Eletrodos seletivos de íons do ISE

Por que eu gostaria de medir íons específicos?

Os eletrodos seletivos de íons (ISEs) são uma classe de sensores que respondem à presença de íons específicos, como sódio (Na+) ou brometo (Br). Eles são usados em conjunto com um eletrodo de referência e informam as concentrações de íons em mg/L.

Os ISEs mais comuns medem amônia (NH4+), nitrato (NO3-) ou cloreto (Cl-). O amônio e o nitrato são importantes porque são indicadores de nutrientes à base de nitrogênio. Eles costumam ser usados para detectar a contaminação por estações de tratamento de águas residuais ou atividades agrícolas. As medições de cloreto são frequentemente usadas como indicadores de contaminação por água do mar ou outras fontes de contaminação que contêm níveis de cloreto mais altos do que o esperado em águas naturais. Há cerca de 30 outros ISEs disponíveis; alguns funcionam melhor do que outros.

Mudanças nas tendências de íons específicos de longo prazo podem indicar a necessidade de um estudo químico mais detalhado da água e de suas fontes de contaminação.

Como os íons específicos são medidos?

Há dois tipos de ISEs. Os ISEs de “estado sólido” são construídos em um tarugo sólido de material. Um exemplo é o sensor de cloreto, que é pouco mais do que um pequeno pedaço de prata. Diferentes concentrações de íons de cloreto produzem diferentes potenciais de tensão na superfície da prata, e essas tensões são medidas usando o mesmo eletrodo de referência de um sensor de pH.

Os ISEs de “membrana líquida” são construídos com uma membrana fina de polímero que cobre um eletrólito que contém um fio de eletrodo. A membrana é “dopada” com vários materiais que respondem à presença de íons específicos, novamente criando um potencial de tensão relacionado à concentração do íon. E, assim como ocorre com os ISEs de estado sólido, essas tensões são medidas usando o mesmo eletrodo de referência de um sensor de pH.

Infelizmente, muitos sensores de íons específicos não são particularmente específicos. Os ISEs de amônio, por exemplo, sofrem interferência de íons com tamanho e carga semelhantes (+1). O potássio é um interferente menor (geralmente) na água doce, mas na água do mar, os íons de sódio geralmente causam uma leitura falsa de até 12 mg/l-N de amônio, mesmo que não haja amônio presente.

Por esse motivo, os sensores de amônio e nitrato não funcionam na água do mar.

Algumas espécies iônicas são influenciadas pelo pH da água da amostra. O amônio, por exemplo, converte-se em gás amônia (NH3) em pH alto (o pKa da amônia-amônia é 9,3). Esse fenômeno não está relacionado à operação do ISE, mas, ao medir a amônia com um ISE e medir o pH, você pode calcular a concentração de amônia e a amônia total (amônia mais amônia) em unidades de mg/L-N (ou seja, mg/l de nitrogênio, seja na forma de amônia ou amônio). Isso é conveniente ao operar em pH alto, onde é provável que haja espécies de amônia e amônio presentes.

Os ISEs são fáceis de calibrar, a menos que você queira fazer isso corretamente. Isso envolve uma calibração de quatro pontos para maior precisão – duas concentrações em duas temperaturas. Em vez disso, a maioria das pessoas opta por calibrar com duas concentrações em uma temperatura próxima à esperada para as medições reais. Siga as instruções do instrumento. Os padrões de calibração estão disponíveis para muitas concentrações diferentes.

A maioria dos ISEs é parafusada em um receptor com um simples anel de vedação. Isso facilita a troca das pontas do sensor quando sua vida útil se esgota. Rev – 9.20 Consulte abaixo “A diferença entre atividade e concentração ao calibrar eletrodos íon-seletivos” para entender como os padrões de calibração são usados.

O que devo saber sobre a medição de ISE no campo?

Os ISEs tendem a se desviar muito da especificação de precisão antes de acumularem incrustações. Cada usuário deve avaliar o desempenho de um ISE em situações específicas para determinar por quanto tempo um ISE pode operar antes de exceder a faixa de precisão desejada. É melhor não deixar o ISE secar, portanto, coloque uma pequena quantidade de água da torneira no copo de armazenamento do sensor para garantir 100% de umidade.