ELECTRODO SELECTIVO DE IONES AMPEROMETRICO.

Electrodo selectivo de iones amperométrico que comprende un contraelectrodo dentro del compartimiento de la disolución interna,

estableciendo contacto con el conductor externo sin que se pierda la estanqueidad del electrodo, permite efectuar mediciones amperométricas y voltamperométricas con un potenciostato de cuatro electrodos

Electrodo selectivo de iones amperométrico.

La presente invención se refiere al sector de la química analítica, en particular a la instrumentación utilizada para la detección de sustancias fónicas en disolución. Más particularmente a un cuerpo de electrodo que permite desarrollar electrodos selectivos de iones amperométricos y voltamperométricos mediante la incorporación al mismo de membranas adecuadas.

Estado de la técnica anterior

La "electroquímica en la interfase entre dos disoluciones inmiscibles de electrolitos" o ITIES (Interface between Two Immiscible Electrolyte Solutions), también llamada "electroquímica en interfases líquido-líquido", es en el momento actual una línea de investigación emergente que suscita gran interés entre otras razones por sus aplicaciones prácticas en electroanálisis y electrocatálisis.

Estas aplicaciones se encontraban limitadas por la inestabilidad mecánica de la interfase líquido-líquido. Este inconveniente es especialmente importante en sistemas de flujo. La estabilización de la interfase mediante membranas de diálisis, mediante solidificación parcial de la fase orgánica en forma de gel polimérico que puede a su vez estar situado en una red de microintefases, o mediante membranas de cloruro de polivinilo plastificadas similares a las utilizadas en electrodos selectivos de iones (ISEs), ha ampliado enormemente sus posibilidades analíticas.

La tecnología de electrodos selectivos de iones convencionales (ISEs) incluye el uso de un electrodo de referencia y un electrodo selectivo de ión que contiene una membrana selectiva. El electrodo selectivo de ión es sensible al ión particular de interés y muy selectivo al mismo. Normalmente, el electrodo de referencia y el electrodo selectivo de ión se sumergen simultáneamente en una disolución de la muestra. Se desarrolla una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos, relacionada con la actividad (concentración) del ión para cual el ISE es sensible. Dicho potencial puede ser utilizado para determinar la concentración de dicho ión en la muestra. En la mayoría de los casos, el investigador desea tan sólo medir la concentración de un ión de entre los muy diversos iones de la solución. La composición de la membrana selectiva del ISE, suele incluir una sustancia portadora del ión (ionóforo), que sea capaz de llevar a cabo la complejación del ión deseado, transportándolo a través de la membrana y liberándolo en la disolución en contacto con el otro lado de la membrana, con preferencia sobre todos los demás iones presentes en la disolución de la muestra.

Los electrodos selectivos de iones convencionales utilizan la transducción potenciométrica. Una ventaja importante de sustituirla por la transducción amperométrica es que en este último caso, la selectividad del sensor puede ser modificada mediante la elección del potencial aplicado. Otra ventaja adicional es que la transducción amperométrica es más adecuada para la detección de cambios pequeños en la concentración del analito, ya que su respuesta es directamente proporcional a la concentración del mismo, en lugar de al logaritmo de la actividad (concentración) como ocurre en la transducción potenciométrica. Para distinguir los electrodos selectivos de iones con transducción amperométrica, de los electrodos selectivos de iones convencionales se utiliza el término "electrodo selectivo de iones amperométrico".

La forma más conveniente de efectuar mediciones amperométricas con este tipo de sensores es utilizar una pareja de electrodos, de referencia y contraelectrodo, a cada uno de los lados de la membrana. Los cuatro electrodos se conectan a un potenciostato de cuatro electrodos con compensación de caída óhmica, que permita ajustar la diferencia de potencial entre los dos electrodos de referencia. Se han utilizado también sistemas con sólo dos o tres electrodos en los que el correspondiente electrodo de referencia actúa también como contraelectrodo, pero estos dispositivos presentan ciertas desventajas.

Los electrodos selectivos de iones amperométricos para sistemas con cuatro electrodos descritos en la bibliografía, utilizan cuerpos de construcción casera, en los que la membrana se encuentra normalmente pegada al cuerpo, lo que no permite un fácil recambio de la misma (H. Katano, y col., J. Electroanal. Chem. 496 (2001) 103-109; Z. Samec, y col., Talanta, 63 (2004) 21-32).

Explicación de la invención

Los cuerpos de electrodos selectivos de iones comerciales están concebidos para efectuar medidas potenciométricas. En cualquier caso, ninguno de los cuerpos comerciales permite efectuar medidas amperométricas con un potenciostato de cuatro electrodos ya que no poseen un contraelectrodo en el compartimiento de la disolución interna. Por tanto, existe una necesidad de disponer de un cuerpo de electrodos selectivo de iones que permita efectuar medidas amperométricas con un potenciostato de cuatro electrodos.

De manera sorprendente los inventores han encontrado que un electrodo selectivo de iones que, además de las características técnicas comunes a este tipo de electrodos, comprende un sistema que permite alojar un contraelectrodo dentro del compartimiento de la disolución interna y establecer contacto con el conductor externo sin que se pierda la estanqueidad del electrodo, permite efectuar mediciones amperométricas con un potenciostato de cuatro electrodos.

Dicha modificación permite recambiar fácilmente la membrana y/o la disolución interna. El nuevo dispositivo permite desarrollar numerosos electrodos selectivos de iones amperométricos simplemente eligiendo la membrana adecuada.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, ésta proporciona un electrodo selectivo de iones modificado, el cual comprende un contraelectrodo en la disolución interna, que permite efectuar mediciones amperométricas con un potenciostato de cuatro electrodos. El dispositivo permite realizar dichas mediciones sin perder las ventajas inherentes al sensor, tales como la facilidad para reemplazar la membrana y la estanqueidad global.

Del mismo modo, el electrodo selectivo de iones modificado de acuerdo con la presente invención, permite igualmente efectuar mediciones voltamperométricas con un potenciostato de cuatro electrodos utilizando, de modo preferente, membranas que contienen sales de iones lipofílicos, sin o con ionóforos selectivos de iones.

De manera general, los electrodos selectivos de iones utilizados hasta el momento están constituidos, por un contenedor en forma de vástago cilíndrico, cerrado por un extremo por la membrana sensora y que contiene en su interior una solución de electrolito, que es la que moja la membrana y establece contacto eléctrico con ésta, quedando conectada eléctricamente esta disolución con el aparato de medida potenciométrica a través de un electrodo de referencia interno sumergido en la citada disolución de electrólito. En otras realizaciones conocidas en el estado de la técnica, el contacto entre el conductor de conexión con el aparato de medida y la membrana sensora se establece por medio de un cuerpo sólido de material conductor polimérico inerte, contra el cual queda aplicada la citada membrana.

De acuerdo con una realización preferida, la construcción del nuevo dispositivo se puede llevar a cabo colocando un tubo de un material plástico adecuado alrededor del electrodo de referencia interno y, sobre dicho tubo se coloca el contraelectrodo que de forma preferida se enrolla en espiral. De acuerdo con una realización preferida, dicho contraelectrodo es un alambre de platino, aunque otros materiales de características similares en cuanto a conducción eléctrica, inercia química y baja sobretensión eléctrica para los procesos electródicos de la electrolisis del agua, son igualmente adecuados como contraelectrodos. El contacto eléctrico entre este contraelectrodo y el cable exterior se efectúa a través de un pequeño orificio realizado en la pared de vidrio, en la parte superior del compartimiento interno. Por él, se saca el extremo del contraelectrodo y posteriormente se sella el orificio con un pegamento apropiado, con objeto de mantener estanco el compartimiento de la disolución interna. El extremo del alambre de platino se sella con pegamento conductor, a una banda conductora efectuada alrededor del compartimiento. De modo preferido, se hace un orificio en el tubo metálico que actúa de pantalla eléctrica...

1. Electrodo selectivo de iones amperométrico que permite efectuar mediciones amperométricas con un potenciostato de cuatro electrodos caracterizado porque comprende un contraelectrodo alojado dentro del compartimento de la disolución interna, permaneciendo el electrodo estanco.

2. El electrodo selectivo de iones amperométrico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, membranas que contienen sales de iones lipofílicos, sin o con ionóforos selectivos de iones.

3. El electrodo selectivo de iones amperométrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 2, caracterizado porque el contraelectrodo es de platino.

4. Electrodo selectivo de iones voltamperométrico que permite efectuar mediciones voltamperométricas con un potenciostato de cuatro electrodos caracterizado porque comprende un contraelectrodo alojado dentro del compartimento de la disolución interna, en contacto con un conductor externo permaneciendo el electrodo estanco y en donde, además, comprende membranas que contienen sales de iones lipofílicos, sin o con ionóforos selectivos de iones.

5. El electrodo selectivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un tubo de un material plástico colocado alrededor del electrodo de referencia interno y, sobre el cual se coloca el contraelectrodo, donde el contacto eléctrico entre el contraelectrodo y el conductor externo se efectúa a través de un orificio realizado en la pared de vidrio del compartimento interno, por el que se saca el extremo del contraelectrodo, el cual se sella a una banda conductora efectuada alrededor del compartimiento.