이온 선택성 전극

ISE는 이온 활동을 측정하는 빠르고 간단한 방법을 제공하는 전위차 분석 기술입니다. 이온은 물에 용해되어야 합니다. 많은 샘플에서 이온 농도 측정을 마스터하기 위해 많은 응용 프로그램이 작성되었습니다. 샘플은 식품, 음료, 물, 환경, 의약품, 제약 및 화학 물질과 같은 다양한 소스에서 비롯됩니다.

이온 선택성 전극은 결합 전극 또는 하프 셀 형태로 제공됩니다. 첫 번째는 측정 전극과 기준 전극이 하나의 센서에 결합된 것입니다. 하프 셀은 이온 선택성 요소로만 구성됩니다. 완전한 센서 시스템을 달성하려면 적절한 기준 전극을 추가해야 합니다.

ISE의 감지 요소는 다른 이온 농도에서 다른 전위를 생성하는 이온 선택성 막입니다. 따라서 이온 선택 전극과 기준 전극 사이의 전위차는 그에 따라 달라지며 이온 측정기로 측정됩니다. 이 전위차는 용액에서 선택된 이온의 활동에 비례합니다. 이온의 활동은 농도와 시료 용액의 이온 강도에 의해 조절됩니다. 일상적인 실습에서는 활동 대신 이온 농도를 평가합니다. 일반적인 농도 단위는 mol/L, mg/L 또는 ppm입니다.

기술적으로 표준 및 수용액의 샘플에만 ISE를 사용할 것을 강력히 권장합니다.

용매(예: 에탄올 또는 메탄올)에서 직접 측정하면 감도, 선택성, 응답 시간 및 수명과 같은 전극의 주요 특성이 변경될 수 있습니다. 다양한 유기 용매 및 물과의 혼합물에서 ISE의 행동 연구를 수행하고 전극의 기울기 및 전체 성능의 감소를 보고한 여러 연구 작업이 있습니다. 과학적으로 비수성 용매는 이온 활동에 영향을 미치므로 물과 함께 유기 용매에 의한 부피 백분율의 변화는 전극 전위를 변화시킬 수 있습니다. 용매의 변화는 존재하는 이온의 열역학적 및 동역학 특성에 변화를 일으킬 수 있습니다. 또한 ISE 막의 용해도, 다른 금속의 안정성, 막에 대한 특정 이온 및/또는 금속 이온의 흡착 및 정의되지 않은 표면 반응은 용매에 크게 의존할 수 있으므로 샘플에 따라 적절한 방법 개발이 필요합니다. .

ISE로 이러한 샘플을 측정하는 다른 방법이 있습니다. 예를 들어, 비수성 용매에서 무기 불화물의 경우 불화물을 수용액으로 추출한 후 또는 확산, 흡착 또는 소각(둘 중 해당되는 것) 후 불화물 전극을 사용하여 측정할 수 있습니다.

모든 사용 설명서에는 센서의 단기 및 장기 보관에 대한 필수 정보가 포함되어 있습니다. 일반적으로 이온 선택성 전극은 장기 보관을 위해 건조한 상태로 보관해야 합니다.

센서의 전위는 관심 이온의 다양한 농도에서 측정됩니다. 농도에 대한 이러한 mV 신호의 곡선을 그립니다(대수). 일반적으로 이것은 S자 모양입니다. 매우 높은 농도와 매우 낮은 농도에서 상대적으로 평평하고 그 사이가 거의 선형입니다. 지정된 감지 한계는 동작이 다소 선형인 범위로 정의됩니다. 다른 범위에서 ISE를 사용할 수 있게 하려면 막 표면을 변경하거나(농도가 낮을수록 더 크게) 막에서 다른 이온 선택 물질을 사용해야 합니다.

나트륨 선택적 전극은 pH 전극과 매우 유사한 유리 전극입니다. pH 유리 전극은 무시할 수 있는 알칼리 오류를 나타내며 "알칼리 오류"를 증폭하면 7 이상의 pH 값에서 나트륨 이온 농도의 변화에만 반응하는 나트륨 선택적 전극으로 이어집니다. 따라서 나트륨 ISE의 수명은 pH 전극의 수명과 비슷합니다. 수명(1~3년)이며 여러 요인(예: 고온, 극단적인 pH 값 등)의 영향을 받습니다.

이온 선택성 전극의 가장 관련성이 높은 부분은 이온 선택성 멤브레인입니다. 멤브레인의 조성은 분석물 이온에 따라 다릅니다. 일상적인 사용을 위해 세 가지 멤브레인 유형이 있습니다.

• 결정막(고체막)
  전위차는 고체 단결정 또는 다결정 멤브레인에서 측정됩니다. 예를 들어, 단결정 란타늄 플루오라이드 LaF ₃ 멤브레인이 플루오라이드 ISE에 사용됩니다. 결정질 막은 견고하고 긴 수명을 제공합니다.

• 고분자막(액체막)
  선택적 화합물(이오노포어)은 폴리머 멤브레인(일반적으로 PVC)에 묻혀 있습니다. 처음에는 액체 이온 교환기가 사용되었습니다. 나중에 다른 유기 화합물, 예를 들어 항생제 또는 크라운 에테르가 더 적합한 것으로 밝혀졌습니다. 가소제와 같은 다른 성분은 ISE의 성능을 향상시킵니다. 폴리머 멤브레인은 섬세합니다. 따라서 기계적 왜곡을 피하십시오. 또한 멤브레인의 팽윤 및 성분의 용출로 인해 유기 용매에 민감합니다.

• 유리막
  가장 일반적인 유리막 ISE는 H ⁺ 이온을 측정하는 pH 전극입니다. 또 다른 예는 Na ⁺ 에 민감한 멤브레인 유리가 있는 METTLER TOLEDO의 나트륨 ISE입니다. 유리막 전극의 주요 장점은 내화학성입니다.

ISA(Ionic Strength Adjustment) 솔루션은 높고 일정한 배경 이온 강도를 제공합니다. 각각의 ISA 솔루션은 측정된 이온에 따라 선택됩니다. ISA 솔루션은 샘플 및 표준에 동일한 비율로 추가됩니다. 예를 들어, TISAB II 또는 TISAB III 용액은 이온 강도, pH 값 및 복잡한 간섭 이온을 조정하는 불소 측정에 사용됩니다.

ISE 측정에서 오프셋에 대해 지정된 제한이 없습니다.
pH 측정에서 pH 7에서 pH 전극에 대한 이상적인 오프셋 값은 pH 7에서 0mV입니다. 이는 pH 7에서 유리막 내부와 외부의 H ⁺ 농도 차이가 없기 때문입니다. 이는 내부 용액(기준 전해질이 아닌, 그러나 유리막 내부의 용액은 pH 7 완충액입니다. 관심 이온의 농도가 멤브레인 내부와 외부에서 동일한 경우 ISE 판독값은 0mV입니다. 종종 우리는 내부 용액의 조성을 모릅니다. 즉, perfectION™ 전극이 아닙니다. 따라서 0mV 판독값을 초래하는 농도를 알 수 없으므로 주어진 이온 농도에서의 오프셋 값이 아닙니다. 동일한 유형의 ISE에 대해 오프셋은 항상 거의 동일해야 합니다. 그러나이 값이 -300mV 또는 +650mV이면 관련이 없습니다. 결과적으로 오프셋 제한은 유용하지 않습니다.

하프 셀 센서를 사용하는 동안 요구 사항은 다음과 같습니다.

1. ISE 반세포
2. DX 셀용 전해질
3. 기준 전극
4. 전해질 또는 기준 전극
5. ISA 솔루션
6. 활동가
7. 온도 프로브

결합(PerfectION™) 전극을 사용하는 동안 요구 사항은 다음과 같습니다.

1. 복합전극
2. 리필 솔루션
3. ISA 솔루션
4. 활동가
5. 온도 프로브