Étude et modélisation d'électrodes à membrane polymère indicatrices d'ion. Application à la détection des tensioactifs ioniques

The work carried out during this study concerns the study and modelling of polymer membrane electrodes indicating potassium ions and ionic surfactants. Ion selective electrodes (ise) represent an important part of the world of chemical sensors. However, these still subject to imperfections whose origin is poorly known. In order to study the mechanism of functioning of ise, and to determine the origin of the deviation from the law of nernst two complementary approaches are envisaged. A thermodynamic study by potentiometric measurements that gives a global answer of the selective electrode and a kinetic study by electrochemical impedance measurements that allows to study more specifically the behaviour of the selective membrane. Theoretically, a model of phase potential has been developed in the stationary state in order to determine the operating limits of an ise. A kinetic model was used to calculate the overall electrochemical impedance of an ion-selective membrane. Simulations were carried out from these models in order to compare experimental and theoretical results. By correlating the results obtained by potentiometric and electrochemical impedance measurements, it is shown that the deviation of the potentiometric response from the nernst law is related to the ion transfer phenomenes at the membrane/solution interface and to the diffusion of species in the membraneLe travail réalisé au cours de cette thèse porte sur l’étude et la modélisation d’électrodes à membrane polymère indicatrices des ions potassium et de tensioactifs ioniques. Les électrodes sélectives aux ions (ise) représentent une part importante dans le monde des capteurs chimiques. Cependant, celles-ci encore sujettes à des imperfections dont l'origine est mal connue. Afin d’étudier le mécanisme de fonctionnement des ise, et de déterminer l'origine de la déviation par rapport a la loi de Nernst deux approches complémentaires sont envisagées. Une étude thermodynamique par mesures potentiométriques qui donne une réponse globale de l’électrode sélective et une étude cinétique par mesures d’impédance électrochimique qui permet d’étudier plus particulièrement le comportement de la membrane sélective. D'un point de vue théorique un modèle de potentiel de phase a été développe à l’état stationnaire afin de déterminer les limites de fonctionnement d'une ise. Un modèle cinétique a permis de calculer l’impédance électrochimique globale d'une membrane sélective aux ions. Des simulations ont été effectuées à partir de ces modèles afin de comparer les résultats expérimentaux et théoriques. En corrélant les résultats obtenus par mesures potentiométriques et par mesures d’impédance électrochimique, on montre que la déviation de la réponse potentiométrique par rapport a la loi de Nernst est liée aux phénomènes de transfert ionique à l'interface membrane/solution et à la diffusion des espèces dans la membrane