Что такое электрод Кларка

Электрод Кларка — одно из изобретений, ставших основой для многих современных устройств, позволяющих количественно определять уровень кислорода, углекислого газа в различных жидкостях, включая, воду, биологические растворы. Это приспособление используется в частности в медицинской практике, в конструкции газоанализаторов крови, когда во время сердечно-сосудистых операций критически важно контролировать кислород в крови.
Тот же принцип, который используется для кислородных электродов Кларка, был адаптирован для создания других приборов при измерении компонентов газа и биохимических датчиков для химических, сельскохозяйственных и других промышленных применений. Clark Oxygen Electrode представляет собой серебряно-платиновый электрохимический элемент, электроды которого покрыты непроводящими мембранами, и входит в состав таких приборов как например оксиметры для измерения газообразного или растворенного кислорода в воде.

Как работает электрод Кларка?

Электроды Кларка напрямую определяют количество ионов и/или молекул в растворе с помощью метода полярографии.

Два электрода, называемые анодом и катодом, погружены в раствор хлорида или электролит.

1. Конструкция электрода Кларка является, условно говоря, электролитическим элементом, корпус которого наполняют электролитом.
2. Пространство, заполненное электролитом, отделено от исследуемого раствора полиэтиленовой/тефлоновой мембраной, которая пропускает только молекулы растворенного в проверяемой жидкости кислорода.
3. При подаче напряжения на поверхности электрода происходят электрохимические реакции, изменяющие электрические характеристики компонентов в растворе между двумя электродами.
4. Изменения электрического тока в интересующем компоненте можно измерить и сравнить с эталоном, что позволяет количественно определить интересующие ионы или молекулы. Это приводит к изменение силы тока, что фиксируется и выводятся на дисплей.

При выборе прибора, измеряющего кислород в воде, читайте характеристики и узнавайте у менеджеров насчет замены мембран. Зачастую они продаются оптом, как расходный материал, что позволяет ощутимо снизить ваши затраты.

Улучшение электрода Кларка

Предыдущие модели электродов Кларка, в которых использовались платиновые электроды без покрытия, имели серьезные ограничения. Электрохимические реакции, сами по себе, потребляют большое количество кислорода. Это искажает результат. Чтобы снизить воздействие этого негативного фактора, требуется быстрый непрерывный поток жидкости, чтобы обеспечить постоянный контакт свежих образцов с электродами, что не всегда возможно.
Кроме того, не защищенный платиновый электрод, не достаточно селективен. В реакциях могут принимать участие клеточные белки в тканях и другие нецелевые компоненты.

Отметим, что электрод Кларка относят к так называемым биосенсорам.

Чтобы устранить указанные недостатки, были предложены непроводящие мембраны, таким образом оба электрода помещались в изолированную стеклянную трубку.
Непроводящие мембраны, такие как полиэтилен, политетрафторэтилен (тефлон) или целлофан, являются полупроницаемыми. Они позволяют преимущественно кислороду и другим проницаемым молекулам в тестируемом образце проходить через мембрану.

• Следовательно, мембрана служит барьером, препятствующим проникновению нецелевых молекул к катоду.
• В результате исключаются нецелевые реакции на поверхности платинового катода, уменьшаются погрешности измерения.
• В то же время добавление непроводящих мембран также захватывает молекулы кислорода на катоде после того, как они проходят через мембрану. Таким образом, снижается диффузия кислорода, что повышает точность измерения.