Abstract
The problems of stability and reproducibility of potentials of solid contact ion-selective electrodes with ionophore-based membranes were considered from the viewpoint of the existence of a sequence of equilibria providing the coupling of the ionic conductivity in the membrane and the electronic conductivity in the substrate. The both historical approaches to the stabilization of potentials of solid contact electrodes and the contemporary approaches based on the use of conducting polymers were briefly characterized. The role of water uptake by the membrane from the solution is also discussed.
Similar content being viewed by others
References
J. Janata, Principles of Chemical Sensors, Springer, 2009, 395 p.
Khimicheskie sensory [Chemical Sensors], Ed. Yu. G. Vlasov, Ser. Problemy analiticheskoi khimii [Problems of Analytical Chemistry], Vol. 14, Nauka, Moscow, 2011, 399 pp. (in Russian).
J. Bobacka, A. Ivaska, A. Lewenstam, Chem. Rev., 2008, 108, 329.
K. N. Mikhelson, Ros. Khim. Zh., 2008, 52, 30 [Russ. J. Gen. Chem. (Engl. Transl.), 2008, 78, 2445].
M. A. Peshkova, K. N. Mikhelson, Elektrokhimiya, 2010, 46, 1331 [Russ. J. Electrochem. (Engl. Transl.), 2010, 46, 1245].
B. P. Nikolskii, E. A. Materova, Ion-Selective Electrode Rev., 1985, 7, 3.
K. N. Mikhelson, J. Bobacka, A. Lewenstam, A. Ivaska, Electroanalysis, 2001, 13, 876.
K. N. Mikhelson, J. Bobacka, A. Ivaska, A. Lewenstam, M. Bochenska, Anal. Chem., 2002, 74, 518.
K. N. Mikhelson, J. Bobacka, A. Lewenstam, A. Ivaska, Elektrokhimiya, 2003, 39, 857 [Russ. J. Electrochem. (Engl. Transl.), 2003, 39, 771].
K. N. Mikhelson, Chemia Analityczna - Analytical Chemistry (Warsaw), 2006, 51, 853.
R. P Buck, V. R. Shepard, Anal. Chem., 1974, 46, 2097.
A. Hulanicki, M. Trojanovicz, Anal. Chim. Acta, 1976, 87, 411.
M. M. Shul’ts, O. S. Ershov, G. P. Lepnev, T. M. Grekovich, A. S. Sergeev, Zh. Prikl. Khim., 1979, 52, 2487 [J. Appl. Chem. (Engl. Transl.), 1978, 52].
Yu. G. Vlasov, Y. E. Ermolenko, O. A. Iskhakova, J. Anal. Chem. USSR, 1979, 34, 1175.
Yu. G. Vlasov, E. A. Bychkov, Ion-Selective Electrode Rev., 1987, 9, 3.
E. Bakker, P. Bühlmann, E. Pretsch, Chem. Rev., 1997, 97, 3083.
P. Bühlmann, E. Pretsch, E. Bakker, Chem. Rev., 1998, 98, 1593.
A. Craggs, G. J. Moody, J. D. R. Thomas, Analyst, 1979, 104, 412.
K. N. Mikhelson, G. A. Khripun, A. V. Ushkov, Vestn. SPbGU [Bulletin of St. Petersburg State University], 2000, Ser. 4, 4, 73 (in Russian).
M. A. Peshkova, A. I. Korobeynikov, K. N. Mikhelson, Electrochim. Acta, 2008, 53, 5819.
N. M. Ivanova, T. Ya. Bart, A. L. Grekovich, K. N. Mikhelson, Electroanalysis, 2011, 23, 1805.
E. Bakker, E. Malinowska, R. D. Shiller, M. Meyerhoff, Talanta, 1994, 41, 881.
A. B. Valiotti, G. I. Shumilova, Zh. E. Druzina, Zh. Obshch. Khim., 1997, 67, 533 [Russ. J. Gen. Chem. (Engl. Transl.), 1997, 67].
J. Ruzicka, C. G. Lamm, Anal. Chim. Acta, 1971, 54, 1.
J. Ruzicka, E. H. Hansen, J. C. Tjell, Anal. Chim. Acta, 1973, 67, 155.
R. W. Cattrall, H. Freiser, Anal. Chem., 1971, 43, 1905.
R. W. Cattrall, D. M. Drew, Analyt. Chim. Acta, 1975, 77, 9.
R. W. Cattrall, I. C. Hamilton, Ion-Selective Electrode Rev., 1984, 6, 125.
A. L. Grekovich, K. N. Mikhelson, S. E. Didina, N. V. Garbuzova, E. A. Materova, in Ionnyi obmen i ionometriya [Ion Exchange and Ionometry], Ed. B. P. Nikolśkii, Izd-vo LGU, 1982, Issue 3, 130 (in Russian).
A. L. Grekovich, G. A. Troshina, K. N. Mikhelson, in Ionnyi obmen i ionometriya [Ion Exchange and Ionometry], Ed. B. P. Nikolśkii, Izd-vo LGU, 1982, Issue 3, 138 (in Russian).
O. K. Stefanova, N. V. Rozhdestvenskaya, V. F. Gorshkova, Elektrokhimiya, 1983, 19, 1225 [Russ. J. Electrochem. (Engl. Transl.), 1983, 19].
O. K. Stefanova, N. V. Rozhdestvenskaya, B. A. Mukhitdinova, E. E. Ergozhin, O. V. Sofronova, T. E. Barinova, Elektrokhimiya, 1990, 26, 976 [Russ. J. Electrochem. (Engl. Transl.), 1990, 26].
G A. Khripoun, E. A. Volkova, A. V. Liseenkov, K. N. Mikhelson, Electroanalysis, 2006, 18, 1322.
A. Ivaska, Electroanalysis, 1991, 3, 247.
J. Heinze, B. A. Frontana-Uribe, S. Ludwigs, Chem. Rev., 2010, 110, 4724.
T. Lindfors, S. Ervela, A. Ivaska, J. Electroanal. Chem., 2003, 560, 69.
T. Lindfors, A. Ivaska, Anal. Chem., 2004, 76, 4387.
T. Lindfors, H. Aarnio, A. Ivaska, Anal. Chem., 2007, 79, 8571.
I. P. Gorelov, S. S. Ryasenskii, S. V. Kartamyshev, M. V. Fedorova. Zh. Anal. Khim., 2005, 60, 74 [Russ. J. Anal. Chem. (Engl. Transl.), 2005, 60, 65].
N. N. Markuzina, K. N. Mikhelson, E. V. Molodkina, A. Levenstam, Zh. Prikl. Khim., 2001, 74, 409 [Russ. J. Appl. Chem. (Engl. Transl.), 2001, 74, 417].
A. L. Grekovich, N. N. Markuzina, K. N. Mikhelson, M. Bochenska, A. Lewenstam, Electroanalysis, 2002, 14, 551.
M. V. Kuznetsova, S. S. Ryasenskii, I. P. Gorelov, Khim.-Farm. Zh., 2003, 37, No. 11, 34 [Pharm. Chem. J. (Engl. Transl.), 2003, 37, 599].
S. V. Kartamyshev, M. V. Kuznetsova, S. S. Ryasenskii, I. P. Gorelov, Khim.-Farm. Zh., 2005, 39, No. 1, 42 [Pharm. Chem. J. (Engl. Transl.), 2005, 39, 43].
M. V. Kuznetsova, S. V. Kartamyshev, S. S. Ryasenskii, I. P. Gorelov, Khim.-Farm. Zh., 2005, 39, No. 2, 42 [Pharm. Chem. J. (Engl. Transl.), 2005, 39, 97].
N. M. Kholoshenko, S. S. Ryasenskii, I. P. Gorelov, Khim.-Farm. Zh., 2006, 40, No. 5, 54 [Pharm. Chem. J. (Engl. Transl.), 2006, 40, 289].
N. M. Kholoshenko, S. S. Ryasenskii, I. P. Gorelov, Khim.-Farm. Zh., 2006, 40, No. 6, 44 [Pharm. Chem. J. (Engl. Transl.), 2006, 40, 334].
A. Cadogan, Z. Gao, A. Lewenstam, A. Ivaska, D. Diamond, Anal. Chem., 1992, 64, 2496.
T. Lindfors, A. Ivaska, Anal. Chim. Acta, 2000, 404, 111.
T. Lindfors, A. Ivaska, J. Electroanal. Chem., 2002, 531, 43.
M. F. Mousavi, M. Shamsipur, S. Riahi, M. S. Rahmanifar, Anal. Sci., 2002, 18, 137.
H. Karami, M. F. Mousavi, Talanta, 2004, 63, 743.
J. Bobacka, M. McCarric, A. Lewenstam, A. Ivaska, Analyst, 1994, 119, 1985.
A. Hulanicki, A. Michalska, A. Lewenstam, Electroanalysis, 1994, 6, 604.
J. Bobacka, T. Lindfors, M. McCarric, A. Ivaska, A. Lewenstam, Anal. Chem., 1995, 67, 3819.
T. Lindfors, J. Bobacka, A. Lewenstam, A. Ivaska, Analyst, 1996, 121, 1823.
J. Migdalski, T. Blaz, A. Lewenstam, Anal. Chim. Acta, 1996, 322, 141.
T. Lindfors, P. Sjoéberg, J. Bobacka, A. Lewenstam, A. Ivaska, Anal. Chim. Acta, 1999, 385, 163.
A. Michalska, A. Ivaska, A. Lewenstam, Anal. Chem., 1997, 69, 4060.
M. Shamsipur, M. Hosseini, K. Alizadeh, Z. Talebpour, M. F. Mousavi, M. R. Ganjali, M. Arca, V. Lippolis, Anal. Chem., 2003, 75, 5680.
B. Kovacs, B. Csoka, G. Nagy, A. Ivaska, Anal. Chim. Acta, 2001, 437, 67.
K. Fordyce, A. Shvarev, Anal. Chem., 2008, 80, 827.
S. V. Lamaka, M. G. Taryba, M. L. Zheludkevich, M. G. S. Ferreira, Electroanalysis, 2009, 21, 2447.
N. Rubinova, K. Chumbimuni-Torres, E. Bakker, Sens. Actuat. B, 2007, 121, 135.
A. Michalska, K. Maksymiuk, Anal. Chim. Acta, 2004, 523, 97.
C. M. McGraw, T. Radu, A. Radu, D. Diamond, Electroanalysis, 2008, 20, 340.
T. Sokalski, A. Ceresa, T. Zwickl, E. Pretsch, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 11347.
K. N. Mikhelson, Zh. Anal. Khim., 2010, 65, 116 [Russ. J. Anal. Chem. (Engl. Transl.), 2010, 65, 112].
I. V. Dmitrieva, K. N. Mikhelson, O. K. Stefanova, Zh. Prikl. Khim., 1995, 68, 552 [J. Appl. Chem. (Engl. Transl.), 1995, 68].
I. V. Dmitrieva, K. N. Mikhelson, Vestn. SPbGU [Bulletin of St. Petersburg State University], 1998, Ser. 4, p. 109 (in Russian).
A. Michalska, Electroanalysis, 2005, 17, 400.
A. Michalska, A. Konopka, M. Maj-Zurawska, Anal. Chem., 2003, 75, 141.
J. Sutter, E. Lindner, R. E. Gyurcsanyi, E. Pretsch, J. Anal. Bioanal. Chem., 2004, 380, 7.
J. Sutter, A. Radu, S. Peper, E. Bakker, E. Pretsch, Anal. Chim. Acta, 2004, 523, 53.
K. Y. Chumbimuni-Torres, N. Rubinova, A. Radu, L. T. Kubota, E. Bakker, Anal. Chem., 2006, 78, 1318.
E. Lindner, R. E. Gyurcsanyi, R. P. Buck, Electroanalysis, 1999. 11, 695.
I. Bedlechowicz, T. Sokalski, A. Lewenstam, M. Maj-Zurawska, Sens. Actuat. B, 2005, 108, 836.
I. Bedlechowicz-Sliwakowska, P. Lingenfelter, T. Sokalski, A. Lewenstam, M. Maj-Zurawska, J. Anal. Bioanal. Chem., 2006, 385, 1477.
M. A. Peshkova, T. Sokalski, K. N. Mikhelson, A. Lewenstam, Anal. Chem., 2008, 80, 9181.
M. A. Peshkova, T. Sokalśki, K. N. Mikhelson, A. Levenstam, Vestn. SPbGU [Bulletin of St. Petersburg State University], 2010, Ser. 4, 106.
G. Lisak, T. Sokalski, L. Harju, K. Mikhelson, A. Lewenstam, Anal. Chim. Acta, 2011, 707, 1.
H. Perera, K. Fordyce, A. Shvarev, Anal. Chem., 2007, 79, 4564].
A. Konopka, T. Sokalski, A. Lewenstam, M. Maj-Zurawska, Electroanalysis, 2006, 18, 2232.
J. Bobacka, Anal. Chem., 1999, 71, 4932.
E. N. Samsonova, V. M. Lutov, K. N. Mikhelson, J. Solid State Electrochem., 2009, 13, 69.
N. V. Rozhdestvenskaya, O. K. Stefanova, Elektrokhimiya, 1982, 18, 1379 [Russ. J. Electrochem. (Engl. Transl.), 1982, 18].
J. D. Harrison, X. Li, Anal. Chem., 1991, 63, 2168.
A. D. C. Chan, X. Li, J. D. Harrison, Anal. Chem., 1992, 64, 2512.
A. D. C. Chan, J. D. Harrison, Anal. Chem., 1993, 65, 32.
Z. Li, X. Li, S. Petrovic, J. D. Harrison, Anal. Chem., 1996, 68, 1717.
Z. Li, X. Li, M. Rothmaier, J. D. Harrison, Anal. Chem., 1996, 68, 1726.
T. Lindfors, F. Sundfors, L. Höfler, R. E. Gyurcsanyi, Electroanalysis, 2009, 21, 1914.
F. Sundfors, L. Höfler, R. E. Gyurcsanyi, T. Lindfors, Electroanalysis, 2011, 23, 1769.
L. Gorski, A. Matusevich, M. Pietrzak, L. Wang, M. E. Meyerhoff, E. Malinowska, J. Solid State Electrochem., 2009, 13, 157.
R. De Marco, J. P. Veder, G. Clarke, A. Nelson, K. Prince, E. Pretsch, E. Bakker, Phys. Chem. Chem. Phys., 2008, 10, 73.
R. E. Gyurcsanyi, N. Rangisetty, S. Clifton, B. D. Pendley, E. Lindner, Talanta, 2004, 63, 89.
M. Fibbioli, W. E. Morf, M. Badertscher, N. F. de Rooij, E. Pretsch, Electroanalysis, 2000, 12, 1286.
M. Puntener, M. Fibbioli, E. Bakker, E. Pretsch, Electroanalysis, 2002, 14, 1329.
L. Y. Heng, E. A. H. Hall, Anal. Chim. Acta, 2000, 403, 77.
L. Y. Heng, E. A. H. Hall, Anal. Chim. Acta, 2001, 443, 25.
A. Michalska, C. Appaih-Kusi, L. Y. Heng, S. Walkievicz, E. A. H. Hall, Anal. Chem., 2004, 76, 2031.
A. Kisiel, A. Michalska, K. Maksymiuk, E. A. H. Hall, Electroanalysis, 2008, 20, 318.
A. Michalska, K. Pyrzynska, K. Maksymiuk, Anal. Chem., 2008, 80, 3921.
A. Rzewuska, M. Wojciechowski, E. Bulska, E. A. H. Hall, K. Maksymiuk, A. Michalska, Anal. Chem., 2008, 80, 321.
E. Jaworska, A. Kisiel, K. Maksymiuk, A. Michalska, Anal. Chem., 2011, 83, 438.
C. Appiah-Kusi, S. J. Kew, E. Hall, Electroanalysis, 2009, 21, 1992.
J. P. Veder, K. Patel, G. Clarke, E. Grygolowicz-Pawlak, D. S. Silvester, R. De Marco, E. Pretsch, E. Bakker, Anal. Chem., 2010, 82, 6203.
T. Lindfors, L. Höfler, G. Jagerszki, R. E. Gyurcsanyi, Anal. Chem., 2011, 83, 4902.
A. Gonzalez-Bellavista, J. Macanas, M. Munoz, E. Fabregas, Anal Chim. Acta, 2006, 577, 85.
G. A. Crespo, S. Macho, F. X. Rius, Anal. Chem., 2008, 80, 1316.
G. A. Crespo, S. Macho, J. Bobacka, F. X. Rius, Anal. Chem., 2009, 81, 676.
C. Z. Lai, M. A. Fierke, A. Stein, P. Bühlmann, Anal. Chem., 2007, 79, 4621.
M. A. Fierke, C. Z. Lai, P. Bühlmann, A. Stein, Anal. Chem., 2010, 82, 680.
M. Pawlak, E. Grygolowicz-Pawlak, E. Bakker, Anal. Chem., 2010, 82, 6887.
E. Lindner, R. E. Gyurcsanyi, J. Solid State Electrochem., 2009, 13, 51.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
Published in Russian in Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 5, pp. 0920–0930, May, 2012.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Ivanova, N.M., Levin, M.B. & Mikhelson, K.N. Problems and prospects of solid contact ion-selective electrodes with ionophore-based membranes. Russ Chem Bull 61, 926–936 (2012). https://doi.org/10.1007/s11172-012-0136-0
Received:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11172-012-0136-0