2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
U osnovi postoje dvije vrste električne provodljivosti: provodljivost u metalima, u kojoj elektricitet prenose elektroni, i provodljivost u tekućinama s otopljenim ionima (elektroliti), u kojima elektricitet nose joni.
U bilo kom elektrohemijskom procesu (galvanska ćelija, elektrolitička ćelija, itd.), možemo posmatrati oba tipa električnog transporta. Mjesto gdje metal i elektrolit međusobno djeluju kako bi prenijeli električni naboj s jednog na drugi naziva se interfejs metal-tečnost. Ova vrsta interfejsa je ono što se dešava u elektrodama.
Na primjer, u bakar-srebrnoj galvanskoj ćeliji, na jednoj od elektroda dolazi do procesa oksidacije: bakarna elektroda oksidira, oslobađajući dva elektrona i formirajući bakrene ione, dok na drugoj elektrodi dolazi do procesa redukcije, otopljeni joni srebra grabe te elektrone, reduciraju se i metalni atomi srebra se talože na elektrodi.
Ion-selektivne elektrode su elektrode koje se koriste za mjerenje koncentracije određenog jona u elektrolitu. Da bi to učinio, mjeri razliku potencijala uzrokovanu kontaktom elektrode sa dotičnim jonom, u odnosu na razliku potencijala na referentnoj elektrodi.
Ove ion-selektivne elektrode imaju ion-selektivnu membranu, koja reaguje samo na kontakt sa određenim jonom otopljenim uotopina, a razlika potencijala stvorena na svakoj strani membrane se koristi za mjerenje koncentracije jona u ispitivanoj otopini.
Jonska selektivna elektroda mora biti uronjena u vodeni rastvor koji sadrži jon koji se meri, a referentna elektroda takođe mora biti uronjena u isti rastvor. Za kompletiranje elektrohemijskog kruga, obje elektrode su povezane s vrlo osjetljivim mini-voltmetrom pomoću posebnih vodova niske smetnje. Kada ion koji treba mjeriti pređe ion-selektivnu membranu elektrode, zbog gradijenta koncentracije, generiše potencijalnu razliku koja se mjeri. Što je veća generirana razlika potencijala, veća je koncentracija jona u otopini.
Na slici ispod vidimo shemu kola koje smo upravo opisali.
Elektrolit u koji je ionsko selektivna elektroda uronjena ima poznatu koncentraciju jona koji treba izmjeriti. U selektivnoj membrani, koja je u kontaktu sa jonom koji se meri rastvorenim u rešenju problema i sa „referentnim“elektrolitom, stvara se razlika potencijala, koja je direktno povezana sa koncentracijom pomenutog jona u merenom rastvoru, prema do sa Nernstom jednačinom.
Jedna od primena ove tehnike direktne potenciometrije je u oblasti kliničke hemije, gde je moguće meriti koncentraciju jona i gasova u krvi pacijenata, zahvaljujući uređajima u kojima je više elektroda instaliran selektivni ion, po jedan za svaki parametar koji se mjeri. TheNajčešće mjereni joni u serumskom jonogramu su natrijum, kalijum, kalcijum i hlor, jer su oni najvažniji u ravnoteži elektrolita u tijelu.
