10.6 : Potencjometria: Elektrody membranowe

Elektrody membranowe, znane również jako elektrody p-jonowe, wykorzystują membrany, które selektywnie oddziałują z wolnymi jonami analitu, generując różnicę potencjałów na membranie. Powstały potencjał membrany, znany jako potencjał asymetrii, nie jest równy zero, nawet gdy stężenia analitu po obu stronach membrany są równe. Odpowiedź membrany zazwyczaj nie jest selektywna dla pojedynczego analitu, ale proporcjonalna do stężenia wszystkich jonów w roztworze próbki zdolnych do interakcji w aktywnych miejscach membrany. Współczynnik selektywności mierzy względną odpowiedź dla interferencji na analit. Wartość mniejsza niż 1,00 wskazuje na dobrą selektywność dla analitu. Elektrody te są klasyfikowane na szklane, krystaliczne stałe, na bazie cieczy i elektrody wykrywające gaz w oparciu o materiał membrany użyty w elektrodach.

Elektrody szklane mają szklane membrany z wbudowanymi jonami metali. Po zanurzeniu w roztworze membrana ulega uwodnieniu, tworząc ujemnie naładowane miejsca z jonami sodu, które służą jako przeciwjony. Jony wodoru z roztworu dyfundują do membrany, wypierając jony sodu i tworząc selektywność H^+ przy niskich poziomach pH. Ta selektywność jest rozszerzona na inne kationy przy wysokich poziomach pH.

Elektrody ciała stałego wykorzystują selektywnie przepuszczalne membrany składające się z kryształów soli nieorganicznej do pomiaru kationów lub anionów soli stosowanej selektywnie.

Elektrody z membraną ciekłą umożliwiają szybkie i dokładne oznaczanie stężeń jonów. Składają się z hydrofobowej membrany zawierającej selektywne organiczne środki kompleksujące lub wymieniacze jonowe, które są selektywne wobec określonych wielowartościowych kationów lub anionów w roztworze.

Elektrody wykrywające gaz określają stężenia rozpuszczonego gazu przy użyciu przepuszczalnych dla gazu membran, które umożliwiają dyfuzję gazu docelowego do wewnętrznego roztworu elektrolitu. Następująca po tym reakcja chemiczna między gazem a elektrolitem generuje różnicę potencjałów proporcjonalną do stężenia gazu w zewnętrznym roztworze.

Biosensory potencjometryczne, w tym elektrody enzymatyczne, powstają przez unieruchomienie biologicznie aktywnych gatunków na elektrodzie membranowej. Reakcja analitu z enzymem powoduje powstanie produktu, którego stężenie jest monitorowane przez elektrodę jonoselektywną.