مقدمة عن الأقطاب الغشائية الأيونية الانتقائية
Introduction of Ion Selective Membrane Electrodes
تمهيد
تعرف أقطاب الانتقاء الأيوني بأنها متحسسات كهروتحليلية تولد جهداً كهربائياً في محاليل ايوناتها نسبة إلى قطب مرجع مناسب ويتناسب هذا الجهد طردياً مع تركيز الايون المراد تقديره في المحلول, وتتكون الأغشية الانتقائية الأيونية اما من محاليل سائلة موصلة أو صلبة أو زجاجية , بدأ تطور هذه الأقطاب من قبل العالم Cremer إذ وجد بأن الغشاء الزجاجي الرقيق يفصل كلا قطبي الخلية الكلفانية والذي يجعل القوة الحركية الكهربائية (EMF) لهذه الخلية معتمدة على تركيز ايونات الهيدروجين , وبعد ثلاث سنوات اكتشف القطب الزجاجي ومنذ ذلك الوقت أصبح أداة شائعة في المختبرات التحليلية , وفي الثلاثينات تطور مفهوم الجهد المتكون خلال الغشاء الزجاجي الموجود بين تركيزين مختلفين من أيونات الهيدروجين يلي ذلك اكتشاف الأقطاب الصلبة , ذوات الأغشية غير المتجانسة لاسيما عند اكتشاف قطب الفلور الانتقائي , وفي نهاية الستينيات برز استعمال الأقطاب الانتقائية السائلة وكانت ايونات الكالسيوم أول الايونات المقاسة .
ونتيجة للتطور والاتساع في ميدان الأقطاب الانتقائية فأن انواعاً متعددة من الايونات في الوقت الحاضر يمكن تعيين كميتها بوساطة الأقطاب الانتقائية المصنعة.
تصنيف الأقطاب الانتقائية Classification of Selective Electrodes
تصنف الأقطاب الغشائية الانتقائية اعتماداً على الطبيعة الفيزيائية والكيميائية للمادة الفعالة التي يصنع منها القطب , كما ان تركيب الأقطاب يختلف من نوع إلى آخر إلا ان جميعها لها آلية العمل وطريقة القياس نفسها, يمكن تصنيف هذه الأقطاب أساسا إلى صنفين رئيسين:
الأقطاب الانتقائية الأيونية
Ion Selective Electrodes
تتميز هذه الأقطاب باستجابتها للتغيرات في فعالية الصنف المراد قياسه , يعتمد هذا النوع من الأقطاب على تركيز أو فعالية ايون دون غيره وقد أصبح استعمالها بشكل روتيني ولها فوائد متعددة وأخذت أشكال وطرائق مختلفة في التصنيع حيث دخلت في استخدامات متعددة منها الطبية والصيدلانية والزراعية وعلى مدى أكثر من ثلاثة عقود أجريت العديد من البحوث التي تتعلق بهذه الأقطاب ويمكن تصنيفها إلى :
A- أقطاب الأغشية غير البلورية
Non-Crystalline Membrane Electrodes
وهي على أنواع :
1- أقطاب الأغشية الزجاجيةGlass Membrane Electrodes
يكون الغشاء المتحسس عبارة عن غشاء زجاجي رقيق جداً ويستعمل لتقدير أيونات مثل : H+ ,+K, Na+ ,+NH4 , Fe3+,+2Cu .
2-أقطاب الأغشية السائلة Liquid Membrane Electrodes
ان المادة الفعالة في هذه الأقطاب هي بشكل سائل وذلك بإذابتها في مذيب مناسب , مثال على هذا النوع المبادل الأيوني السائل ( Liquid ion exchanger )لأيون Ca+2 .
3- أقطاب أغشية بوليمرية ساكنة الايونات
Polymer Immobilized Ionphor Membrane
يكون المبادل الأيوني في هذه الأقطاب ساكناً في نظام مثل بولي فينايل كلوريد (PVC) كمثال على هذا وأقطاب تقدير أيونات NO3-1, Ca+2 .
B- أقطاب الأغشية البلورية
Crystalline Membrane Electrodes
ان تركيب هذه الأقطاب يدخل فيه أملاح شحيحة الذوبان وهي على نوعين :
1- أحادية البلورة CrystalSingle : وتكون على شكل مسحوق مضغوط من الملح اللاعضوي ,ومثال عليها بلورة LaF3 ويستعمل القطب لتقدير ايون الفلوريد .
2- متعددة البلورة Poly crystal : وتكون على شكل من مزيج من الأملاح مثل أقطاب الكبريتيد (Ag2S + CuS) الخاص بتقدير ايوني الفضة والكبريت .
النوع الثانى هو
أقطاب انتقائية للجزيئات Molecular Selective Electrodes
وتكون على نوعين :
A- مجسات متحسسة للغازات Gas Sensing Probes
تكون هذه الأقطاب حساسة وانتقائية لتعيين الغازات الذائبة مثل : الامونيا وثنائي اوكسيد الكاربون , وثنائي اوكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين, ويتطلب القياس بوساطة هذه الأقطاب تثبيت درجة الحرارة والضغط التنافذي وضبط الدالة الحامضية والشدة الأيونية .
B- أقطاب الانزيمات Enzyme Electrodes
يعمل الانزيم في هذه الأقطاب حالة وسطية بين المواد غير الأيونية و ISE لتكوين الايونات الناتجة من التفاعلات , ومن أمثلة هذه الأقطاب قطب غشاء اليوريز إذ يستعمل الانزيم Urease enzyme في تحليل اليوريا وفقاً للتفاعل الآتي :
NH2CONH2 + H2O Urease Enzyme 2NH3 + CO2
إذ يغمر القطب في محلول اليوريا التي تنتشر في طبقة الجل الموجودة في الغشاء الحساس لليوريا , اما الانزيم سيحلل اليوريا مكوناً ايونات NH4+ التي تؤدي إلى حدوث تغير في الجهد عند حوالي 30-60 ثانية , وتعد هذه الأقطاب مهمة في المجالات الطبية وفي الكيمياء الحياتية .
تصميم خلية القطب الانتقائي Ion selective cell Design
تتشابه جميع أنواع خلايا الأقطاب الغشائية بصورة عامة في التركيب وتصمم خلية القطب الانتقائي الأيوني على أساس الخلايا الالكتروليتية نفسها بشرط ان يكون التيار المار في الخلية مساوياً إلى الصفر , ويمكن تمثيلها بالمخطط الآتي .
Hg/Hg2Cl2 // KCl Sat. // Test Solution // glass // HCl 0.1M // Ag / AgCl
الأساس النظري لقياس جهد القطب الانتقائي
Basic theory of ISE potential measurement
ان الغشاء الانتقائي للايون قيد الدراسة هو الجزء الأساسي للخلية الكهروكيميائية واختلاف الجهد الناشئ بين جانبي الغشاء يقاس بوساطة جهد الخلية .
يتكون القطب الانتقائي الأيوني من غشاء يكون في حالة تماس من إحدى جهتيه مع محلول يحتوي على ايونات يستجيب إليها القطب , كما يحتوي على قطب مرجعي داخلي , اما الجهة الثانية من الغشاء فانه بتماس مع المحلول المراد تقدير تركيزه .
أقطاب أغشية pvc
PVC- Membrane Electrode
نتيجة للتطور والتقدم الذي حصل في موضوع أقطاب الأغشية السائلة فقد أمكن تصنيع غشاء بوليمري يمتلك مواصفات تحسس عالية للكالسيوم أساسه مادة بولي فينايل كلوريد (PVC), وهذا بدوره أدى إلى الكثير من الدراسات والبحوث التي تم فيها تحضير العديد من الأقطاب التي يستعمل فيها PVC مادة ساندة , ولما كانت هذه المادة صلبة فأنها تذوب في مذيب وسيط Solvent mediator وهي المادة الملدنة Plasticizer , ان المادة الملدنة المستعملة للأقطاب الغشائية تعمل على خفض درجة حرارة الانتقال الزجاجي والتي هي أقل من 81 درجة مئوي في مادة PVC مما ينتج عنه أغشية متجانسة ومرنة homogenous and flexible film مع استقرارية ميكانيكية , ولهذا السبب فأن أقطاب الأغشية السائلة المعتمدة على PVC أعطت استجابة أفضل مقارنة بأقطاب مكونة من أغشية أخرى .
ان لاختيار المادة الملدنة تأثيرا كبيراً في خواص القطب كالاستجابة والانحدار والمدى الخطي والانتقائية .
بعد الإذابة لمادة الـ PVC في الملدن يضاف إلى الخليط المتكون نسبة محسوبة من المادة الفعالة التي تكون ناقلة للأيون Ionphor , وهنالك نوعان من المواد الناقلة أما ان تكون مشحونة Charged أو تكون متعادلة Neutral وكلاهما قد يكونان بشكل مواد بسيطة أو مركبات معقدة .
ان الطور السائل الذي يحتوي المادة الفعالة يجب ان يكون غير قابل للامتزاج بالماء أو بالمحلول المراد قياسه ولكي يكون الغشاء ذي خصائص انتقائية يجب ان تتوافر في الخصائص الآتية :
1. ان يمتلك الغشاء خاصية التبادل الأيوني .
2. ان يكون الغشاء من النوع الكاره للماء Hydrophobic .
3. ان يكون ارتباط المادة الفعالة مع الايون غير مقيد بدرجة كبيرة كي تسمح بالتبادل الأيوني الانتقائي .
4. ان يخضع للاستجابة النرنستية .
بالإضافة إلى مادة الـ PVC هنالك مواد بوليمرية مشابهة تصلح ان تكون بوليمرات لصناعة الأغشية , مثل : بولي يوريثان ((Polyurethane, PU , والسليكون المطاطي Silicone Rubber)) إذ يمتلكان درجة انتقال زجاجي واطئة , أما الأغشية المصنعة من البولي مثيل ميثا اكريلات Polymethyl methacrylate)) والبولي ستارين فهي اقل نجاحاً لأن لها درجات انتقال زجاجية عالية , في حين تعد الأغشية المصنعة من خلات السليلوز (Cellulose Acetate) أو سليلوز الاثيل (Ethyl Cellulose) أو بولي فنيل الكحول (Poly Vinyl Alcohol) غير ناجحة غالباً بسبب طابعها المحب للماء وهذا يؤدي إلى ذوبانها بسرعة أو تلفها .
خصائص القطب الانتقائي Characterization of ISE
تتلخص خصائص القطب الانتقائي بما يأتي :
الانتقائية ومعامل الانتقائية
Selectivity and Selectivity Coefficient
تعد الانتقائية من العوامل الرئيسة والضرورية لإعطاء معلومات كافية حول تأثير التداخلات الحاصلة عند قياس استجابة القطب الانتقائي , ان الانتقائية لايون معين تعني قدرة القطب على تمييز ذلك الايون من بين أصناف الايونات الأخرى المختلفة في المحلول , وان القطب المثالي هو القطب الذي لا تتأثر استجابته الجهدية بوجود الأصناف الأيونية للعناصر الأخرى .
أما معامل الانتقائية هو قدرة القطب الانتقائي على التحسس والتمييز الدقيق لصفات الايون المراد تقديره عن الايونات الأخرى وتمييز بعضها عن البعض الاخر ويمكن حساب معامل الانتقائية K من معادلة Nicolsky-Eisnman .
اذا كانت قيمة معامل الانتقائية اقل من واحد هذا يعني أن القطب الانتقائي ذو استجابة عالية للأيون الأساس ( i ) ، وعندما تكون قيمته اكبر من واحد تكون استجابة القطب الانتقائي للأيون المتداخل ( j ) اكبر مما للأيون الأساس ( i ). ويمكن قياس معامل الانتقائية بإحدى الطرق الآتية :
أولاً: طريقة المحاليل المنفصلة SSM)) ٍ Separate solution method
يقاس جهد القطب قيد الدراسة أولاً للمحلول الحاوي على الايون الأساس ( i ) بدون وجود الايون المتداخل ( j ). ثم يقاس جهده للمحلول الحاوي على الايون المتداخل ( j ) دون وجود الايون الأساس ( i ) . فيكون معامل الانتقائية عند جهد ثابت
ثانياً : طريقة المحاليل الممزوجة Mixed solution methods
وتقسم إلى :
A- طريقة المتداخلات الثابتة FIM Fixed interference method
في هذه الطريقة يقاس الجهد لمحاليل ثابتة الفعالية للأيون المتداخل aj مع فعالية متغيرة للأيون الابتدائي ai , يرسم قيم الجهد مقابل لوغاريتم الفعالية للايون الابتدائي , وتقاطع المستقيم يشير إلى فعالية الايون الابتدائي ai
B – طريقة المحاليل الثنائية TSM Two solution method
تتضمن هذه الطريقة قياس جهد المحلول الأساسEi , ولمحلول المزيج يحتوي على الايون الأساس والايون المتداخلEi+j
C – طريقة المتداخل المتغير CIM Changed interference method
يتم في هذه الطريقة قياس جهد القطب لمجموعة من المحاليل ذات
تركيز ثابت من الايون الأساسai والتي يضاف لها تراكيز مختلفة من الايون المتداخلaj .
ثالثاً : طريقة التوافق الجهدي MPMMatched potential method
ان هذه الطريقة لا تعتمد على معادلة Nicolsky-Eisnman , وان معامل الانتقائية في هذه الطريقة يعرف بأنه النسبة بين فعالية الايون الابتدائي i إلى فعالية الايون المتداخل j , والتي تعطي التغير في الجهد نفسه تحت الظروف نفسها .
يضاف في البداية تركيز معين ذو فعالية ai* من محلول الايون الابتدائي إلى محلول مرجع يحتوي على فعالية ثابتة ai من الايون الابتدائي, ويسجل عندها التغير في قيمة الجهد rE , ويضاف الايون المتداخل ويسجل rE .
ومن ميزات هذه الطريقة :
1. إمكانية استخدامها عندما لا تتساوى الشحنات للايون الابتدائي والايون المتداخل.
2. يمكن تطبيق هذه الطريقة في حالة كون القطب لا يظهر ميله القيمة النرنستية Non-Nernstian .
الميل Slope
بعد الحصول على منحني المعايرة ورسم استجابة القطب ( جهد القطب بالملي فولت ) مع لوغاريتم الفعالية أو تركيز الايون قيد الدراسة , فأن الميل النرنستي النظري يساوي 59.15 mV/decade للأيون أحادي الشحنة (monovalent) و 29.58 mV/decade للأيون ثنائي الشحنة (divalent) و mV/decade19.7 للأيون ثلاثي الشحنة وعملياً يكون الانحداراقل أو أكثر من هذه القيم وذلك لعدم إمكانية الحصول على الظروف المثلى وبمرور الوقت يقل الانحدار بسبب تلوث القطب ( دليل على انتهاء عمر القطب ) .
المدى الخطي Linear Range
هو الجزء الخطي من منحني المعايرة ويحصل الانحراف عن العلاقة الخطية في التراكيز الواطئة لأنواع الأقطاب كافة بسبب التخفيف العالي وذلك لنضوح المادة الفعالة (المعقد) من غشاء المحلول , وان منحنيات القياسات الجهدية يمكن ان تسلك سلوكاً نيرنيستياً إذا كان الانحراف لا يزيد عن ±2ملي فولت عن القيمة النظرية للجهد .
زمن الاستجابة Response Time
عُرِّفَ زمن الاستجابة حسب نظام المنظمة الدولية للكيمياء الصرفة والتطبيقية IUPAC بأنه المدة الزمنية اللازمة لوصول القطب إلى الحالة المستقرة بحدود تغير في الجهد مساوٍ إلى ±1ملي فولت من لحظة تماس الأقطاب ( العامل والمرجع ) للمحلول المراد تقديره , وهناك عوامل عديدة تؤثر على زمن الاستجابة تتضمن نوع الغشاء , وتركيز المحلول القياسي , وسرعة التحريك للمحلول المقاس , ودرجة الحرارة.
ويقاس زمن الاستجابة بطريقتين الأولى هي طريقة الغمر والتي تتضمن قياس الزمن اللازم لوصول القطب إلى جهد ثابت بعد غمره في محلول ايوناته , اما الطريقة الثانية فهي طريقة الحقن وتتضمن التغيير السريع في تركيز الايون المقيس وذلك بحقن الأنموذج بمحلول عالي التركيز مع التحريك المستمرحتى ثبات الجهد .
حد الكشف Detection Limit
حسب النظام العالمي للكيمياء التطبيقية والصرفة IUPAC يعرف حد الكشف أو حد التحسس على انه أقل تركيز للأيونات التي يمكن ان يتحسسها القطب , يمكن حساب حد الكشف من منحني المعايرة وذلك باستخراج نقطة التقاطع الحاصل بين امتداد جهد نيرنست والجهد المستمر (Non-Nernstian) إذ يمكن حسابه بدرجة حرارة 25°م , ومن الجدير بالذكر ان من أهم الشروط الواجب توفرها للحصول على حدود الكشف الواطئة هي بتخفيض تدفقات الايونات عبر الغشاء ويتم ذلك باختيار المحلول الداخلي المناسب في تركيبه , عموما تقاس حساسية الأقطاب بمدى حدود التراكيز التي يمكن ان يقيسها القطب وفقاً لمعادلة نيرنست , ومن العوامل التي تؤثر في حد الكشف هي نقاوة المذيب المستخدم ووجود الايونات المتداخلة ولمعرفة حد الكشف بصورة دقيقة فلابد من معرفة نسبة تركيز الايونات المتداخلة في الايونات المراد قياسها ونقاوة المحاليل القياسية المستعملة في منحني المعايرة .
الاستقرارية وعمر القطب Stability and Life time of ISE
يعد التناقص في الميل النرنستي بمرور الزمن عن الميل النرنستي للمعايرة الأولى دليلاً على القرب من انتهاء صلاحية القطب , والسبب هو تسرب محتويات الغشاء من الطبقة البوليمرية ويحسب من خلال تكرار المعايرة للقطب كل يومين أو ثلاثة مع ملاحظة هذا التناقص مما يؤدي إلى انحراف موجب أو سالب في الاستجابة وقيمة الانحدار حسب نوع القطب فمثلاً يحصل انحراف موجب لأقطاب مبادل النترات بعد احد عشر اسبوعاً , والانحراف السالب لأقطاب اليورانيل بعد شهر واحد فقط , عموماً يكون عمر القطب الانتقائي ذا الأغشية السائلة من أيام إلى أشهر متعددة , اما الأقطاب الانتقائية الصلبة فيكون عمرها الزمني أطول ( عدة أشهر أو أكثر).
منحني المعايرة Calibration Curve
يمكن رسم منحني المعايرة للقطب من رسم جهد الخلية مقاساً بالملي فولت على المحور الصادي مع لوغاريتم الفعالية للايون المراد تقديره على المحور السيني , ويمكن الاستعاضة عن لوغاريتم فعالية الايون بلوغاريتم تركيز الايون عندما يكون معامل الفعالية ثابتاً , يجب ان يكون رسم العلاقة خطاً مستقيماً عند مستوى استجابة القطب ويحصل الانحراف عن العلاقة في التراكيز الواطئة لأنواع الأقطاب كافة لأسباب عدة منها التخفيف العالي وكذلك نضوح المادة الفعالة من الغشاء إلى المحلول.
الطرائق التحليلية باستخدام أقطاب الانتقاء الأيوني
Analytical Methods By ISE
الطريقة المباشرة Direct Method
يستخدم في هذه التقنية منحني المعايرة في طريقة التقدير وذلك بغمر القطب في المحاليل القياسية مع قطب المرجع ويسجل الجهد الناتج للخلية عند كل تركيز يرسم على المحور الصادي مقابل لوغاريتم التركيز على المحور السيني ويرسم منحني ومنه يتم استخراج تركيز المجهول مباشرة , وبرغم ما تمتاز به هذه التقنية من البساطة والسرعة وإمكانية تطبيقها على مدى واسع من التراكيز لمحلول الأنموذج إلا انها تتأثر بوجود الايونات المتداخلة كما تقل دقة التقدير بزيادة شحنة ايون الأنموذج .
طريقة الإضافات القياسية Standard Addition Method
تتضمن الطريقة إضافة محاليل قياسية معلومة التركيز وبكميات قليلة إلى النموذج المراد تقدير تركيزه حيث يكون الجهد المقاس قبل الإضافة حسب المعادلة الآتية :
………… (1-11) E1= Eo ± S log C
C :تركيز الايون المراد تقديره.
E1 : جهد الخلية قبل الإضافة.
Eo : الجهد القياسي
S: يمثل ميل منحني المعايرة للنموذج المراد تقديره
ويكون الجهد المقاس بعد الإضافة كالآتي :
……………(1-12) E2= Eo ± S log (C+X)
X: الزيادة في تركيز الايون.
E2: جهد الخلية بعد الإضافة.
وبطرح المعادلة (1-11) من (1-12) نحصل على المعادلة الآتية :
E2-E1 = ± S log …................(1-13)
وبترتيب المعادلة نحصل على:
C = ………..…………………..(1-14)
وباستخدام طريقة الإضافات القياسية بصورة أدق يجب إضافة المحلول القياسي مرات عديدة وقياس الجهد في كل حالة .
وبإهمال تأثير التخفيف نتيجة إضافة المحلول القياسي الذي تركيزهX وحجمه Vs بالمللتر إلى الأنموذج الذي تركيزهCوحجمهV فالمعادلة تصبح :
( Ecell) = Eo ± S log ……..……..(1-15)
X : تركيز المحلول القياسي المضاف
Vs : حجم المحلول القياسي المضاف
C : تركيز الأنموذج
V : حجم الأنموذج
وبقسمة المعادلة على S واخذ عكس اللوغاريتم ينتج :
Antilog [rE/S] = …..…. (1-15)
إذ ان Vs يتناسب طردياً مع antilog [rE/S] وعند رسم الاخير مقابلVs نحصل على خط مستقيم وبمد الخط على استقامته باتجاه المحور السيني فانه يتقاطع معه ويعطي تركيز الأنموذج المراد تقديره , ان نقطة تقاطع المستقيم مع المحور السيني تعني ان القيمة antilog [rE/S] تكون مساوية إلى الصفر وعليه تصبح المعادلة:
C+ (Vs X/V) = 0
C= - Vs X/ V
C V = -Vs X ……………….. ( 1-16)
إن هذه الطريقة هي أكثر دقة من الطريقة المباشرة في تحليل النماذج المعقدة حيث أن معامل الانتقائية يبقى ثابتا لا يتأثر بوجود الايونات المتداخلة على أن تكون وحدات الـ C وX متشابهة إما بوحدات الجزء من المليونأو بوحدات المول. لتر-1 .
طريقة التسحيح الجهدي Potentiometric Titration Method
يتم تسحيح محلول المادة التي يراد تعيينها مع مسحح مناسب ((Titrant وعندها يتغير جهد القطب الانتقائي بسبب استمرار التناقص في تركيز ذلك الايون في المحلول , يتغير الجهد قليلاً عند بداية التسحيح ولكن يصبح الجهد كبيراً عند نقطة التكافؤ مقابل الكمية المضافة من المادة المسححة مما يؤدي إلى حدوث تغيير في جهد القطب الانتقائي , ويتم التعرف على نقطة النهاية من خلال معرفة حجم المحلول المضاف ( المسحح) عند النقطة التي يكون معدل التغيير في الجهد يبلغ نهايته العظمى . وتعين نقطة التكافؤ بسهولة إذا كان ميل المنحني حاداً وذلك بتنصيف الجزء المستقيم من المنحني ويستفاد من طريقة التسحيح الجهدي في معايرة المحاليل غير الملونة .
تطبيقات الأقطاب الانتقائية الأيونية Applications of ISEs
تم قياس وتقدير العديد من الايونات الموجودة وفي مختلف المجالات تتضمن الآتي :
1. الصناعات الغذائية .
يعتبر من المجالات ذات الأهمية الكبرى لما له من تأثير على صحة الإنسان فقد تم استعمال أقطاب انتقائية في قياس المواد الحافظة في اللحوم , وقياس البوتاسيوم في العصائر والنبيذ وصناعة اللبان وقياس الأملاح في اللحوم والسمك وقياس الفلوريد في مياه الشرب والمياه المعدنية وقياس الكالسيوم والنترات في الحليب ومنتجات الألبان والبيرة .
2. المجال الصناعي .
استخدمت الأقطاب الانتقائية في تعيين الكبريت في عجينة الورق , وكذلك في عملية الطلاء الكهربائي لتعيين الفلوريد والكلوريد في حمام الطلاء .
3. المجال الزراعي .
استعملت الأقطاب الانتقائية في تعيين النترات والكالسيوم في المياه وقياس المواد المضافة في أغذية الحيوانات وتحليل العناصر في المواد النباتية مثل اليود ( والبوتاسيوم والفلور .
4. المختبرات الحيوية والتحليلات السريرية .
يعتبر استخدام الأقطاب الانتقائية في المجال الطبي والتحليلات السريرية من أهم المجالات, ومن أمثلة ذلك تحليل الليثيوم في مصل دم المرضى المعالجين من أمراض الكآبة النفسية وقياس pH الدم أو البلازما وفي قياس هيموغلوبين الدم وفي قياس مضادات الأجسام (Antibodies) وفي قياس ايونات الصوديوم والبوتاسيوم والكلوريد في مصل دم الأرانب باستخدام الطريقة الجهدية المباشرة , كما تم تصنيع قطب الهيبارين الانتقائي لتقدير الهيبارين (Heparin) في الدم .
5.صناعة المنظفات .
تستخدم كذلك الأقطاب الانتقائية في مجال المنظفات حيث تستعمل في دراسة تأثير الكالسيوم والباريوم وعسرة المياه والفلوريد في نوعية المياه على صناعة المنظفات .
6. المجالات الدوائية .
ازداد استعمال تقنية الأقطاب الانتقائية في مجال تقدير المواد الدوائية وأصبح امراً شائعاً لما تمتاز به هذه التقنية من سرعة وإمكانية في تقدير المواد مباشرة ولا تحتاج إلى تحضيرات مسبقة , وتعطي نتائج مقبولة وذات دقة عالية .
موضوع: الأقطاب الغشائية الأيونية الانتقائية ( Ion Selective Electrode ) 
