10.6 : Потенциометрия: мембранные электроды

Мембранные электроды, также известные как p-ионные электроды, используют мембраны, которые селективно взаимодействуют со свободными ионами аналита, создавая разность потенциалов на мембране. Результирующий мембранный потенциал, известный как потенциал асимметрии, не равен нулю, даже если концентрации аналита по обе стороны мембраны равны. Реакция мембраны обычно не селективна к одному аналиту, а пропорциональна концентрации всех ионов в растворе образца, способных взаимодействовать на активных участках мембраны. Коэффициент селективности измеряет относительный отклик для интерферента по сравнению с аналитом. Значение менее 1,00 указывает на хорошую селективность для аналита. Эти электроды классифицируются на стеклянные, кристаллические твердотельные, жидкостные и газочувствительные электроды в зависимости от материала мембраны, используемого в электродах.

Стеклянные электроды имеют стеклянные мембраны с включенными ионами металлов. При погружении в раствор мембрана гидратируется, образуя отрицательно заряженные участки с ионами натрия, которые служат противоионами. Ионы водорода из раствора диффундируют в мембрану, вытесняя ионы натрия и создавая селективность H^+ при низких уровнях pH. Эта селективность распространяется на другие катионы при высоких уровнях pH.

Твердотельные электроды используют селективно проницаемые мембраны, состоящие из кристаллов неорганической соли, для измерения катионов или анионов соли, используемой селективно.

Жидкостно-мембранные электроды обеспечивают быструю и точную оценку концентрации ионов. Эти электроды включают гидрофобную мембрану с селективными органическими комплексообразующими агентами или ионообменниками, которые селективны к определенным поливалентным катионам или анионам в растворе.

Газочувствительные электроды определяют концентрацию растворенного газа с помощью газопроницаемых мембран, которые позволяют целевому газу диффундировать во внутренний раствор электролита. Последующая химическая реакция между газом и электролитом создает разность потенциалов, пропорциональную концентрации газа во внешнем растворе.

Потенциометрические биосенсоры, включая ферментные электроды, формируются путем иммобилизации биологически активных видов на мембранном электроде. Реакция аналита с ферментом дает продукт, концентрация которого контролируется ион-селективным электродом.