Optikai szenzorok hatóanyagai

Optikai szenzorok hatóanyagai

Ionszelektív szenzorok

Elektrokémiai szenzorok

(Ionszelektív elektród)

Optikai szenzorok

Rákóczi túrós

Moldáviai túrótorta

Moldáviai túrótortaRákóczi túrós

Túró tömbfázisTúró határfelületi fázis

Ionszelektív elektród

Ionszelektív membrán összetétele

PVC hordozófázis

Lágyító (oldószer)

Ionofór (lipofil felismerő anyag)

Szelektofór (lipofil só)

Lágyítók I.

(CH2)8

O

O

O

O CH3

CH3

CH3

CH3

Dioktil-szebacát = DOS

O(CH2)7CH3NO2

Lágyítók II.

o-nitrofenil-oktil-éter = o-NPOE

Lipofil só (kationmérő szenzor)

B Cl

Cl

Cl

Cl

K+

-

(kálium)-tetra-p-klórfenil-borát = (kálium)-TpClPB

NCH3 (CH2)11CH3

(CH2)11CH3

(CH2)11CH3

+

Cl-

Tri-dodecil-metilammonium-(klorid) = TDDMA-(klorid)

Lipofil só (anionmérő szenzor)

Ionofór: K+-szelektív

ON

ON

CH3CH3 CH3

CH3

CH3

CH3CH3

H H

O

O

O

O

3

Valinomicin

OO

OO

O

N O O N

OO

OO

ONO2NO2OO

H H

Ionofór: K+-szelektív

BME-44

OO

OO

O

O C18H37

Ionofór: Na+-szelektív

OR1

OR1

OR1

R2

R2

R2

R2R1O

R1 = CH2COOCH3

R2 = t-C4H9

Ionofór: Na+-szelektív

OO O O

But ButButBut

OO O

OOOOO

koordinációs szféra

CH3

O CH3

OO

4

Ionofór: -szelektív4NH

nonaktin

Sn Cl

Ionofór: Cl--szelektív

tri-butil-ón-klorid

Ionofór: Cl--szelektív

In

Cl

N

N

N

N

Ionszelektív elektród EME-je

PBconst EEE

orga

aqaln

zF

RT

zF

orgaqEE

I

I0I

0I

const

fázishatár potenciál

Ha aI(org) állandó, a jel csak a kiválasztott ion aktivitásától függ.

Optikai szenzor = optód = optród

Az optódmembrán összetétele

PVC hordozófázis

Lágyító (oldószer)

Ionofór (lipofil felismerő anyag)

Kromoionofór (lipofil pH indikátor)

Szelektofór (lipofil só)

Optód:

Az oldat a membrántömbbel tart egyensúlyt!

L

Ind

ML+

Hind+

R-

M+

H+

Az optódmembrán - oldat rendszer

L = ionofór (lipofil)

Ind = kromoionofór (lipofil)

R- = lipofil só

M+ = fémion

L

Ind

ML+

Hind+

R-

M+

H+

orgIndorgHorgMLorgLorgHIndaqM Bruttó reakcióegyenlet

Az optódmembrán - oldat rendszer

H

MIndd

MLas

M

Hopt k

kKK

LHInda

IndMLaK

InddK

HInd+(org) Ind(org) + H+(org)

M+(org) + L(org) ML+(org)

MLasK

)aq(a

)org(ak

M

MM

)aq(a

)org(ak

H

HH

Az optódmembrán - oldat rendszer

Az optikai szenzor jele

M

H

a

af

DP

P

AA

AA

Relatív abszorbancia-változás

AP a teljesen protonált festék abszorbanciája

AD a teljesen deprotonált festék abszorbanciája

Az optikai szenzor jele

TT

TTTopt

M

H

Ind1R

Ind1RL1K

a

a

LT, IndT, a megfelelő komponensek bemérési koncentrációi az optódtömben

TR

]ML[]L[LT

]IndH[]Ind[IndT

]IndH[]ML[RT töltésmérleg

anyagmérleg

N

OO

N

S

S

N

O N

O

O

O

O

Pb2+-ion szenzor

(ETH 5435)

L

Ind

B

Na

-

CF3

CF3

CF3CF3

CF3

CF3

CF3 CF3+

R-

összetétel

spektrum

Pb2+-ion szenzor

Válaszjel

Pb2+-ion szenzor

Válaszjel

Pb2+-ion szenzor

Különleges optikai szenzorok

- direkt optódok

- királis felismerő rendszerek

- kompetetív rendszerek

Indirekt optód: ionofór és kromoionofór külön vegyület

Direkt optód:

- az ionofór és a kromoionofór ugyanaz az anyag, komplexképző és indikátor funkcióval.

- szelektofór nélkül is készülhet

Direkt Na+-ion szenzor

hatóanyag

T3457

Direkt Na+-ion szenzor

spektrum

Direkt Na+-ion szenzorVálaszfüggvény (10,5 pH-jú NaCl oldatok)

Királis felismerő optód

Királis ionofórt tartalmaz

OOOO H

(S)

O

O

O

O

H

N

N

NO2

NO2

N

N

O2N O2N

N

N

NO2

NO2

NO2

N

N

H

(R)

HO O O O

O

O

O

O

NO2

Királis ionofór pár

Királis inonofórok vizsgálatára használt amin-pár

CH3

H

H2N

H2N

HCH3

(R)-FEA (S)-FEA

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

300 400 500 600 700

wavelength [nm]

ab

so

rba

nc

e

kalixarén

sr10x

ss10x

sr100x

ss100x

Ec

(S)-L + (R)-FEA és (S)-L + (S)-FEA rendszerek abszorpciós színképe (acetonitril, LT = 210-5 M)

(R)-L + (S)-FEA rendszerek CD színképe (acetonitril, LT = 510-5 M)

-2-1012345

350 450 550 650

wavelength [nm]

CD [mdeg]

Kompetetív rendszerIonofór - ionos festék komplex, a meghatározandó ion kiszorítja a komplexből a festéket.

SO3Na

OH( )6

O

N

NNC2H5

C2H5C2H5

C2H5+

ClO4-

Ionofór. SCX6

Festék: oxazin 1

0

50

100

150

200

250

300

600 650 700 750 800nm

IF 01E-5

2E-5

4E-5

1E-4

2E-4

4E-4

8E-4

Oxazin1 + SCX6 fluoreszcencia színkép

Optikai szenzor: technikai megoldások

Előnyök és hátrányok

Ionszelektív elektród

Érzékenység

Válaszidő

Méréstartomány

Szelektivitás

Speciális technikák

Optikai szenzor

Irodalom

1. LAJOS MARI, HEMZŐ KÁROLY: 99 Sütemény és Torta, Corvina, Budapest, 1986

2. TÓTH K.: Kém. Közl. 105, 173-199 (1999)

3. E. BAKKER, P. BÜHLMANN, E. PRETSCH, Chem. Rev. 97, 3038-3132 (1997)

4. P. BÜHLMANN, E. PRETSCH, E. BAKKER, Chem. Rev. 98, 1593-1687 (1998)

5. H. HISAMOTO, K. SUZUKI, Trends in Anal. Chem. 18, 513-524 (1999)