Electrodos indicadores de membrana

Electrodos indicadores de membrana 

Se le denomina también electrodos selectivos de iones ya que permiten la determinación rápida y selectiva de numerosos cationes y aniones mediante mediciones potenciométricas directas, su respuesta se registra en función de p como pH o pCa. 

Las membranas selectivas de iones tienen propiedades en común que dan su origen a la sensibilidad y selectividad hacia ciertos cationes y aniones, estas propiedades son: 

• Mínima solubilidad: es necesario que la solubilidad del medio de iones en las soluciones de analito se aproxime a cero.
• Conductividad eléctrica: ésta debe ser aunque sea pequeña para que permita la migración de iones con una sola carga en el interior de la membrana.
• Reactividad selectiva con el analito: la membrana o alguna de las especies dentro de la matriz de la membrana debe ser capaz de unirse en forma selectiva con los iones del analito, teniendo tres tipos de uniones, el intercambio iónico, por cristalización y por complejación.

1. Electrodo de vidrio para medir pH

La celda consiste en un electrodo indicador de vidrio y un electrodo de referencia de plata-cloruro de plata o de calomel saturado; los dos electrodos están sumergidos en una solución cuyo pH se desea determinar. El electrodo indicador consiste en una delgada membrana de vidrio sensible al pH sellada en el extremo de un tubo de vidrio sensible de paredes gruesas o de plástico. El tubo contiene un pequeño volumen de HCl diluido saturado con AgCl. En esta solución un alambre de plata forma un electrodo de referencia de plata-cloruro de plata, que se conecta a una de las terminales de un dispositivo para medir el potencial. El electrodo de referencia se conecta a la otra terminal. En esta configuración para la medición de pH, el electrodo de vidrio y su electrodo de referencia interno de Ag-AgCl están colocados en el centro de una sonda cilíndrica. Un Electrodo de referencia externo (casi siempre del tipo Ag-AgCl) rodea al electrodo de vidrio. La membrana de vidrio sensible al pH está unida a la base de la sonda. Dichas sondas se hacen de formas y tamaños diferentes para adecuarse a una amplia gama de aplicaciones en el laboratorio y la industria.

[pic 1]

Es un electrodo de uso universal para la medición del pH, sirve en soluciones altamente coloreadas y funciona debido a que los vidrios de determinadas composiciones responden al pH debido al potencial de membrana que se genera por un intercambio iónico con los iones  que se produce en la capa exterior hidratada de la membrana de vidrio sumergida en una disolución.[pic 2]

Algunos cuidados que se deben tener en cuenta a la hora de usar este tipo electrodos de membrana son la hidratación para que funcione como un electrodo de pH. La hidratación de una membrana de vidrio sensible al pH consiste en una reacción de intercambio iónico entre los cationes monovalentes de la retícula del vidrio y los protones de la solución. 

La respuesta de la membrana para el H+ se puede entender como un potencial de superficie que resulta de la reacción de intercambio iónico entre el O- y el H+ en el gel hidratado. Aunque los H+ tienen gran afinidad por el O- de la membrana, cuando un electrodo selectivo de vidrio se sumerge en una disolución en la que la actividad de los iones H+ es muy baja, es posible que otros iones monovalentes reaccionen también con el O- produciendo interferencias. El potencial generado se denomina error alcalino.

Es importante que para que la membrana de vidrio sirva como indicador de cationes, debe conducir electricidad. Es así que la superficie en la que ha ocurrido una mayor disociación se hace negativa respecto a aquella en la que ha tenido lugar una menor disociación. Se desarrolla así un potencial de frontera o de superficie  a través de la membrana. La magnitud del potencial de superficie depende de la relación entre las actividades del ion hidrógeno y las de las dos soluciones. Esta diferencia de potencial es la que sirve como parámetro analítico en las mediciones potenciométricas del pH con un electrodo de membrana.[pic 3]

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