Elektroda jonoselektywna - Ion-selective electrode

Elektroda jonoselektywna ( ISE ), znany również jako elektroda specyficznych jonów ( SIE ) jest przetwornik (lub czujnika ), które przekształca się aktywność konkretnego jonów rozpuszczonych w roztworze do elektrycznego potencjału . Napięcie jest teoretycznie zależne od logarytmu aktywności jonowej, zgodnie z równaniem Nernsta . Elektrody jonoselektywne znajdują zastosowanie w chemii analitycznej oraz badaniach biochemicznych / biofizycznych , gdzie pomiary jonów wymagane jest stężenie w roztworze wodnym .

Rodzaje membran jonoselektywnych

Istnieją cztery główne typy membran jonoselektywnych stosowanych w elektrodach jonoselektywnych (ISE): elektroda szklana, półprzewodnikowa, na bazie cieczy i elektroda złożona.

Membrany szklane

Główny artykuł: elektroda szklana

Membrany szklane wykonane są ze szkła typu jonowymiennego ( krzemianowego lub chalkogenkowego ). Ten typ ISE ma dobrą selektywność , ale tylko dla kilku jednoładowanych kationów ; głównie H + , Na + i Ag + . Szkło chalkogenkowe wykazuje również selektywność wobec podwójnie naładowanych jonów metali, takich jak Pb 2+ i Cd 2+ . Membrana szklana ma doskonałą odporność chemiczną i może pracować w bardzo agresywnych mediach. Bardzo powszechnym przykładem tego typu elektrody jest szklana elektroda pH .

Błony krystaliczne

Membrany krystaliczne są wykonane z mono- lub polikrystalitów jednej substancji. Charakteryzują się dobrą selektywnością, ponieważ tylko jony, które mogą się wprowadzić do struktury kryształu, mogą zakłócać odpowiedź elektrody . Jest to główna różnica między tego typu elektrodami a elektrodami z membraną szklaną. Brak rozwiązania wewnętrznego zmniejsza potencjalne połączenia. Selektywność membran krystalicznych może dotyczyć zarówno kationu, jak i anionu substancji tworzącej membranę. Przykładem jest fluorek elektrody selektywnej podstawie LAF 3 kryształów.

Membrany z żywicy jonowymiennej

Żywice jonowymienne oparte są na specjalnych organicznych membranach polimerowych, które zawierają specyficzną substancję jonowymienną (żywicę). Jest to najbardziej rozpowszechniony typ elektrody jonowej. Zastosowanie specjalnych żywic pozwala na przygotowanie elektrod selektywnych dla kilkudziesięciu różnych jonów, zarówno jednoatomowych, jak i wieloatomowych. Są to również najbardziej rozpowszechnione elektrody o selektywności anionowej. Jednak takie elektrody mają niską trwałość chemiczną i fizyczną oraz „czas przeżycia”. Przykładem jest elektroda selektywna potasowa , oparta na walinomycynie jako czynniku jonowymiennym.

Elektrody enzymatyczne

Enzymatyczne elektrody zdecydowanie nie są prawdziwymi jonowe selektywnej elektrody ale zazwyczaj są rozpatrywane w ramach określonego tematu jonowej elektrody. Taka elektroda ma „podwójne” mechanizm reakcji - e reaguje z substancją enzymy specyficzne i produkt tej reakcji (zazwyczaj H + lub OH - ) zostanie wykryty przez elektrodę jonoselektywną prawdziwego, takie jak pH selektywnej elektrody . Wszystkie te reakcje zachodzą wewnątrz specjalnej membrany, która pokrywa prawdziwą elektrodę jonoselektywną, dlatego też elektrody enzymatyczne są czasami uważane za jonoselektywne. Przykładem są elektrody selektywne względem glukozy .



Metal alkaliczny ISE

Walinomycyna

Opracowano elektrody specyficzne dla każdego jonu metalu alkalicznego, Li + , Na + , K + , Rb + i Cs + . Zasada, na której opierają się te elektrody, polega na tym, że jon metalu alkalicznego jest zamknięty we wnęce molekularnej, której rozmiar jest dopasowany do rozmiaru jonu. Na przykład do oznaczania stężenia jonów potasu można zastosować elektrodę opartą na walinomycynie .

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne