Electrodos selectivos de iones: Consejos generales – Parte 1

Iones: nos encontramos constantemente con estos diminutos portadores de carga. Dependiendo de la concentración de ciertos aniones (iones negativos) y cationes (iones positivos), pueden tener un impacto significativo en los seres humanos y el medio ambiente. Gracias al control de calidad continuo en varias industrias, como alimentos y bebidas, la industria metalúrgica y la gestión del agua, los límites definidos no se superan ni se rebasan.

Entonces, ¿cómo se pueden determinar estos iones pequeños y ubicuos? Por error, al principio pensé que la medición de iones solo es posible mediante métodos analíticos más costosos, como la cromatografía iónica (IC), la espectrometría de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) o la espectroscopia de absorción atómica (AAS). Una alternativa prometedora y rentable a estas técnicas es utilizar las denominadas electrodos selectivos de iones (ISE).
 

Si estás interesado en uno o más de estos temas:

• qué electrodos selectivos de iones están disponibles
• la teoría básica detrás de la medición de iones
• por qué es necesario agregar una solución TISAB o ISA para la medición
• cuál es la mejor manera de cuidar su ISE

…entonces has venido al lugar correcto.

Tipos de electrodos selectivos de iones

Si desea determinar, por ejemplo, la concentración de fluoruro en su pasta de dientes, el contenido de amonio del agua en su acuario, o tal vez cuánto calcio hay realmente en un jugo de fruta, entonces hay muchos electrodos selectivos de iones adecuados para su aplicación. necesidades. Consulte nuestros Boletines de aplicaciones gratuitos sobre estos temas a continuación para obtener más información.

Determinación de fluoruro con un electrodo selectivo de iones

Valoraciones complexométricas con el electrodo selectivo de cobre

Determinación simultánea de calcio, magnesio y alcalinidad mediante valoración complexométrica con indicación potenciométrica o fotométrica en muestras de agua y bebidas

Material de la membrana

El primer electrodo selectivo de iones fue el electrodo de pH. Sin embargo, este artículo no tratará sobre los electrodos de pH; puede encontrar más información en nuestras otras publicaciones relacionadas con este ISE especial.

Evitando los errores más comunes en la medición del pH

Preguntas frecuentes: todo sobre la calibración de pH

Además de la membrana de vidrio utilizada para los electrodos de pH, existen otros materiales de membrana disponibles para la medición selectiva de innumerables iones. Los tipos más ampliamente aplicados se enumeran en tabla 1.

El material de la membrana puede limitar las posibles matrices en las que se puede utilizar el ISE. Por ejemplo, los electrodos con una membrana de polímero no se pueden usar para medir iones en solventes orgánicos. Para obtener más información sobre las restricciones específicas, consulte la manual de usuario de su ISE.

Folleto: Manual para electrodos selectivos de iones

Teoría básica detrás de los ISE

Gama de medida

Cada tipo de electrodo tiene su propio rango de medición específico (ver Tabla 2). Antes de comenzar cualquier medición de iones, primero asegúrese de que el electrodo selectivo de iones pueda medir en el rango de concentración de la muestra.

Sin embargo, algo más importante que el rango de medición es el rango lineal. Figura 1 ilustra un rango de medición que también incluye un rango lineal. Dentro de este rango lineal la Ecuación de Nernst se aplica, y la señal es proporcional a la concentración de analito. Al realizar una medición de iones dentro del rango lineal, se obtendrán los resultados más precisos y reproducibles. Obtenga más información sobre la ecuación de Nernst en nuestra publicación de blog anterior.

Preguntas frecuentes: todo sobre la calibración de pH

Iones de interferencia

En comparación con un electrodo de pH con un rango lineal durante 14 décadas, la sensibilidad de los ISE es limitada ya que los iones que interfieren reducen los rangos lineales y de medición (ver Figura 1).

Hay dos tipos diferentes de iones de interferencia, ambos descritos en Tabla 3.

En la actualidad se conocen los iones de interferencia más importantes para un ISE y se dispone de información sobre ellos. proporcionada por el fabricante del sensor. Para la medición, el impacto de los iones de interferencia se considera en un llamado coeficiente de selectividad, que a su vez se utiliza en el Nikolsky ecuación—una versión ampliada de la ecuación de Nernst.

Algunos ejemplos de los iones de interferencia más importantes de los ISE se enumeran en Tabla 4. Para obtener más información sobre los antecedentes teóricos del pH y los electrodos selectivos de iones, descargue nuestro monografia gratis debajo.

Monográfico: Electrodos en Potenciometría

Ajuste de fuerza iónica

La medida depende de la actividad del ion de medida en solución, que a su vez depende de la fuerza iónica. Por esta razón, las mediciones selectivas de iones siempre se llevan a cabo en soluciones con aproximadamente la misma fuerza iónica. Mediante la adición de un ajustador de fuerza iónica (ISA) o tampones de ajuste de fuerza iónica total (TISAB), se puede lograr un fondo iónico constante.

ISA y TISAB son químicamente inertes con respecto a la medición y contienen una concentración de sal relativamente alta, por lo que se puede despreciar la fuerza iónica de la solución de muestra. Algunos ejemplos se pueden encontrar en Tabla 5. Comprobar el manual de usuario de su ISE para encontrar su solución ISA o TISAB ideal.

Mantenimiento y vida útil de los electrodos

Limpieza del ISE

HACER:

• Después de cada medición o titulación, el ISE debe enjuagarse a fondo con agua destilada.

NO:

• Nunca utilice disolventes orgánicos para la limpieza. Pueden atacar o destruir irreversiblemente el ISE de membrana de polímero o reducir la vida útil de su ISE de membrana de cristal.

Acondicionamiento del ISE

Los pasos de acondicionamiento deben realizarse antes del primer uso, así como entre mediciones. Este paso activa la membrana de medición y proporciona un equilibrio estable del ion de medición en la membrana. Al hacerlo, es posible una medición precisa de iones. Una solución estándar de iones con una concentración de c(ión) = 0,01 mol/L se recomienda como solución acondicionadora.
 

Almacenamiento del ISE

Una descripción general de las instrucciones de almacenamiento adecuadas para su electrodo selectivo de iones se muestra en Tabla 6. Para obtener información más detallada, consulte el Manual de ISE.

Vida útil de un ISE

La vida útil de un electrodo selectivo de iones depende de varios parámetros que influyen, incluido el tipo de membrana, la matriz de la muestra y el mantenimiento del electrodo. No olvide cambiar regularmente el electrolito de su ISE combinado o, en el caso de un ISE separado, su electrodo de referencia. Es más, nunca toque la membrana con los dedos desnudos.

En general se puede decir lo siguiente:

• Electrodos de membrana polimérica: Vida útil limitada de aproximadamente medio año desde que la membrana envejece, lo que resulta en una pérdida de rendimiento.
• Electrodos de membrana de cristal: Vida útil de varios años: la membrana se puede regenerar puliéndola con un material de pulido adecuado. Mire el video a continuación para obtener más detalles.

Resumen

• Si decide realizar una medición de iones con un electrodo selectivo de iones, debe considerar de antemano el rango de medición y los iones de interferencia que puedan estar presentes.
• Además del tipo de membrana y la matriz de la muestra, la limpieza, el almacenamiento y el acondicionamiento influyen en la vida útil de su electrodo selectivo de iones.