离子选择性电极分类及原理解析课件.ppt

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1、第五章电位分析法仪器分析课程讲义第四节、离子选择性电极一、离子选择性电极的定义及分类二、离子选择性电极的原理与结构一、离子选择性电极定义及分类又称膜电极。特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。敏感元件：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等构成。膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。将膜电极和参比电极一起插到被测溶液，则电池结构为:外参比电极‖被测溶液(ai未知)∣内充溶液(ai一定)∣内参比电极（敏感膜）内、外参比电极的电位值固定，且内充溶液中离子的活度也一定，则电池电动势为：对阳离子取正号；对阴离子K后取负号。离子选择性电极的分类离子选择性电极(又称膜电极)。1976年IUPAC基

2、于膜的特征，推荐将其分为以下几类：原电极（primaryelectrodes）晶体膜电极（crystallinemembraneelectrodes）均相膜电极（homogeneousmembraneelectrodes）非均相膜电极(heterogeneousmembraneelectrodes)非晶体膜电极（crystallinemembraneelectrodes）刚性基质电极（rigidmatrixelectrodes）流动载体电极(electrodeswithamobilecarrier)敏化电极（sensitizedelectrodes）气敏电极（gassensingelect

3、rodes）酶电极（enzymeelectrodes）二、离子选择性电极的结构与原理1.晶体膜电极（氟电极）2.玻璃膜（非晶体膜）电极——刚性基质电极3.活动载体膜电极（液膜电极）4.敏化电极（气敏电极、酶电极、组织电极）1.晶体膜电极（氟电极）结构：右图敏感膜：(氟化镧单晶)掺有EuF2的LaF3单晶切片；内参比电极：Ag-AgCl电极(管内)。内参比溶液：0.1mol/L的NaCl和0.1mol/L的NaF混合溶液（F-用来控制膜内表面的电位，Cl-用以固定内参比电极的电位）。LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F-可以移入晶格邻近的空穴而导电。离子的大小、形状和电荷决定其是否能够进入晶

4、体膜内。当氟电极插入到F-溶液中时，F-在晶体膜表面进行交换。25℃时：E膜==K-0.059lgaF-=K+0.059pF原理:具有较高的选择性，需要在pH5～6之间使用。pH高时，溶液中的OH-与氟化镧晶体膜中的F-交换。pH较低时，溶液中的F-生成HF。2.玻璃膜（非晶体膜）电极——刚性基质电极非晶体膜电极，玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子响应的玻璃电极。例：H+,Na+,K+,Li+等选择性电极。E膜=K´+0.059lga3.活动载体膜电极(液膜电极)钙电极：内参比溶液为含Ca2+水溶液。内外管之间装0.1mol/L二癸基磷酸钙(液体离子交换剂)的苯基磷酸二辛酯溶液。极易扩散进

5、入微孔膜，但不溶于水，故不能进入试液溶液。二癸基磷酸根可以在液膜-试液两相界面间传递钙离子，直至达到平衡。由于Ca2+在水相（试液和内参比溶液）中的活度与有机相中的活度差异，在两相之间产生相界电位。液膜两面发生离子交换反应：内液Ca2+膜外液Ca2+E膜=K´+0.059lgaCa2+钙电极适宜的pH范围是5～11，可测出10-5mol/L的Ca2+。液膜电极应用一览表4.敏化电极敏化电极是指气敏电极、酶电极、细菌电极及生物电极等。（1）气敏氨电极参比电极：Ag—AgCl电极参比液：0.1mol/LNH4Cl溶液指示电极：平头型pH玻璃电极透气膜具有疏水性，中间电解液在玻璃膜与透气膜之间形

6、成一层薄膜。样品中的待测气体可以扩散通过透气膜，在中间电解液薄膜层中建立平衡，从而改变电极敏感膜表面的离子活度，建立起与被测气体分压成正比的电极点位。NH3+H2ONH4++OH-E=K-0.059lgaNH3气敏电极也被称为：探头、探测器、传感器。气敏电极一览表（2）酶电极基于界面酶催化化学反应的敏化电极；酶特性：酶是具有特殊生物活性的催化剂，对反应的选择性强，催化效率高，可使反应在常温、常压下进行；离子选择性电极检测的常见的酶催化产物：CO2，NH3，NH4+，CN-，F-，S2-，I-，NO2-葡萄糖+O2+H2O────→葡萄糖酸+H2O2氧电极检测CO(NH2)2+H2O──→2

7、NH3+CO2葡萄糖氧化酶氨电极检测尿酶组织电极的酶源与测定对象一览表三、离子选择性电极的测量方法1、标准曲线法分别测定各溶液的电位值，并绘制E-lgci关系曲线。注意：离子活度系数保持不变时，膜电位才与logci呈线性关系。Elgci用待测离子的纯物质配制一系列不同浓度的标准溶液，2、标准加入法设某一试液体积为V0，其待测离子的浓度为cx，往试液中准确加入一小体积Vs(大约为V0的1/100)的用待测离子的纯物质配制的