10.6 : Potenciometría: electrodos de membrana

Los electrodos de membrana, también conocidos como electrodos de iones p, utilizan membranas que interactúan selectivamente con los iones libres del analito, lo que genera una diferencia de potencial a través de la membrana. El potencial de membrana resultante, conocido como potencial de asimetría, no es cero incluso cuando las concentraciones de analito en ambos lados de la membrana son iguales. La respuesta de la membrana normalmente no es selectiva a un solo analito, sino proporcional a la concentración de todos los iones en la solución de muestra capaces de interactuar en los sitios activos de la membrana. El coeficiente de selectividad mide la respuesta relativa del interferente sobre el analito. Un valor inferior a 1,00 indica una buena selectividad para el analito. Estos electrodos se clasifican en electrodos de vidrio, de estado sólido cristalino, de base líquida y de detección de gases según el material de membrana utilizado en los electrodos.

Los electrodos de vidrio tienen membranas de vidrio con iones metálicos incorporados. Cuando se sumergen en una solución, la membrana se hidrata y forman sitios con carga negativa con iones de sodio que actúan como contraiones. Los iones de hidrógeno de la solución se difunden en la membrana, desplazando a los iones de sodio y creando selectividad de H+ a niveles de pH bajos. Esta selectividad se extiende a otros cationes a niveles de pH altos.

Los electrodos de estado sólido utilizan membranas selectivamente permeables compuestas de cristales de sal inorgánica para medir los cationes o aniones de la sal utilizada selectivamente.

Los electrodos de membrana líquida proporcionan evaluaciones rápidas y precisas de las concentraciones de iones. Estos electrodos comprenden una membrana hidrófoba con agentes complejos orgánicos selectivos o intercambiadores de iones que son selectivos para ciertos cationes o aniones polivalentes en la solución.

Los electrodos de detección de gases determinan las concentraciones de gas disuelto utilizando membranas permeables a los gases que permiten que el gas objetivo se difunda en una solución electrolítica interna. La reacción química posterior entre el gas y el electrolito genera una diferencia de potencial proporcional a la concentración de gas en la solución externa.

Los biosensores potenciométricos, incluidos los electrodos enzimáticos, se forman inmovilizando especies biológicamente activas en el electrodo de membrana. La reacción del analito con la enzima produce un producto cuya concentración es monitoreada por el electrodo selectivo de iones.