Eletrodos íon-seletivos: Dicas gerais – Parte 1

Íons – encontramos constantemente esses minúsculos portadores de carga. Dependendo da concentração de certos ânions (íons negativos) e cátions (íons positivos), eles podem ter um impacto significativo nos seres humanos e no meio ambiente. Graças ao controlo de qualidade contínuo em diversas indústrias, como a alimentar e de bebidas, a indústria metalúrgica e a gestão da água, os limites definidos não são excedidos nem diminuídos.

Então, como podem ser determinados esses íons pequenos e onipresentes? Erroneamente, pensei a princípio que a medição de íons só seria possível por meio de métodos analíticos mais caros, como cromatografia de íons (IC), espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) ou espectroscopia de absorção atômica (AAS). Uma alternativa promissora e econômica a essas técnicas é usar os chamados eletrodos seletivos de íons (ISE).
 

Se você está interessado em um ou mais desses assuntos:

• quais eletrodos seletivos de íons estão disponíveis
• a teoria básica por trás da medição de íons
• por que uma solução TISAB ou ISA precisa ser adicionada para a medição
• qual a melhor forma de cuidar do seu ISE

…Então você veio ao lugar certo.

Tipos de eletrodos seletivos de íons

Se você quiser determinar, por exemplo, o concentração de flúor em sua pasta de dente, o teor de amônia da água em seu aquário, ou talvez quanto cálcio realmente existe em um suco de fruta, então existem muitos eletrodos seletivos de íons adequados para suas necessidades de aplicação. Confira nossos Boletins de Aplicação gratuitos sobre esses assuntos abaixo para obter mais informações.

Determinação de flúor com eletrodo seletivo de íons

Titulações complexométricas com eletrodo seletivo de íons de cobre

Determinação simultânea de cálcio, magnésio e alcalinidade por titulação complexométrica com indicação potenciométrica ou fotométrica em amostras de água e bebidas

Material da membrana

O primeiro eletrodo seletivo de íons foi o eletrodo de pH. No entanto, este artigo não discutirá eletrodos de pH – você pode encontrar mais informações em nossos outros posts relativos a este ISE especial.

Evitando os erros mais comuns na medição de pH

Como calibrar um medidor de pH

Além da membrana de vidro usada para eletrodos de pH, existem outros materiais de membrana disponíveis para medição seletiva de uma miríade de íons. Os tipos mais amplamente aplicados estão listados em tabela 1.

O material da membrana pode limitar as possíveis matrizes nas quais o ISE pode ser utilizado. Por exemplo, eletrodos com membrana polimérica não podem ser usados para medir íons em solventes orgânicos. Para obter mais informações sobre as restrições específicas, consulte o manual do usuário do seu ISE.

Folheto: Manual para eletrodos seletivos de íons

Teoria básica por trás dos ISEs

Faixa de medição

Cada tipo de eletrodo possui sua própria faixa de medição específica (veja mesa 2). Antes de iniciar qualquer medição de íons, primeiro certifique-se de que o eletrodo seletivo de íons seja capaz de medir na faixa de concentração da amostra.

No entanto, algo mais importante do que a faixa de medição é a faixa linear. figura 1 ilustra uma faixa de medição que também inclui uma faixa linear. Dentro desta faixa linear, o Equação de Nernst aplica-se e o sinal é proporcional à concentração do analito. Ao realizar uma medição de íons dentro da faixa linear, serão obtidos resultados mais precisos e reprodutíveis. Descubra mais sobre a equação de Nernst em nossa postagem anterior.

Como calibrar um medidor de pH

Íons interferentes

Comparado a um eletrodo de pH com faixa linear ao longo de 14 décadas, a sensibilidade dos ISEs é limitada, uma vez que os íons interferentes reduzem as faixas lineares e de medição (consulte figura 1).

Existem dois tipos diferentes de íons interferentes, ambos descritos em Tabela 3.

Atualmente, os íons interferentes mais importantes para um ISE são conhecidos e informações sobre eles são fornecido pelo fabricante do sensor. Para a medição, o impacto dos íons interferentes é considerado no chamado coeficiente de seletividade, que por sua vez é usado no Nikolsky equação—uma versão expandida da equação de Nernst.

Alguns exemplos dos íons interferentes mais importantes dos ISEs estão listados em Tabela 4. Para obter mais informações sobre os fundamentos teóricos do pH, bem como dos eletrodos seletivos de íons, baixe nosso monografia gratuita abaixo.

Monografia: Eletrodos em Potenciometria

Ajuste de força iônica

A medição depende da atividade do íon de medição em solução, que por sua vez depende da força iônica. Por esta razão, medições seletivas de íons são sempre realizadas em soluções com aproximadamente a mesma força iônica. Pela adição de ajustador de força iônica (ISA) ou buffers de ajuste de força iônica total (TISAB), um fundo iônico constante pode ser alcançado.

ISA e TISAB são quimicamente inertes em relação à medição e contêm uma concentração relativamente alta de sal, de modo que a força iônica da solução da amostra pode ser desprezada. Alguns exemplos podem ser encontrados em Tabela 5. Verifica a manual do usuário do seu ISE para encontrar a solução ISA ou TISAB ideal.

Manutenção e vida útil do eletrodo

Limpando o ISE

FAZER:

• Após cada medição ou titulação, o ISE deve ser enxaguado abundantemente com água destilada.

NÃO:

• Nunca use solventes orgânicos para limpeza. Eles podem atacar ou destruir irreversivelmente a membrana polimérica ISE ou reduzir a vida útil da sua membrana cristalina ISE.

Condicionando o ISE

As etapas de condicionamento devem ser realizadas antes do primeiro uso, bem como entre as medições. Esta etapa ativa a membrana de medição e fornece um equilíbrio estável do íon de medição na membrana. Ao fazer isso, é possível uma medição precisa de íons. Uma solução padrão de íons com uma concentração de c(íon) = 0,01 mol/L é recomendado como solução condicionadora.
 

Armazenando o ISE

Uma visão geral das instruções de armazenamento adequadas para seu eletrodo íon-seletivo é mostrada em Tabela 6. Para informações mais detalhadas, consulte o Manual do ISE.

Vida útil de um ISE

A vida útil de um eletrodo seletivo de íons depende de vários parâmetros que influenciam, incluindo tipo de membrana, matriz de amostra e manutenção do eletrodo. Não se esqueça de trocar regularmente o eletrólito do seu ISE combinado ou – no caso de um ISE separado – do seu eletrodo de referência. Além disso, nunca toque na membrana com os dedos nus.

Em geral, pode-se dizer o seguinte:

• Eletrodos de membrana de polímero: Vida útil limitada de cerca de meio ano desde o envelhecimento da membrana, resultando em perda de desempenho.
• Eletrodos de membrana de cristal: Vida útil de vários anos – a membrana pode ser regenerada através do polimento com um material de polimento adequado. Assista ao vídeo abaixo para mais detalhes.

Resumo

• Se você decidir realizar uma medição de íons usando um eletrodo seletivo de íons, você deve considerar antecipadamente a faixa de medição e quaisquer íons interferentes que possam estar presentes.
• Além do tipo de membrana e da matriz da amostra, a limpeza, o armazenamento e o condicionamento influenciam a vida útil do seu eletrodo seletivo de íons.

Quer mais informações sobre medição direta e adição de padrões? Confira a Parte 2 (em breve!) onde discutiremos os diferentes métodos de determinação.