10.6 : Potenziometria: elettrodi a membrana

Gli elettrodi a membrana, noti anche come elettrodi p-ion, utilizzano delle membrane che interagiscono selettivamente con gli ioni analiti liberi, generando una differenza di potenziale attraverso la membrana. Il potenziale di membrana risultante, noto anche come potenziale di asimmetria, non è zero anche quando le concentrazioni degli analiti su entrambi i lati della membrana sono uguali. La risposta della membrana, di solito, non è selettiva per un singolo analita, ma è proporzionale alla concentrazione di tutti gli ioni nella soluzione campione in grado di interagire con i siti attivi della membrana. Il coefficiente di selettività misura la risposta relativa per l'interferente sull'analita. Un valore inferiore a 1,00 indica una buona selettività per l'analita. Questi elettrodi sono classificati in elettrodi di vetro, allo stato solido cristallino, a base liquida e a rilevamento di gas in base al materiale della membrana usato negli elettrodi.

Gli elettrodi di vetro hanno membrane di vetro con ioni metallici incorporati. Quando immersa in una soluzione, la membrana si idrata, formando dei siti caricati negativamente con ioni sodio che fungono da controioni. Gli ioni idrogeno dalla soluzione si diffondono nella membrana, spostando gli ioni sodio, e creando selettività H^+ a bassi livelli di pH. Ad alti livelli di pH, questa selettività si estende ad altri cationi.

Gli elettrodi allo stato solido utilizzano delle membrane selettivamente permeabili composte da cristalli di sale inorganico per misurare i cationi o gli anioni del sale usato selettivamente.

Gli elettrodi a membrana liquida forniscono delle valutazioni rapide e accurate delle concentrazioni di ioni. Questi elettrodi comprendono una membrana idrofobica con agenti complessanti organici selettivi, o scambiatori ionici, che sono selettivi per determinati cationi o anioni polivalenti nella soluzione.

Gli elettrodi di rilevamento del gas determinano le concentrazioni di gas disciolto usando delle membrane permeabili al gas, che consentono al gas bersaglio di diffondersi in una soluzione elettrolitica interna. La successiva reazione chimica tra il gas e l'elettrolita genera una differenza di potenziale proporzionale alla concentrazione di gas nella soluzione esterna.

I biosensori potenziometrici, inclusi gli elettrodi enzimatici, sono formati immobilizzando specie biologicamente attive sull'elettrodo a membrana. La reazione dell'analita con l'enzima produce un prodotto la cui concentrazione è monitorata dall'elettrodo ione-selettivo.