이온 선택 전극

Ion-selective electrode

특정 이온 전극(SIE)으로도 알려진 이온 선택 전극(ISE)은 용액에 용해된 특정 이온의 활동을 전위로 변환하는 변환기(또는 센서)이다. 전압은 네른스트 방정식에 따라 이론적으로 이온 활동의 로그에 의존한다. 이온 선택 전극은 분석 화학 및 생화학적/생물 물리학 연구에 사용되며, 수용액에서 이온 농도의 측정이 필요하다.[1]

이온 선택형 막의 종류

ISE(이온 선택 전극)에 사용되는 이온 선택 전극에는 유리, 고체, 액체 기반, 복합 전극 등 4가지 주요 유형이 있다.[2][3]

유리막

주요기사 : 유리전극

유리막은 유리(실산염 또는 찰코제네이드)의 이온교환형으로 만들어진다. 이러한 유형의 ISE는 선택성이 좋으나, 주로+ H+, Na, Ag와+ 같은 여러 개의 단일 충전 계량에만 해당된다. 찰코제네이드 유리는 Pb2+, Cd2+ 등 이중충전 금속 이온에 대한 선택성도 갖췄다. 유리막은 화학적 내구성이 뛰어나며 매우 공격적인 매체에서 작동할 수 있다. 이러한 유형의 전극의 매우 일반적인 예는 pH 유리 전극이다.

결정막

결정막은 단일 물질의 단결정질 또는 다결정질체로 만들어진다. 결정 구조에 자신을 도입할 수 있는 이온만이 전극 반응을 방해할 수 있기 때문에 선택성이 좋다. 이것이 이 유형의 전극과 유리막 전극의 주요한 차이점이다. 내부 해결책의 부족은 잠재적 결합을 감소시킨다. 결정막의 선택성은 막 형성 물질의 양이온과 음이온 모두를 위한 것일 수 있다. LaF 결정을 기반으로3 한 불소 선택 전극이 그 예다.

이온교환수지막

이온 교환 수지는 특정 이온 교환 물질(레진)을 함유한 특수 유기 중합체 막을 기반으로 한다. 이것은 가장 널리 퍼진 형태의 이온 특이 전극이다. 특정 레진을 사용하면 단일 원자 또는 다중 원자 둘 다 수십 개의 서로 다른 이온에 대해 선택적 전극을 준비할 수 있다. 음이온 선택성을 가진 가장 널리 퍼져있는 전극이기도 하다. 그러나 이러한 전극은 "생존 시간"뿐만 아니라 화학적, 물리적 내구성이 낮다. 발리노마이신을 이온교환제로 사용한 칼륨 선택 전극이 그 예다.

효소 전극

효소 전극은 확실히 진정한 이온 선택 전극은 아니지만 일반적으로 이온 고유의 전극 주제 내에서 고려된다. 그러한 전극은 "이중 반응" 메커니즘을 가지고 있다 - 효소는 특정 물질과 반응하며, 이 반응의 산물(대개+ H 또는− OH)은 pH 선택 전극과 같은 참 이온 선택 전극에 의해 검출된다. 이러한 모든 반응은 실제 이온 선택 전극을 덮고 있는 특수한 막 안에서 발생하는데, 이것이 효소 전극을 이온 선택 전극으로 간주하는 이유다. 포도당 선택 전극이 그 예다.



알칼리 금속 ISE

발레노마이신

각 알칼리 금속 이온, Li+, Na+, K+, Rb+ 및 Cs+ 전용 전극이 개발되었다. 이러한 전극의 기반이 되는 원리는 알칼리 금속 이온이 이온의 크기와 일치하는 분자 공동에 캡슐화되어 있다는 것이다. 예를 들어, 칼륨 이온 농도를 측정하기 위해 발리노마이신을 기반으로 한 전극을 사용할 수 있다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ A. J. Bard and L. Faulkner (2000). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. New York: Wiley. ISBN 978-0-471-04372-0.
  2. ^ R.P. Buck and E. Lindner (1994). "Recommendations for nomenclature of ion-selective electrodes" (PDF). Pure Appl. Chem. 66 (12): 2527–2536. doi:10.1351/pac199466122527.
  3. ^ Eric Bakker and Yu Qin (2006). "Electrochemical sensors". Anal. Chem. 78 (12): 3965–3984. doi:10.1021/ac060637m. PMC 2883720. PMID 16771535. (검토 기사)
  4. ^ Hauser, Peter C. (2016). "Chapter 2. Determination of Alkali Ions in Biological and Environmental Samples". In Astrid, Sigel; Helmut, Sigel; Roland K.O., Sigel (eds.). The Alkali Metal Ions: Their Role in Life. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 16. Springer. pp. 11–25. doi:10.1007/978-3-319-21756-7_2. ISBN 978-3-319-21755-0. PMID 26860298.

외부 링크