Jonoselektywne

Jonoselektywne, często nazywane elektrodami jonoselektywnymi (ISE), to urządzenia pomiarowe, które odpowiadają przede wszystkim na jeden konkretny jon w roztworze. Ich sygnał elektryczny zależy głównie od aktywności docelowego jonu, a wpływ innych jonów jest ograniczany dzięki zastosowaniu specjalnej membrany lub układu jonoforowego.

Zasada działania opiera się na powstaniu różnicy potencjału między elektrodą jonoselektywną a elektrodą odniesienia. Membrana jonoselektywna reaguje na docelowy jon poprzez selektywne interakcje chemiczne, takie jak wymiana jonowa lub wiązanie przez jonofor. W roztworach o stałym stężeniu docelowy jon wywołuje zmianę potencjału zgodną z równaniem Nernsta: E ≈ E0 + (59,2/z) log10 a_j, gdzie z to ładunek jonu, a a_j jego aktywność. Dla jonów jednowartościowych nachylenie jest około 59 mV na dekadę, dla dwuwartościowych około 30 mV na dekadę.

Budowa takich elektrod zwykle obejmuje membranę jonoselektywną (na przykład żywicę polimerową z jonofilem lub szkło jonoselektywne dla H+), elektrodę odniesienia i czasem roztwór wewnętrzny. Istnieją różne typy, w tym membranowe ISE z jonoforami (np. valinomycyna dla K+, nonaktina dla Na+) oraz elektrody stałometnowe lub ISFET.

Przykładowe zastosowania obejmują pomiary elektrolitów w diagnostyce medycznej, monitorowanie jakości wody i środowiska, przemysłową kontrolę procesów oraz badania naukowe. Główne zalety to szybka i bezpośrednia obserwacja bez skomplikowanych układów chemicznych; ograniczenia obejmują interferencje ze źle tolerowanymi jonami, dryft, potrzebę regularnej kalibracji i ograniczoną żywotność membrany.