الکترود ISE

الکترود یون انتخابی یا الکترود ISE (مخفف ISE: Ion Selective Electrode) و یا الکترود SIE (مخفف SEI: Specific Ion Electrode) مبدل و یا سنسورهایی هستند که فعالیت یون‌های خاصی را درون یک محلول به پتانسیل الکتریکی تبدیل می‌نمایند. ولتاژ اندازه‌گیری شده بصورت تئوری وابسته به لگاریتم فعالیت‌های یون‌های درون محلول مطابق معادله Nernst می‌باشد. الکترودهای ISE و یا یون انتخابی در تحقیقات شیمیایی و یا بیوشیمیایی در زمانیکه اندازه‌گیری غلظت یون خاصی در محلول‌های آبی مورد نیاز است مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اندازه‌گیری با الکترودهای ISE

جهت اندازه‌گیری میزان یون‌های درون یک محلول، الکترودهای یون انتخابی بر اساس تئوری تغییر پتانسیل الکتریکی به دلیل تبادل یونی (تبادل یونی انجام شده بین محلول و غشای الکترود حساس یه یون مورد سنجش) به اندازه‌گیری می‌پردازند. نفوذ یون‌ها از سمتی از محلول که دارای تراکم بیشتری است به سمتی که دارای تراکم کمتری است انجام می‌پذیرد که این نفوذ یون‌ها باعث تغییر در ولتاژ تولید شده به وسیله الکترود ISE خواهد شد. 

ولتاژ یک کمیت نسبی است و جهت اندازه‌گیری آن به یک ولتاژ رفرنس و یا مرجع نیز نیاز است. ولتاژ ثابت و یا رفرنس به وسیله الکترود مرجع و یا Reference تولید می‌گردد. میزان این ولتاژ ثابت است و هیچ‌گونه وابستگی به یون مورد سنجش ندارد. لذا اختلاف پتانسیل حاصل از دو الکترود رفرنس و ISE بیان کننده میزان یون‌های مورد سنجش درون محلول می‌باشد. بر این اساس می‌توان گفت پی اچ مترهای موجود در بازار نیز از الکترودهای یون انتخابی و یا الکترود سنجش یون‌های هیدروژن می‌باشند.

Ecell= Eise- Eref

اما چگونه ولتاژ تولید شده میزان غلظت یون‌های درون یک محلول را نمایش می‌دهد؟

منحنی کالیبراسیون در این زمان به کمک ما می‌آید. همان‌طور که می‌دانید جهت کالیبراسیون از یک محلول استاندارد با میزان غلظت مشخص استفاده می‌شود (محلول بافر استاندارد). میزان pH/mV این محلول بصورت دقیق توسط یک pH/mV سنج اندازه‌گیری خواهد شد. سپس نمودار میلی ولت mV بر حسب غلظت ترسیم خواهد گشت.

حال محلول نمونه‌ای که غلظت آن را نمی‌دانیم مورد اندازه‌گیری و سنجش قرار خواهد گرفت. همان‌طور که در بالا نیز ذکر شد مقدار میلی ولت محلول مورد آزمایش از اختلاف پتانسیل دو الکترود رفرنس و یون انتخابی به دست خواهد آمد. این مقدار بر روی منحنی ترسیم شده (در حافظه دستگاه) مشخص شده و مقدار غلظت متناظر با این اختلاف پتانسیل به نمایش در خواهد آمد.

یون‌های قابل اندازه‌گیری

کاتیون‌ها:

• آمونیوم (⁺Ammonium-NH₄)
• باریوم  (⁺⁺Barium-Ba)
• کلسیوم(⁺⁺Calcium-Ca)
• کادمیوم (⁺⁺Cadmium-Cd)
• مس (⁺⁺Cupper-Cu)
• سرب (⁺⁺Lead-Pb)
• جیوه (⁺⁺Mercury-Hg)
• پتاسیوم (⁺Potassium-K)
• سدیم (⁺⁺Sodium-Na)
• نقره  (⁺Silver-Ag)

آنیون‌ها:

• برومید (^–Bromide-Br)
• کلراید (^–Chloride-Cl)
• سیانید (^–Cyanide-CN)
• فلوراید (^–Fluride-F)
• ید (^–Iodine-I)
• نیترات (^–Nitrate-NO₃)
• نیتریت (^–Nitrite-NO₂)
• پرکلراید (^–Perchloride-CLO₄)
• سولفاید (^–Sulphide-S)
• تیوسیانات (^–Thiocyanate-SCN)

الکترودهای یون انتخابی و یا الکترود ISE

الکترودهای ISE موجود در این دسته‌بندی یا از نوع Half Cell هستند و یا از نوع Combination؛ الکترودهای Half Cell و یا نیم سلولی می‌توانند یا نیم سلول مرجع باشد و یا نیم سلول اندازه‌گیری کننده یون مورد نظر، از هیچکدام از این الکترود‌ها نمی‌توان جهت اندازه‌گیری میزان یون مورد نظر به صورت مجزا استفاده نمایید. اما اگر قصد دارید چند یون مختلف را اندازه‌گیری نمایید، شاید از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر باشد که یک الکترود رفرنس Reference و به تعداد یون‌هایی که می‌خواهید اندازه‌گیری نمایید الکترود نیم سل ISE همان یون تهیه نمایید.

اما در صورتی که می‌خواهید تنها یک یون را اندازه‌گیری نمایید، بهتر از الکترودهای Combination و یا ترکیبی استفاده نمایید. درون الکترودهای ترکیبی هر دو نیم سل رفرنس و اندازه‌گیری کننده یون جای گرفته‌اند و کاربر می‌تواند با تهیه یک الکترود به اندازه‌گیری بپردازد.

روش‌های اندازه‌گیری

آنالیز یونی یک محلول بصورت تفاضلی با مشخص کردن یون مورد سنجش با استفاده از یکی از سه روش ذیل انجام می‌شود.

• Direct Potentiometry
• Incremental Methods
• Potentiometric Titration

الکترود‌های نیم سلولی شرکت هانا HANNA به همراه الکترد رفرنس جهت اندازه‌گیری دقیق و با تکرار پذیری بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند، این درحالی است که از الکترود‌های ترکیبی بیشتر جهت اندازه‌گیری‌های بیرون از آزمایشگاه و یا میدانی استفاده می‌گردد.

الکترود رفرنس و الکترود ترکیبی

الکترود رفرنس جهت تولید یک ولتاژ ثابت و ارتباط الکترولیتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. الکترود رفرنس جهت اندازه‌گیری بایستی به همراه الکترود نیم سل یون مورد انتخاب استفاده گردد. این در حالی است که الکترودهای ISE ترکیبی درون یک الکترود هر دو نیم سل رفرنس و یون انتخابی را دارا می‌باشند. الکترودهای ترکیبی همانند الکترودهای نیم سل دارای سرعت و انتخاب پذیری یکسانی هستند.

جهت انتخاب مدل مناسب الکترود ISE هانا HANNA با کلیک در این قسمت کاتالوگ مربوط را دانلود نمایید.