Iooniselektiivne elektrood

Iooniselektiivne elektrood ehk indikaatorelektrood on ioonide kontsentratsiooni määramiseks kasutatav elektrood. Mõõtmiseks asetakse mõõtelahusesse ioonselektiivne elektrood ja võrdluselektrood ning mõõdetakse elektroodidevahelist pinget. Selle põhjal saab määrata soovitud kontsentratsiooni.

Tuntuim ioonselektiivne elektrood on pH-elektrood, mis reageerib prootonitele (vesiniku ioonidele). Iooniselektiivseid elektroode kasutatakse paljudes valdkondades, näiteks. analüütilises keemias, sealhulgas keskkonnaalases analüüsis, biokeemilistes ja biofüüsikalistes uuringutes ning tööstusprotsessides. Hinnanguliselt tehakse arstlike uuringute käigus iooniselektiivsete elektroodidega igal aastal üle miljardi analüüsi.

 Olulised ioonid, mida saab määrata iooniselektiivsete elektroodidega 
Iooniselektiivseid elektroode on enam kui 50 iooni määramiseks. Praktilisteks rakendusteks on eriti olulised elektroodid järgmiste ioonide jaoks:

 katioonid 
 ühevalentsed katioonid M1+: prootonid H+ (vastavalt pH), naatrium Na+, kaalium K+, hõbe Ag+, ammoonium NH4+
 kahevalentsed katioonid M2+: vask Cu2+, plii Pb2+, kaltsium Ca2+, kaadmium Cd2+, baarium Ba2+

 anioonid 
 halogeniid: fluoriid F−, kloriid Cl−, bromiid Br−, jodiid I−,
 muu: sulfiid HS−/S2−, tsüaniid CN−, nitraat EI 3−, perkloraat ClO4−, fluoroboraat BF4−, tiotsüanaat SCN−

Kliiniliselt olulised ioonid, mida määratakse ioonselektiivsete elektroodidega, on H+, Na+, K+, Ca2+ ja Cl−.

pisi|Iooniselektiivse elektroodiga mõõtmise skeem. Elektroodid on fluoriidi ioone sisaldavas lahuses. Pinget mõõdetakse tundliku voltmeetriga võrdluselektroodi (Bezugselektrode) suhtes

 Membraanitüübid 
Iooniselektiivse membraani kui vaadeldava elektroodi kõige olulisema osa koostis sõlub määratavast ioonist. Peamised membraanimaterjalid on kristalsed või klaasjad tahked ained või komposiidid polümeeridega.

 Klaasmembraanid 
Klaasmembraanidel on tavaliselt suurepärane keemiline vastupidavus ja neid kasutatakse peamiselt pH-elektroodides ja naatriumiselektiivsetes elektroodides.

 Kristallilised membraanid 
Kristallilised membraanid võivad olla polükristallilised või valmistatud ühest kristallist. Enamiku fluoriidelektroodide jaoks kasutatakse lantaanfluoriidist (LaF3) valmistatud monokristallmembraane.

 Polümeeripõhised membraanid 
Polümeeripõhised membraanid võivad koosneda ioonivahetusvaigust. Näiteks võib tuua kaaliumiselektiivse elektroodi, mis sisaldab ionofoorina (ioonide edasikandjana) valinomütsiini.

 Ajaloost 
Iooniselektiivsete elektroodide põhistruktuur ja elektripinge sõltuvus kontsentratsioonist olid teada juba 20. sajandi esimesel poolel: Zygmunt Klemensiewicz oli Fritz Haberi laboris avastanud pH-elektroodi põhimõtte ja Izaak Kolthoff oli uurinud hõbehalogeniidmembraaniga galvaanielemente. Klaaselektroodi praktilise rakendamiseni jõuti aga alles pärast täiustatud kujuga klaaside kasutusele võtmist ning pärast seda, kui Arnold Orville Beckman oli välja töötanud tundliku pingemõõteseadme. Teiste iooniselektiivsete elektrooditüüpide sihipärane väljatöötamine ja rakendamine toimus alles 1950. ja 1960. aastatel, Näiteks aatriumelektroodist teatati 1957. aastal. 1962. aastal asutas klaasitootja Corning firma Orion Research, et välja töötada uued elektroodid. 1966. aastal võetigi kasutusele kaltsium- ja fluoriidelektrood ning 1967. aastal  üheksa elektroodi  (Ag+, Ca2+, Cu2+, F−, Br−, I−, ClO4−, NO3− ja S2− jaoks).

 Viited 

Kategooria:Analüütiline keemia