电位分析法-课件.ppt

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1、§1概述一、电位分析法及其分类1含义——在零电流条件下，以测定电池电动势或其变化为基础的电化学分析法。具体地讲，将一个电极电位与待测组分活度有定量关系的指示电极与另一个电极电位稳定不变的参比电极浸入待测试液中组成电化学池，用电极电位仪（pH计或离子计）在零电流条件下，测量所组成的电池电动势进行定量分析的方法。电化学池{测量对象电极{参比电极指示电极电位分析法指示电极的分类电位分析法指示电极的种类繁多，但大致可以分为两类：1.金属基指示电极——在电极上能发生电子交换的金属基指示电极（前面已做过介绍）2.离子选择性电极——在电极上不发生电子交换的离子选择性电极，也称为膜电极理想的指示电极

2、：快速、稳定、有选择性地响应被测离子，且重现性好、寿命长。3甘汞电极Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl-SCE:饱和甘汞电极1标准氢电极（SHE）2银-氯化银电极AgCl+e-=Ag+Cl-重现性好要求可逆性好－交换电流大稳定性高参比电极常用的参比电极2分类电位分析{直接电位法电位滴定法本章介绍的电位分析法是以离子选择电极（膜电极）作指示电极，即主要介绍离子选择电极电位分析法。二、离子选择电极特点及其应用1含义——离子选择电极(ion-selectiveelectrode,ISE)是指具有普遍实用价值、能选择性地测量某种离子活度的指示电极。2特点ISE是一种指示电极，对给定离子有N

3、ernst响应ISE电极电位不是由于电子交换所形成的，而是离子在膜与溶液两相界面上扩散的结果。ISE与金属基指示电极在基本原理上有本质区别3应用用于测定阴阳离子（包括碱金属离子及一价阴离子）、有机离子、生物物质，并用于气体分析适用的浓度范围宽医疗卫生部门、工业流程自动控制、环境监测等各种传感器微型及超微型电极用于单细胞等活体分析与化学平衡理论相结合测定有关常数§2离子选择电极电位法基本原理电位分析法的理论依据是能斯特公式，它是通过测量电池电动势进行定量分析。那么，ISE（离子选择电极，膜电极）的电极电位是多少？一、膜电位的产生1含义——膜的一侧或两侧与电解质溶液接触而产生的电位差，它

4、实质上是一种相间电位。2产生膜电位的产生是由于离子在溶液与膜相内的扩散产生的。扩散有自由扩散和非自由扩散两种，其产生的电位分别称扩散电位和界面电位(道南电位)。扩散电位C2>C1自由扩散，无强制性和选择性在ISE中，扩散电位是膜电位的组成部分，存在于膜相内部在两种不同离子或离子相同而活度不同的液/液界面或固体内部，由于离子扩散速度的不同造成的电位差，称为扩散电位。特点道南电位（界面电位）膜KCl1KCl2C2>C1扩散具有强制性和选择性在ISE中，道南电位是膜电位的组成部分，存在于膜与溶液两相界面上特点综上所述：膜电位是膜内扩散电位和膜与电解质溶液形成的内外界面的界面电位（道南电位）

5、的代数和。二、离子选择电极的作用原理（膜电极的电极电位数学表达式）1离子选择电极基本构造敏感膜（传感膜）—将待测离子活度转变成电位信号内导体系—将膜电位引出电极腔体系（电极杆）—固定敏感膜，常采用高绝缘的、化学稳定性好的玻璃或塑料制成带屏蔽的导线—将内导体系传输出的膜电位输送至仪器的输入端{内参比电极内参比溶液导线电极腔体内参比电极内参比溶液敏感膜2离子选择电极作用原理内参比液膜内表面膜相内部膜外表面外测试液α内αˊ内αˊ外α外Φ内，DΦ外，DΦ内，扩Φ外，扩敏感膜敏感膜内外表面与内外溶液两相界面上，均产生道南型相间电位膜相内部与膜内外两个表面的界面上均产生扩散电位，两者大小相等，方

6、向相反，相互抵消故Φ膜＝（Φ外，D－Φ内，D）＋（Φ外，扩－Φ内，扩）＝（Φ外，D－Φ内，D）设膜对MZ+产生响应时，(膜内外表面相同，k外,D=k内,Dα’外＝α’内)(k’由膜内界面上的相间电位和内外膜表面不完全相同的不对称电位决定)同理，膜对RZ-产生响应时，故对阴、阳离子产生响应时:3离子选择电极的电极电位(k由膜内界面上的相间电位、内外膜表面不完全相同的不对称电位和内参比电极电位决定)膜电位和膜电极的电极电位（ISE的电极电位）有不同的含义三、离子选择电极电位法基本原理K由膜内界面上的相间电位、内外膜表面不完全相同的不对称电位、内参比电极电位、外参比电极和液接电位决定§3离

7、子选择电极的类型及响应机理ISE原电极敏化电极pH玻璃电极pM玻璃电极非晶膜电极（玻璃电极）晶体膜电极非均相晶膜电极均相晶膜电极多晶膜电极单晶膜电极固体膜电极液体膜电极（流动载体电极）生物电极气敏电极以及后期发展起来的离子敏感场效应晶体管（ISFET）、免疫电极、化学修饰电极（CME）等等。一、玻璃膜电极(非晶膜电极)（二）pH玻璃电极采用特定配方的玻璃吹制而成的膜电极1.构造（一）种类pH、pM玻璃电极如考宁015玻璃组成：Na2O21.4,CaO6.4