10.6 : פוטנציאומטריה: אלקטרודות ממברנה

אלקטרודות ממברנה, הידועות גם כאלקטרודות p-ion, משתמשות בממברנות שמתקשרות באופן סלקטיבי עם יוני האנליט החופשיים, ויוצרות הפרש פוטנציאל על פני הממברנה. פוטנציאל הממברנה המתקבל, המכונה פוטנציאל אסימטריה, אינו שווה לאפס גם כאשר ריכוזי האנליט משני צדי הממברנה שווים. תגובת הממברנה אינה סלקטיבית לאנליט יחיד אלא פרופורציונלית לריכוז כל היונים בתמיסה המסוגלים להתקשר לאתרי הפעולה של הממברנה. מקדם הסלקטיביות מודד את התגובה היחסית של מפריע לעומת האנליט. ערך קטן מ-1.00 מעיד על סלקטיביות טובה לאנליט. אלקטרודות אלו מסווגות כאלקטרודות זכוכית, מצב מוצק גבישי, מבוססות נוזל, ורגישות לגז, בהתבסס על חומר הממברנה המשמש באלקטרודות.

אלקטרודות זכוכית כוללות ממברנות זכוכית עם יוני מתכת מובנים. כאשר הן טבולות בתמיסה, הממברנה מתייבשת ויוצרת אתרים טעונים שלילית עם יוני נתרן המשמשים כקטיונים נגדיים. יוני מימן מהתמיסה נכנסים לממברנה, מחליפים את יוני הנתרן ויוצרים סלקטיביות ל-H⁺ ברמות pH נמוכות. סלקטיביות זו מתרחבת לקטיונים אחרים ברמות pH גבוהות.

אלקטרודות מצב מוצק משתמשות בממברנות חדירות סלקטיבית המורכבות מגבישי מלח אנאורגני למדידת הקטיונים או האניונים של המלח המשמש באופן סלקטיבי.

אלקטרודות ממברנה נוזלית מספקות הערכות מהירות ומדויקות של ריכוזי יונים. אלקטרודות אלו מורכבות ממברנה הידרופובית עם סוכני קישור אורגניים סלקטיביים או מחליפי יונים הסלקטיביים לקטיונים או אניונים פוליוולנטים מסוימים בתמיסה.

אלקטרודות רגישות לגז קובעות ריכוזי גז מומס באמצעות ממברנות חדירות לגז, שמאפשרות לגז המטרה להתפשט לתוך תמיסת אלקטרוליט פנימית. התגובה הכימית המתקבלת בין הגז לאלקטרוליט יוצרת הפרש פוטנציאל פרופורציונלי לריכוז הגז בתמיסה החיצונית.

ביו-חיישנים פוטנציאומטריים, כולל אלקטרודות אנזים, נוצרים על ידי קיבוע מינים ביולוגיים פעילים על אלקטרודת הממברנה. התגובה של האנליט עם האנזים מייצרת תוצר שריכוזו מנוטר על ידי האלקטרודה הסלקטיבית ליונים.