Potenciometría y Electrodos Ion-Selectivos
La potenciometría mide el potencial de equilibrio de un electrodo indicador a corriente cero para determinar la actividad de un ion objetivo, con electrodos ion-selectivos que proporcionan una respuesta específica para cada especie.
Definition
Un método electroanalítico en el que el potencial de un electrodo indicador, medido contra una referencia a corriente despreciable, se relaciona a través de la ecuación de Nernst con la actividad de un ion específico en solución.
Scope
Este tema abarca el análisis potenciométrico: la relación Nernstiana entre el potencial medido y la actividad iónica, la construcción y respuesta de los electrodos ion-selectivos, incluyendo el electrodo de vidrio para pH y los sensores basados en membrana, los coeficientes de selectividad y las interferencias, el papel del electrodo de referencia y la unión líquida, y la calibración. Es la base de la medición de pH y de muchos sensores iónicos clínicos y ambientales.
Core questions
- ¿Cómo codifica el potencial de equilibrio de un electrodo indicador la actividad de un ion objetivo?
- ¿Qué le confiere a una membrana ion-selectiva su preferencia por un ion sobre otros?
- ¿Cómo se cuantifican las interferencias de iones competidores a través de los coeficientes de selectividad?
- ¿Por qué la potenciometría responde a la actividad en lugar de a la concentración?
Key theories
- Respuesta potenciométrica Nernstiana
- El potencial de la celda varía linealmente con el logaritmo de la actividad del ion objetivo con una pendiente cercana a 59/z mV por década, lo que permite leer la actividad directamente de una medición de potencial calibrada.
- Selectividad y la relación de Nikolsky–Eisenman
- Los electrodos ion-selectivos reales también responden a iones interferentes; los coeficientes de selectividad en la ecuación de Nikolsky–Eisenman cuantifican esta sensibilidad cruzada y definen el rango utilizable de un sensor.
Clinical relevance
Los sensores potenciométricos son omnipresentes en los analizadores de química clínica para el pH sanguíneo, sodio, potasio, calcio y cloruro, en la monitorización ambiental del agua y en el control de procesos industriales, valorados por su simplicidad, amplio rango dinámico y medición directa de la actividad.
History
El electrodo de vidrio para pH fue desarrollado por Cremer (1906) y Haber y Klemensiewicz (1909); a mediados del siglo XX surgieron los electrodos ion-selectivos de estado sólido y de membrana líquida, y los sensores basados en ionóforos ampliaron el rango de iones detectables a finales del siglo XX.
Key figures
- Fritz Haber
- Max Cremer
- Ernő Pretsch
- Eric Bakker
Related topics
Seminal works
- wang2006
- bard2001
- bakker1997
Frequently asked questions
- ¿Por qué un electrodo de pH mide la actividad en lugar de la concentración?
- El potencial de membrana responde al potencial químico de los iones de hidrógeno en la superficie de la membrana, que depende de su actividad; por esta razón, el pH se define formalmente en términos de la actividad de los iones de hidrógeno, no de la concentración molar.
- ¿Qué es un coeficiente de selectividad?
- Expresa la fuerza con la que un ion interferente contribuye a la señal del electrodo en relación con el ion objetivo; un coeficiente pequeño significa que el electrodo es altamente selectivo, mientras que uno grande indica que las interferencias pueden corromper la medición.