Elettrodi

Se prevale l’ossidazione: il metallo allora si carica negativamente e la soluzione

elettrolitica assume carica positiva => doppio strato di cariche.

Se prevale la riduzione invece il metallo si carica positivamente e l’elettrolita

negativamente.

Allora cosa succede quando immergo in metallo in una soluzione elettrolitica

contenente gli stessi ioni è che la soluzione non mantiene più la neutralità di carica.

Dopo un breve periodo di transizione si raggiunge un equilibrio tra le due reazioni,

ovvero hanno stessa velocità -> potenziale di semi cella.

L’attività del metallo è pari a 1 perché è un solido quindi la sua concentrazione è

costante.

L’attività del catione in soluzione diluite è proporzionale alla sua concentrazione di

cationi.

Spesso le misure di bio potenziali sono differenziali quindi ho bisogno di più elettrodi.

Quando sono in condizioni di riposo, il potenziale semi celle è 0 solo se i due elettrodi

sono nelle stesse condizioni.

Come misuro il potenziale di semi cella? Mi servono due elettrodi.

Non lo posso allora conoscere in modo assoluto ma lo trovo come differenza.

Unico elettrodo di riferimento è l’elettrodo ad H, che avrà anch’esso un potenziale di

semi cella. Si considera però, in certe circostanze, il suo potenziale nullo e si misurano

tutti gli altri potenziali come differenza con questo valore misurato.

La misura del potenziale dell’elettrodo a idrogeno:

Quello che misuro in questo caso è il potenziale dell’elettrodo C in condizioni standard

in soluzione acida con attività unitaria.

Si usa un elettrodo al Platino perché è quasi inerte, cioè non prende parte alle reazioni

di ossidazione o riduzione. L’H subisce le reazioni (es. dell’ossidazione quando si

trasforma in 2H). si raggiunge l’equilibrio e si può leggere il potenziale di contatto

nell’elettrodo di riferimento C.

Alcuni esempi:

Il ponte salino nell’immagine permette una migrazione molto lenta di ioni tra una cella

e l’altra, non incidendo quindi sulla reazione locale. Mantiene separate le reazioni e

una non influisce sull’altra.

Un esempio di utilizzo è la PILA DI DANIELL:

Il ponte salito è permeabile a ioni e acqua per permettere le due reazioni. Nel chiudere

il circuito la corrente circola dallo zinco al rame.

Lo zinco è l’anodo e il rame è il catodo.

Dallo zinco prevale l’ossidazione, dal rame la riduzione.

In questo modo si genera una differenza di potenziale -> potenziale di semi cella del

catodo – potenziale di semi cella dell’anodo.

TIPI DI ELETTRODI

Vediamo due tipologie, a seconda dalla polarizzazione:

Rappresentai da una capacità. Tendono difficilmente a dissolversi o ossidarsi. Non c’è

un passaggio di carica netta a livello dell’interfaccia.

Sono rappresentati da una resistenza, che idealmente è nulla (AgCl = cloruro di

argento). Sono attraversati da un corrente che scorre e passa liberalmente proprio in

quanto la resistenza è quasi nulla, idealmente 0. Sono allora elettrodi molto stabili.

Abbiamo un materiale metallico in Ag (area bianca) + strato superficiale di Ag+Cl-,

caratterizzato da una scarsa solubilità (tende poco a dissolversi in acqua).

Abbiamo poi un cavo isolato connesso. Ricopro poi con una soluzione elettrolitica ricca

di Cl- e satura di AgCl in modo che tenda ancor meno a dissolversi.

Avvengono due reazioni, le quali possono avvenire in entrambe le direzioni:

Ks è un valore molto basso. Non possono esserci differenze ma deve rimanere

un’attività costante.

Quindi è un modello di elettrodo non polarizzante, cioè non avvengono alterazioni ->

molto usato in applicazioni biomediche.

Doppio strato = doppio strato di carica all’interfaccio elettrodo – elettrolita.

Cd e Rd non sono allora costanti.

Per basse frequenze, l’impedenza avrà un guadagno pari a 20log (Rd+Rs), mentre per

frequenze elevate sarà di 20 log (Rs).

Rd >> Rs quindi nel parallelo prevale Rs -> Zero si trova a 1/Cd Rs.

Il polo invece a/ Rd Cd.

La pulsazione del polo sarà allora minore di quella dello zero.

Io voglio stare in una zona piatta (impedenza approssimabile a un valore costante =

linea retta) e possibilmente quando il guadagno è maggiore (20log (Rd+Rs)).

Esistono vari elettrodi a seconda dalla profondità della misura che devo effettuare. Più

penetro (quindi più sono selettivo), più sarò invasivo. Ago e filo sono elettrodi di

profondità, mentre quelli superficiali sono solo superficiali. Non sono invasivi ma

possono misurare solo l’attività globale di un muscolo superficiale.

Gli ELETTRODI AD AGO:

Permettono di separare i potenziali d’azione generati dalle diverse unità motorie.

Immergo l’ago nel muscolo e vado a misurare il potenziale. Quelli multipolari hanno

più punti esposti.

Gli ELETTRODI A FILO:

Gli ELETTRODI SUPERFICIALI

Dobbiamo pensare a come è composta la pelle. è composta da 3 strati principali:

- Epidermide composta da3 strati: germinativo o basale (cellule nascono),

granuloso (cellule muoiono) e esterno (cellule morte)

- Derma

- Ipoderma o tessuto adiposo sottocutaneo

Il circuito equivalente dell’interfaccia elettrodo-pelle:

La pelle è considerata semi permeabile agli ioni. L’impedenza della pelle non è allora

costante ma dipende dalla frequenza del segnale a cui stiamo lavorando perché

dipende dalle resistenze.

Quando leggo il segnale elettromiografico, pulisco lo strato superficiale della pelle per

ridurre il potenziale Ese.

L’elemento tratteggiato invece rappresenta il comportamento delle ghiandole e dei

dotti sudoripari:

Spesso è un contributo trascurato, almeno che sto facendo misure di electro dermal

activity (es. sudorazione) o di conduttanza della pelle.