Electrodo selectivo de iones

Un electrodo selectivo de iones (ISE por sus sigla en inglés), también denominado electrodo para iones epecíficos (SIE), es un transductor que convierte la actividad de un ion en disolución, en una señal de potencial eléctrico, que puede ser medida con un voltímetro o pH-metro. Básicamente consiste en una membrana más o menos selectiva cuya superficie externa se encuentra en contacto con el ion a determinar, mientras que la interna generalmente lo está con una disolución del mismo ion a actividad constante[1]. La diferencia de potencial entre ambas superficies de la membrana está en relación con las diferencias de concentración (o mas estrictamente, de actividad), por lo que dicho potencial puede ser medido frente a un electrodo de referencia. Teóricamente, esta diferencia de potencial debida a la actividad iónica está conforme con la ecuación de Nernst, por lo que la señal medida tiene una relación logarítmica con la concentración del ion analizado. En consecuencia, a veces, a estos electrodos también se les denomina genéricamente electrodos pIon o específicamente por el ion al que son sensibles, como por ejemplo, electrodo de pH, si mide la actividad del ion H⁺; electrodo pF, si se trata del anión F^-, pCa, etc.[2]

Electrodo de membrana de vidrio para medidas de pH

Los electrodos selectivos de iones son utilizados frecuentemente en los laboratorios de análisis químico y en investigaciones en el ámbito de la bioquímica y biofísica, donde se requiere conocer las concentraciones iónicas en una solución acuosa, por lo general en tiempo real.

Tipos de membranas selectivas de iones

Existen cuatro tipos de membranas selectivas de iones que se utilizan en electrodos selectivos de iones (ISEs): vidrio, estado sólido, líquidas, y de electrodos compuestos.

Membranas de vidrio

Las membranas de vidrio se fabrican con un tipo de vidrio para intercambio de iones (silicato o anfígeno). Este tipo de ISE tiene una buena selectividad, pero solo para algunos cationes con cargas simples; principalmente H⁺, Na⁺, y Ag⁺. El vidrio de anfígeno también posee selectividad para iones de metal con cargas dobles, tales como Pb²⁺, y Cd²⁺. La membrana de vidrio posee una excelente durabilidad química y puede funcionar en medios muy agresivos. Un ejemplo muy común de este tipo de electrodo es el electrodo de pH de vidrio.

Membranas cristalinas

Las membranas cristalinas se fabrican como mono- o policristalinas de una única substancia. Poseen una buena selectividad, porque solo iones que logran penetrar en la estructura cristalina pueden interferir con la respuesta del electrodo. La selectividad de membranas cristalinas puede ser tanto para catión y anión de la substancia que forma la membrana. Un ejemplo es el electrodo selectivo de fluoruro basado en cristales de LaF₃.

Membranas de resinas de intercambio de iones

Las resinas de intercambio iónico se basan en membranas orgánicas especiales de polímero que contienen un substancia específica de intercambio de iones (resina). Este es el tipo más difundido de electrodo selectivo de iones. El uso de resinas específicas permite preparar electrodos selectivos para decenas de iones diferentes, tanto con un solo átomo como con varios átomos. Además son los electrodos más populares y difundidos con selectividad aniónica. Sin embargo, este tipo de electrodos poseen una baja durabilidad química y física lo que resulta en una vida útil corta. Por ejemplo el electrodo selectivo de potasio basado en valinomicina como agente de intercambio iónico.

Véase también

Electrolitos
PEDOT-TMA

Referencias

Sánchez Batanero, Pedro (1981). Química Electrocatalítica. Fundamentos y aplicaciones. Madrid: Alhambra Universidad. p. 193. ISBN 84-205-0824-1.
Skoog, D. A.; Holler, F. J.; . Crouch, S. R. (2008). «Cap. 23D. Electrodos indicadores de membrana». Principios de análisis instrumental. Mexico: Cengage Learning. pp. 664-665. ISBN 607-481-390-6.

R.P. Buck and E. Lindner (1994). «Recommendations for nomenclature of ion-selective electrodes». Pure & App. Chem. 66 (12): 2527-2536. doi:10.1351/pac199466122527.
A. J. Bard and L. Faulkner (2000). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-471-04372-0.
Eric Bakker and Yu Qin (2006). «Electrochemical sensors». Anal. Chem. 78 (12): 3965-3984. PMC 2883720. PMID 16771535. doi:10.1021/ac060637m. (Review article)
D.W. Rich, B. Grigg, and G.H. Snyder, (2006) "Determining ammonium and nitrate using a gas sensing ammonia electrode." Soil and Crop Science Society of Florida (Proceedings, Vol. 65):1-4

Enlaces externos

SCIMEDIA: Ion-Selective Electrodes Archivado el 27 de abril de 2014 en Wayback Machine.
Ion-selective electrodes by Wojciech Wroblewski
Guide to use of ion-selective electrodes, with both simple and very detailed versions, including theoretical formulae and tables
Sensoric Applications
H⁺ ion-selective electrode – freeware for pH calculation and titration data analysis and simulation
Medidores de Electrodos selectivos de iones

Datos: Q2477607

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[1] Sánchez Batanero, Pedro (1981). Química Electrocatalítica. Fundamentos y aplicaciones. Madrid: Alhambra Universidad. p. 193. ISBN 84-205-0824-1.

[:0-2] Skoog, D. A.; Holler, F. J.; . Crouch, S. R. (2008). «Cap. 23D. Electrodos indicadores de membrana». Principios de análisis instrumental. Mexico: Cengage Learning. pp. 664-665. ISBN 607-481-390-6.