Électrodes sélectives d’ions (ISE)

Pourquoi voudrais-je mesurer des ions spécifiques ?

Les électrodes sélectives d’ions (ISE) sont une classe de capteurs qui réagissent à la présence d’ions spécifiques, tels que le sodium (Na+) ou le bromure (Br). Elles sont utilisées en conjonction avec une électrode de référence et indiquent les concentrations d’ions en mg/L.

Les ISE les plus courants mesurent l’ammonium (NH4+), le nitrate (NO3-) ou le chlorure (Cl-). L’ammonium et le nitrate sont importants parce qu’ils sont des indicateurs des nutriments à base d’azote. Ils sont souvent utilisés pour détecter la contamination par les stations d’épuration des eaux usées ou les activités agricoles. Les mesures de chlorure sont souvent utilisées comme indicateurs de la contamination par l’eau de mer ou d’autres sources de contamination contenant des niveaux de chlorure supérieurs à ceux attendus dans les eaux naturelles. Il existe environ 30 autres ISE ; certains fonctionnent mieux que d’autres.

Les changements dans les tendances à long terme des ions spécifiques peuvent indiquer la nécessité d’une étude chimique plus détaillée de l’eau et de ses sources de contamination.

Comment les ions spécifiques sont-ils mesurés ?

Il existe deux types d’ISE. Les ISE « à l’état solide » sont constitués d’un bloc de matériau solide. Un exemple est le capteur de chlorure, qui n’est guère plus qu’un petit morceau d’argent. Différentes concentrations d’ions chlorure produisent différents potentiels de tension à la surface de l’argent, et ces tensions sont mesurées à l’aide de la même électrode de référence qu’un capteur de pH.

Les ISE à « membrane liquide » sont constitués d’une fine membrane polymère recouvrant un électrolyte qui contient un fil d’électrode. La membrane est « dopée » avec divers matériaux qui réagissent à la présence d’ions spécifiques, là encore en créant un potentiel de tension lié à la concentration de l’ion. Comme pour les ISE à l’état solide, ces tensions sont mesurées à l’aide de la même électrode de référence qu’un capteur de pH.

Malheureusement, de nombreux capteurs d’ions spécifiques ne sont pas particulièrement spécifiques. Les ISE d’ammonium, par exemple, sont perturbés par des ions de taille et de charge similaires (+1). Le potassium est un interférent mineur (en général) dans l’eau douce, mais dans l’eau de mer, les ions sodium provoquent souvent une lecture erronée allant jusqu’à 12 mg/l-N d’ammonium, même s’il n’y a pas d’ammonium présent.

C’est pourquoi les capteurs d’ammonium et de nitrate ne fonctionnent pas dans l’eau de mer.

Certaines espèces ioniques sont influencées par le pH de l’échantillon d’eau. L’ammonium, par exemple, se transforme en gaz ammoniac (NH3) lorsque le pH est élevé (le pKa de l’ammonium-ammoniac est de 9,3). Ce phénomène n’est pas lié au fonctionnement de l’ISE, mais en mesurant l’ammonium avec un ISE et en mesurant le pH, vous pouvez calculer la concentration d’ammoniac et l’ammoniac total (ammonium plus ammoniac) en unités de mg/L-N (c’est-à-dire en mg/l d’azote sous forme d’ammonium ou d’ammoniac). Cette méthode est pratique lorsque vous travaillez à un pH élevé et qu’il est probable que des espèces d’ammoniac et d’ammonium soient présentes.

Les ISE sont faciles à étalonner, à moins que vous ne souhaitiez le faire correctement. Cela implique un étalonnage en quatre points pour une plus grande précision – deux concentrations à deux températures. La plupart des gens choisissent plutôt d’étalonner avec deux concentrations à une température proche de celle prévue pour les mesures réelles. Suivez les instructions de l’instrument. Des normes d’étalonnage sont disponibles pour de nombreuses concentrations différentes.

La plupart des ISE se vissent dans un récepteur à l’aide d’un simple joint torique. Il est ainsi facile de remplacer les pointes des capteurs lorsque leur durée de vie est épuisée. Rev – 9.20 Veuillez vous reporter à la section ci-dessous, « La différence entre l’activité et la concentration lors de l’étalonnage des électrodes sélectives d’ions » pour comprendre comment les normes d’étalonnage sont utilisées.

Que dois-je savoir sur la mesure de l’ISE sur le terrain ?

Les ISE ont tendance à dériver bien au-delà des spécifications de précision avant d’accumuler des salissures. Chaque utilisateur doit évaluer les performances d’un ISE dans des situations particulières afin de déterminer combien de temps il peut fonctionner avant de dépasser la plage de précision souhaitée. Il est préférable de ne pas laisser votre ISE se dessécher. Placez donc une petite quantité d’eau du robinet dans la coupelle de stockage du capteur pour garantir une humidité de 100 %.