Перекисный электрод

Кислородный электрод

Амперометрические ферментные электроды

Амперометрия

В ИП измеряют сверхмалый ток электрохимической ячейки, возникающий вследствие окисления или восстановления электрохимически активных веществ на поверхности рабочего электрода при подаче напряжения между рабочим электродом и электродом сравнения. Этот метод позволяет измерять не только концентрацию ионов, но и растворенных газов, так как для амперометрии достаточно, чтобы на электроде мог восстанавливаться или окисляться хотя бы один из реагентов или продукт реакции.

При амперометрии ток ячейки пропорционален концентрации иона C:

I = k C,

где k – коэффициент ИП, зависящий от площади рабочей поверхности измерительного электрода, диффузии ионов, pH и температуры.

Считается, что концентрация реагента линейно уменьшается в приграничном к поверхности электрода слое от значения С на расстоянии L от электрода до нуля на самом электроде, где он восстанавливается или окисляется. Ионы движутся за счет диффузии, характеризуемой коэффициентом диффузии D, и каждый ион переносит z электронов к электроду. Толщина слоя L считается постоянной. Для выделения одного вида иона применяют ион-селективные мембраны.

За счет одного процесса диффузии ток нарастает крайне медленно. Чтобы увеличить скорость электрохимической реакции, перемешивают аналит или вращают электроды, в результате чего уменьшается толщина диффузионного слоя L. Это особенно важно в случае использования веществ с малыми скоростями диффузии. Диффузионный ток i _д для вязких органических соединений:

Перенос электронов может быть ускорен за счет увеличения разности потенциалов между электродами, но существенно повышать ее опасно, так как может произойти электролитическое разложение самого аналита. Более эффективен метод использования медиаторов (посредников в переносе электронов.

Для увеличения скорости диффузии также применяют микроэлектроды, в которых диффузия происходит не через плоский слой, а радиально через сферу, центр которой находится на электроде. В результате скорость реакции увеличивается и стабилизируется. Поэтому данные модификации электродов открывают новые возможности в области создания БСС.

Амперометрические ИП используют в БСС медицинского и экологического назначения.

На первых этапах развития биосенсорных исследований электрод Кларка сыграл значительную роль при создании биосенсоров различных типов. Эти электроды были названы электродами первого поколения – в них были использованы ферменты класса оксидаз (катализируют окисление органических субстратов – сахаров, спиртов и т.д.), клетки микроорганизмов – т.е. такой биологический материал, для которого характерным являлось поглощение кислорода при окислении субстратов. Амперометрические ферментные электроды позволяют объединить способность фермента к специфическому распознаванию определенных молекул-"мишеней" и возможность прямого электрохимического преобразования скорости реакции в электрический ток.

Кислородный электрод. Применения:

a) Определение глюкозы в крови. Согласно статистике примерно 5% взрослого населения развитых стран являются диабетиками. Для контроля глюкозы в крови все шире применяют БСС на основе ферментативной реакции окисления глюкозы с поглощением O₂ или выделением H₂O₂.

ИП для этой цели (электрод Кларка, рис.) состоит из из следующих элементов:

· стакана для тестируемого раствора;

· погружной трубки;

· полупроницаемой мембраны;

· биослоя с ферментом;

· ион-селективного амперометрического электрода, регистрирую­щего или уменьшение концентрации О₂, или увеличение H₂O₂.

Дата добавления: 2014-01-07