости для нашей мембраны», – говорит Мария Пешкова, ведущий автор работы, кандидат химических наук, доцент кафедры физической химии Санкт-Петербургского государственного университета.
По словам ученых, внедрение ионных жидкостей на основе аминокислот может внести значительный вклад в развитие экологически чистой потенциометрии. Это связано с низкой токсичностью таких веществ по сравнению с обычными компонентами полимерных мембран, которые сегодня используются в электродах сравнения.
