پتانسیومتری و الکترودهای یونانتخابگر
پتانسیومتری پتانسیل تعادلی یک الکترود شناساگر را در جریان صفر اندازهگیری میکند تا فعالیت یک یون هدف را تعیین کند، در حالی که الکترودهای یونانتخابگر پاسخهای گونهای خاص ارائه میدهند.
Definition
یک روش الکتروآنالیتیکی که در آن پتانسیل یک الکترود شناساگر، که در برابر یک مرجع با جریان ناچیز اندازهگیری میشود، از طریق معادله نرنست به فعالیت یک یون خاص در محلول مرتبط است.
Scope
این موضوع به تحلیل پتانسیومتری میپردازد: رابطه نرنستی بین پتانسیل اندازهگیری شده و فعالیت یون، ساختار و پاسخ الکترودهای یونانتخابگر شامل الکترود شیشهای pH و حسگرهای مبتنی بر غشا، ضرایب گزینشپذیری و تداخلها، نقش الکترود مرجع و اتصال مایع، و کالیبراسیون. این روش اساس اندازهگیری pH و بسیاری از حسگرهای یونی بالینی و محیطی است.
Core questions
- چگونه پتانسیل تعادلی یک الکترود شناساگر، فعالیت یک یون هدف را کدگذاری میکند؟
- چه چیزی به یک غشای یونانتخابگر، ترجیح آن را برای یک یون نسبت به سایر یونها میدهد؟
- چگونه تداخلهای ناشی از یونهای رقیب از طریق ضرایب گزینشپذیری کمیسازی میشوند؟
- چرا پتانسیومتری به جای غلظت، به فعالیت پاسخ میدهد؟
Key theories
- پاسخ پتانسیومتری نرنستی
- پتانسیل سلول به صورت خطی با لگاریتم فعالیت یون هدف با شیبی نزدیک به 59/z میلیولت در هر دهه تغییر میکند، که امکان خواندن مستقیم فعالیت از یک اندازهگیری پتانسیل کالیبره شده را فراهم میآورد.
- گزینشپذیری و رابطه نیکولسکی-آیزنمن
- الکترودهای یونانتخابگر واقعی نیز به یونهای مزاحم پاسخ میدهند؛ ضرایب گزینشپذیری در معادله نیکولسکی-آیزنمن این حساسیت متقابل را کمیسازی کرده و دامنه قابل استفاده یک حسگر را تعریف میکنند.
Clinical relevance
حسگرهای پتانسیومتری در آنالایزرهای شیمی بالینی برای pH خون، سدیم، پتاسیم، کلسیم و کلرید، در پایش آب محیطی، و در کنترل فرآیندهای صنعتی بسیار رایج هستند و به دلیل سادگی، دامنه دینامیکی وسیع و اندازهگیری مستقیم فعالیت مورد توجه قرار میگیرند.
History
الکترود شیشهای برای pH توسط کرمر (1906) و هابر و کلمنسیویچ (1909) توسعه یافت؛ اواسط قرن بیستم الکترودهای یونانتخابگر حالت جامد و غشای مایع را به ارمغان آورد، و حسگرهای مبتنی بر یونوفور دامنه یونهای قابل تشخیص را در اواخر قرن بیستم گسترش دادند.
Key figures
- Fritz Haber
- Max Cremer
- Ernő Pretsch
- Eric Bakker
Related topics
Seminal works
- wang2006
- bard2001
- bakker1997
Frequently asked questions
- چرا یک الکترود pH به جای غلظت، فعالیت را اندازهگیری میکند؟
- پتانسیل غشا به پتانسیل شیمیایی یونهای هیدروژن در سطح غشا پاسخ میدهد که به فعالیت آنها بستگی دارد؛ به همین دلیل pH به طور رسمی بر حسب فعالیت یون هیدروژن تعریف میشود، نه غلظت مولی.
- ضریب گزینشپذیری چیست؟
- این ضریب بیان میکند که یک یون مزاحم با چه شدتی به سیگنال الکترود نسبت به یون هدف کمک میکند؛ یک ضریب کوچک به این معنی است که الکترود بسیار گزینشپذیر است، در حالی که یک ضریب بزرگ به این معنی است که تداخلها میتوانند اندازهگیری را مختل کنند.