Ioneselektiv elektrode

En ioneselektiv elektrode (ISE), også kjent som en spesifikk ionelektrode (SIE), er en transduser (eller sensor) som omdanner aktiviteten til et spesifikt ion oppløst i en løsning til et elektrisk potensial. Spenningen er teoretisk avhengig av logaritmen til den ioniske aktiviteten, ifølge Nernst-ligningen. Ionselektive elektroder brukes i analytisk kjemi og biokjemisk/biofysisk forskning, hvor målinger av ionisk konsentrasjon i en vandig løsning er påkrevd.

Typer ioneselektive membraner

Det er fire hovedtyper av ioneselektive membraner som brukes i ioneselektive elektroder (ISEer): glass, fast tilstand, væskebasert og sammensatt elektrode.

Glassmembran

Glassmembraner er laget av en type ionbytte glass (silikat eller kalkogenid). Denne typen ISE har god selektivitet, men bare for flere enkeltladede kationer; hovedsakelig H⁺, Na⁺ og Ag⁺. Kalkogenidglass har også selektivitet for dobbeltladede metallioner, slik som Pb²⁺ og Cd²⁺. Glassmembranen har utmerket kjemisk holdbarhet og kan fungere i svært aggressive medier. Et veldig vanlig eksempel på denne typen elektroder er pH-glasselektroden.

Krystallinske membraner

Krystallinske membraner er laget av mono- eller polykrystallitter av en enkelt substans. De har god selektivitet, fordi bare ioner som kan introdusere seg i krystallstrukturen kan forstyrre elektroderesponsen. Dette er den største forskjellen mellom denne typen elektroder og glassmembranelektrodene. Mangelen på intern løsning reduserer de potensielle kryssene. Selektiviteten til krystallinske membraner kan være for både kation og anion av det membrandannende stoffet. Et eksempel er den fluorselektive elektroden basert på LaF₃-krystaller.

Ionbytte harpiks membraner

Ionbytte harpikser er basert på spesielle organiske polymermembraner som inneholder et spesifikt ionebytterstoff (harpiks). Dette er den mest utbredte typen ionespesifikk elektrode. Bruk av spesifikke harpikser tillater fremstilling av selektive elektroder for titalls forskjellige ioner, både enkeltatom eller fleratom. De er også de mest utbredte elektrodene med anionisk selektivitet. Imidlertid har slike elektroder lav kjemisk og fysisk holdbarhet så vel som "levetid". Et eksempel er den kaliumselektive elektroden, basert på valinomycin som et ionebyttermiddel.

Enzymelektroder

Enzymelektroder er absolutt ikke ekte ioneselektive elektroder, men blir vanligvis vurdert innenfor det ionespesifikke elektrodeemnet. En slik elektrode har en "dobbeltreaksjons" -mekanisme - et enzym reagerer med en spesifikk substans, og produktet av denne reaksjonen (vanligvis H⁺ eller OH^-) oppdages av en ekte ioneselektiv elektrode, for eksempel en pH-selektiv elektrode. Alle disse reaksjonene forekommer inne i en spesiell membran som dekker den sanne ioneselektive elektroden, og derfor blir enzymelektroder noen ganger betraktet som ioneselektive. Et eksempel er glukoseselektive elektroder.