دليل نظرية القطب الكهربي الانتقائي للأيونات

الأقطاب الكهربية الانتقائية للأيونات (ISE) عبارة عن جهاز تحليلي حديث لتحديد نشاط الأيونات في محاليل العينات بطريقة سريعة ومباشرة. وجنبا إلى جنب مع أحد أجهزة قياس الأيونات المناسبة أو أحد أجهزة المعايرة، تشكل أقطاب ISE نظام قياس يتميز بأسعار معقولة واستعمالات متنوعة. وتتبع أقطاب ISE معادلة نرنست المألوفة في جميع المختبرات تقريبًا. وبالتالي، يسهل فهم أقطاب ISE ويتم استعمالها في كثير من الحالات ببساطة.

حيث تُستخدم الأقطاب الكهربية الانتقائية للأيونات لتحديد نشاط الأيون الخاضع للدراسة (الأيون التحليلي). ويُفضّل إذابة الأيونات في الماء. وعند عدم ذوبان العينة، يمكن أيضًا استخلاص الأيون. وبخلاف ذلك، لا يؤثر لون وعكارة العينة على القياس. وتتمثل التقنيات التحليلية البديلة في التحليل الكروموتوجرافي الأيوني (IC) أو المعايرة. فبالنسبة إلى تحليل IC، يجب أن يكون محلول العينة واضحًا؛ حيث يُفضل وجود تركيز الأيونات التحليلية في نطاق جزء المليون فقط؛ كما تكون تكاليف المعدات أعلى.

في حين تعمل أقطاب ISE في ظروف المختبر التقليدية. ويمتد نطاق القياس النموذجي من 10^-1 إلى 10^-6 مول/لتر. كما تتراوح درجة الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 50 أو 80 درجة مئوية اعتمادا على نوع قطب ISE. والقيم السائدة هي 20 و25 و37 درجة مئوية. كما يكون نطاق الأس الهيدروجيني المسموح به معتدلاً ويتجنب العينات القلوية العالية أو الحمضية الشديدة.

وبفضل هذه الشروط البسيطة، يتسع نطاق استعمالات أقطاب ISE. حيث تُعد العينات الكيميائية والدوائية بالإضافة إلى المراقبة البيئية واختبارات جودة المياه والأغذية والنباتات مناسبة تمامًا لتحليل القطب الكهربي الانتقائي للأيونات (ISE). وتُستخدم أقطاب ISE بشكل خاص مع العينات البيولوجية والطبية لأنها تعمل على قياس النشاط الأيوني.

يمكنك الاطلاع على مزيد من المعلومات في الفصول الفرعية الإضافية لدليل القطب الكهربي الانتقائي للأيونات – النظرية والتطبيق

1.1 متى تُستخدم الأقطاب الكهربية الانتقائية للأيونات

1.2 كيف تعمل الأقطاب الكهربية الانتقائية للأيونات

1.3 الانتقائية والقوة الأيونية

1.4 نوع الأقطاب الكهربية الانتقائية للأيونات

1.5 نطاق القياس النموذجي

1.6 استجابة القطب الكهربي

1.7 القيود

1.8 إجراءات القياس

1.9 مزايا إجراءات القياس

1.10 تقنية المعايرة منخفضة المستوى

تُستخدم الأقطاب الكهربية الانتقائية للأيونات في مجموعة واسعة من الاستعمالات. وتشمل أغراض القياس المشاريع البحثية والمهام التعليمية ومراقبة الإنتاج ومراقبة الجودة. وستجد أدناه مجموعة مختارة من الاستعمالات النموذجية في قطاعات صناعية محددة.

يمكنك الاطلاع على مزيد من المعلومات في الفصول الفرعية الإضافية لدليل القطب الكهربي الانتقائي للأيونات – النظرية والتطبيق

2.1 الاستعمالات النموذجية في القطاعات الصناعية المختارة

2.2 أمثلة استعمالات محددة

قاعدة تحديد سريعة وموثوقة لتركيز الأيونات على نظام القياس المناسب. خمس خطوات تؤدي إلى النظام المناسب لاستعمالاتك. لنبدأ باختيار جهاز قياس الأيونات المناسب.

يحتاج مستخدم أجهزة قياس الأيونات إلى تغطية احتياجات ومتطلبات مختلفة. وبالتالي، تقدم الشركات المصنعة عدة أجهزة قياس لتلبية هذه المتطلبات. حيث توفر أجهزة القياس البسيطة وظائف محدودة للاستعمالات الأساسية. بينما تتمتع أجهزة القياس عالية الأداء بالكثير من الوظائف بما في ذلك الإجراءات المتزايدة والطرق المدمجة مع الحسابات التلقائية للنتائج ودعم التوافق والأتمتة. وهناك معيار آخر يتمثل في مكان الاستخدام: حيث يُستخدم جاهز القياس المخصص للاستخدام فوق الطاولة في المختبرات. أم للاستخدام الميداني، فيوصى باستخدام جهاز قياس محمول.

وتقدم METTLER TOLEDO مجموعة واسعة من الحساسات الانتقائية للأيونات: سلسلة perfectION™. وتضمن هذه الحساسات المجمعة أداءً فائقًا إضافة إلى سهولة في التعامل. ‏وبفضل الوصلة المرجعية Click & Clear™‎، فإن نوع العينة لا يمثل أهمية كبيرة؛ وسواء تم تحديد أنواع الأيونات محل الاهتمام من خلال محلول مائي بسيط أو مصفوفات أكثر تعقيدًا مثل مياه الصرف، فإن perfectION™‎ يقدم النتائج المناسبة دائمًا. نحن نقدم أدلة مفيدة لحساسات perfectION™ التالية:

• قطب الكالسيوم الكهربي (51710842)
• قطب الكلوريد الكهربي (51710843)
• القطب الكهربي النحاسي (51710844)
• قطب السيانيد الكهربي (51710845)
• قطب الفلوريد الكهربي (51710846)
• قطب اليوديد الكهربي (51710847)
• قطب الرصاص الكهربي (51710848)
• قطب النترات الكهربي (51710849)
• قطب البوتاسيوم الكهربي (51710850)
• قطب الفضة/الكبريتيد الكهربي (51710851)

لمعرفة المزيد عن الأقطاب الكهربية الانتقائية للأيونات المجمعة: www.mt.com/perfectION

يمكنك الاطلاع على مزيد من المعلومات في الفصول الفرعية الإضافية لدليل القطب الكهربي الانتقائي للأيونات – النظرية والتطبيق

3.1 تحديد جهاز قياس الأيونات

3.2 اختيار الحساس

3.3 اختيار المحلول

3.4 إضافة ملحقات أخرى مثالية

3.5 الفحص السهل للنظام

يقدم هذا الفصل بعض التلميحات والتوصيات المتعلقة للاستخدام اليومي لأقطاب ISE. وهي تستند إلى قواعد التعامل والتشغيل المقبولة بشكل عام وتدعمك للوصول إلى مستوى الممارسة الجيدة. ويركز الفصل الفرعي الأول على تحضير العينات لقياس أقطاب ISE.

حيث يتم إجراء قياسات أقطاب ISE في العينات السائلة. ومن ثمَّ، يجب إذابة العينات الصلبة. ويمكن في كثير من الأحيان استخلاص الأيون التحليلي. ويجب استخدام الماء منزوع الأيونات من أجل التحلل والاستخراج. كما قد تحتاج العينات أيضًا إلى التخفيف للوصول إلى النطاق الخطي لقطب ISE. مذيب التخفيف: الماء منزوع الأيونات.

يمكنك الاطلاع على مزيد من المعلومات في الفصول الفرعية الإضافية لدليل القطب الكهربي الانتقائي للأيونات – النظرية والتطبيق

4.1 تحضير العينات لقياس قطب ISE

4.2 الخطوات التحضيرية لقطب ISE

4.3 القياس والمعايرة – التقليب والشطف

4.4 الآثار العملية لأنواع أقطاب ISE

4.5 تخزين أقطاب ISE

Good Electrochemistry Practice™ - تعرف على مخاطر قياس الأس الهيدروجيني

قياس الأس الهيدروجيني في المختبر هو تحليل شائع لكن قد تتم العديد من الأمور على نحو خاطئ. ينطبق نفس الشيء على قياس التوصيلية الكهربية وتركيز الأيونات والأكسجين المذاب والاختزال. وبالتالي فإن Good Electrochemistry Practice™‎ يرشدك خلال دورة حياة المنتج بالكامل ويكتشف المخاطر المحتملة ويبحث عن الأدوات المناسبة لمعالجة أية مشكلة ويضمن نتائج جيدة.

• المحافظة على دقة النتائج
• الامتثال للوائح
• الحد من المخاطر
• زيادة الإنتاجية وخفض التكاليف
• حماية الاستثمار

تعرف على المزيد حول الممارسة الجيدة للكيمياء الكهربائية

عند حدوث مشكلات، اتبع إجراءً منهجيًا لتحديد مصادر الخطأ. وتحقق بشكل ثابت من المكونات الأربعة لنظام القياس واحدًا تلو الآخر. وراجع بيانات الشركة المصنعة.

يُعد الاختيار السهل للنظام كما هو موضح في الفصل السابق الخطوة الأولية لتحديد المشكلة واستعادة المستوى الأصلي للأداء. ويقدم هذا الدليل قائمة مراجعة عامة لاكتشاف مشكلات القياس الانتقائي للأيونات، وتتضمن النقاط التالية: جهاز القياس، القطب الكهربي، التطبيق، التقنية.