Що таке електрод Кларка

Електроди Кларка - один з винаходів, що стали основою для багатьох сучасних пристроїв, що дозволяють кількісно визначати рівень кисню, вуглекислого газу у різних рідинах, включаючи, воду, біологічні розчини. Цей пристрій використовується зокрема у складі газоаналізаторів крові в медичній практиці, коли під час серцево-судинних операцій критично важливо контролювати кисень у крові.
Той самий принцип, який використовується для кисневих електродів Кларка, був адаптований для створення інших приладів для вимірювання компонентів газу та біохімічних датчиків для хімічних, сільськогосподарських та інших промислових застосувань. Clark Oxygen Electrode є срібно-платиновим електрохімічним елементом, електроди якого покриті непровідними мембранами, і входить до складу таких приладів як наприклад оксиметри для вимірювання газоподібного або розчиненого кисню у воді.

Як працює електрод Кларка?

Електроди Кларка безпосередньо визначають кількість іонів та/або молекул в розчині за допомогою методу полярографії.

Два електроди, звані анодом і катодом, занурені в розчин хлориду або електроліт.

1. Конструкція електроду Кларка є, умовно кажучи, електролітичним елементом, корпус якого наповнюють електролітом.
2. Простір, заповнений електролітом, відокремлений від досліджуваного розчину поліетиленовою/тефлоновою мембраною, яка пропускає тільки молекули розчиненого кисню в воді, що перевіряється.
3. При подачі напруги на поверхні електрода відбуваються електрохімічні реакції, що змінюють електричні характеристики компонентів у розчині між двома електродами.
4. Зміни електричного струму в компоненті, що цікавить, можна виміряти і порівняти з еталоном, що дозволяє кількісно визначити іони або молекули. Це призводить до зміни сили струму, що фіксується та виводяться на дисплей.

При виборі приладу, який вимірює кисень у воді, читайте характеристики та дізнавайтеся у менеджерів щодо заміни мембран. Найчастіше вони продаються як витратний матеріал, що дозволяє відчутно знизити ваші витрати.

Поліпшення електроду Кларка

Попередні моделі електродів Кларка, які використовували платинові електроди без покриття, мали серйозні обмеження. Електрохімічні реакції, самі по собі, споживають велику кількість кисню. Це спотворює результат. Щоб знизити вплив цього негативного фактора, потрібен швидкий безперервний потік, щоб забезпечити постійний контакт свіжих зразків з електродами, що не завжди можливо.
Крім того, не захищений платиновий електрод, мало селективний. У реакціях можуть брати участь клітинні білки у тканинах та інші нецільові компоненти.

Зазначимо, що електрод Кларка відносять до так званих біосенсорів.

Щоб усунути зазначені недоліки, були запропоновані непровідні мембрани, таким чином обидва електроди поміщалися в ізольовану скляну трубку.
Непровідні мембрани, такі як поліетилен, політетрафторетилен (тефлон) або целофан є напівпроникними. Вони дозволяють переважно кисню та іншим проникним молекулам у зразок, що тестується, проходити через мембрану.

• Отже, мембрана служить бар'єром, що перешкоджає проникненню нецільових молекул до катода.
• В результаті виключаються нецільові реакції на поверхні платинового катода, зменшуються похибки вимірювання.
• У той же час, додавання непровідних мембран також захоплює молекули кисню на катоді після того, як вони проходять через мембрану. Таким чином, знижується дифузія кисню, що підвищує точність виміру.