Electrodos selectivos de iones ISE

¿Por qué querría medir iones específicos?

Los electrodos selectivos de iones (ISE) son una clase de sensores que responden a la presencia de iones específicos, como el sodio (Na+) o el bromuro (Br). Se utilizan junto con un electrodo de referencia, e informan de las concentraciones de iones en mg/L.

Los ISE más comunes miden el amonio (NH4+), el nitrato (NO3-) o el cloruro (Cl-). El amonio y el nitrato son importantes porque son indicadores de nutrientes a base de nitrógeno. A menudo se utilizan para detectar la contaminación por plantas de tratamiento de aguas residuales o actividades agrícolas. Las mediciones de cloruro suelen utilizarse como indicadores de contaminación por agua de mar u otras fuentes de contaminación que contienen niveles de cloruro superiores a los esperados en las aguas naturales. Hay unos 30 ISE más disponibles; algunos funcionan mejor que otros.

Los cambios en las tendencias a largo plazo de los iones específicos pueden indicar la necesidad de un estudio químico más detallado del agua y de sus fuentes de contaminación.

¿Cómo se miden los iones específicos?

Hay dos tipos de ISE. Los ISE de «estado sólido» están construidos con un tocho sólido de material. Un ejemplo es el sensor de cloruro, que es poco más que un pequeño trozo de plata. Diferentes concentraciones de iones cloruro producen diferentes potenciales de voltaje en la superficie de la plata, y estos voltajes se miden utilizando el mismo electrodo de referencia que un sensor de pH.

Los ISE de «membrana líquida» están construidos con una fina membrana polimérica que recubre un electrolito que contiene un hilo de electrodos. La membrana está «dopada» con diversos materiales que responden a la presencia de iones específicos, creando un potencial de tensión relacionado con la concentración del ion. Y al igual que con los ISE de estado sólido, estos voltajes se miden utilizando el mismo electrodo de referencia que un sensor de pH.

Por desgracia, muchos sensores de iones específicos no son especialmente específicos. Los ISE de amonio, por ejemplo, sufren interferencias de iones de tamaño y carga similares (+1). El potasio es un interferente menor (normalmente) en el agua dulce, pero en el agua de mar, los iones de sodio suelen provocar una lectura falsa de hasta 12 mg/l-N de amonio, aunque no haya amonio presente.

Por esta razón, los sensores de amonio y nitrato no funcionan en el agua de mar.

Algunas especies iónicas se ven influidas por el pH del agua de la muestra. El amonio, por ejemplo, se convierte en gas amoniaco (NH3) a pH alto (el pKa del amonio-amoniaco es 9,3). Este fenómeno no está relacionado con el funcionamiento del ISE, pero midiendo el amonio con un ISE y midiendo el pH, puedes calcular la concentración de amonio y el amoníaco total (amonio más amoníaco) en unidades de mg/L-N (es decir, mg/l de nitrógeno ya sea en forma de amonio o de amoníaco). Esto es conveniente cuando se trabaja con pH altos, en los que es probable que haya especies tanto de amoníaco como de amonio.

Los ISE son fáciles de calibrar, a menos que quieras hacerlo bien. Eso implica una calibración de cuatro puntos para una mayor precisión: dos concentraciones a dos temperaturas. La mayoría de la gente prefiere calibrar con dos concentraciones a una temperatura cercana a la prevista para las mediciones reales. Sigue las instrucciones del instrumento. Existen patrones de calibración para muchas concentraciones diferentes.

La mayoría de los ISE se enroscan en un receptor con una simple junta tórica. Esto facilita el cambio de las puntas del sensor cuando se agota su vida útil. Rev – 9.20 Consulta a continuación «La diferencia entre actividad y concentración al calibrar electrodos selectivos de iones» para comprender cómo se utilizan los patrones de calibración.

¿Qué debo saber sobre la medición ISE sobre el terreno?

Las ISE tienden a desviarse mucho de las especificaciones de precisión antes de acumular suciedad. Cada usuario debe evaluar el rendimiento de un ISE en situaciones concretas para determinar cuánto tiempo puede funcionar un ISE antes de superar el intervalo de precisión deseado. Es mejor no dejar que tu ISE se seque, así que coloca una pequeña cantidad de agua del grifo en el vaso de almacenamiento del sensor para garantizar una humedad del 100%.