10.6 : Potentiométrie: électrodes à membrane

Les électrodes à membrane, également appelées électrodes à ions p, utilisent des membranes qui interagissent de manière sélective avec les ions d'analyte libres, générant une différence de potentiel à travers la membrane. Le potentiel de membrane résultant, appelé potentiel d'asymétrie, n'est pas nul même lorsque les concentrations d'analyte des deux côtés de la membrane sont égales. La réponse de la membrane n'est généralement pas sélective à un seul analyte mais proportionnelle à la concentration de tous les ions de la solution d'échantillon capables d'interagir sur les sites actifs de la membrane. Le coefficient de sélectivité mesure la réponse relative de l'interférent par rapport à l'analyte. Une valeur inférieure à 1,00 indique une bonne sélectivité pour l'analyte. Ces électrodes sont classées en électrodes en verre, à l'état solide cristallin, à membrane liquide et à détection de gaz en fonction du matériau de membrane utilisé.

Les électrodes en verre ont des membranes en verre avec des ions métalliques incorporés. Lorsqu'elles sont immergées dans une solution, la membrane s'hydrate, formant des sites chargés négativement avec des ions sodium qui servent de contre-ions. Les ions hydrogène de la solution se diffusent dans la membrane, déplaçant les ions sodium et créant une sélectivité H⁺ à des niveaux de pH faibles. Cette sélectivité s'étend à d'autres cations à des niveaux de pH élevés.

Les électrodes à l'état solide utilisent des membranes sélectivement perméables composées de cristaux de sel inorganiques pour mesurer les cations ou les anions du sel utilisé de manière sélective.

Les électrodes à membrane liquide fournissent des évaluations rapides et précises des concentrations d'ions. Ces électrodes comprennent une membrane hydrophobe avec des agents complexants organiques sélectifs ou des échangeurs d'ions sélectifs pour certains cations ou anions polyvalents dans la solution.

Les électrodes de détection de gaz déterminent les concentrations de gaz dissous à l'aide de membranes perméables aux gaz qui permettent au gaz cible de se diffuser dans une solution électrolytique interne. La réaction chimique ultérieure entre le gaz et l'électrolyte génère une différence de potentiel proportionnelle à la concentration de gaz dans la solution externe.

Les biocapteurs potentiométriques, y compris les électrodes enzymatiques, sont formés en immobilisant des espèces biologiquement actives sur l'électrode à membrane. La réaction de l’analyte avec l’enzyme produit un produit dont la concentration est surveillée par l’électrode sélective d’ions.