离子选择性电极ppt课件

1、离子选择电极的类型和原理，1。分类，1。知识要点，膜电位产生原理。电位法测定酸碱度的原理。离子选择电极的类型离子选择电极性能的重要参数：检测限、响应斜率、响应时间和电位选择系数。离子选择电极常用的定量方法：直接比较法、校准曲线法、标准加入法、电位滴定反应的类型及其指示电极的选择。一个膜电极，1。膜电位膜电位是膜中的扩散电位与膜和电解液形成的内外界面的迪南电位的代数和。3，2。在两种不同的离子或具有相同活性但离子扩散速度不同的离子的液-液界面上，可以形成扩散势，可以称之为扩散势。扩散电位不仅存在于液-液界面，也存在于固体膜中，它能在离子选择电极膜中产生扩散电位。迪南电位，如果有带负电荷载体(阳离

2、子交换物质)的膜或选择性渗透膜，它可以交换阳离子或让选定的离子通过，例如，当膜与溶液接触时，膜相中可移动阳离子的活性高于溶液中的活性，膜允许阳离子通过但不允许阴离子通过，这是一种强制性和选择性的扩散，导致两相界面处电荷分布不均匀，导致双电层形成电位差。膜电位M、唐南电位D和扩散电位D之间的定量关系，膜相溶液(外部)D、溶液(内部)D、外部D、6，当研究物质在相界上达到平衡时，电化学电位相等，即：*=*，此时，o RTln ZF=o RTln ZF假定为Z=1，o=o，o. 7，M=D外部D内部，8，选择电极电位ISE ISE=内部参考M k* RT/FlnI外部k*包括D，内部参考，I内部常数

3、。E electricity=SCE ISE，9，膜电极通用性，低溶解度：膜在溶液介质(通常是水)中的溶解度约为0，因此膜材料主要是玻璃、聚合物树脂、低溶解度无机晶体等。电导率(尽管很小):它通常以膜内带电离子迁移的形式进行；选择性：膜或膜中的物质可以选择性地与待测离子“结合”。常见的“组合”方法有：离子交换、结晶和络合。玻璃膜电极最早和最广泛使用的膜电极是酸碱度玻璃电极。它是用电位法测量溶液酸碱度的指示电极。玻璃电极的结构如图所示(玻璃电极)，下端是由特殊成分的玻璃吹制而成的球形薄膜。薄膜厚度为01毫米。玻璃管中装有一定酸碱度(酸碱度=7)的缓冲溶液，并插入一个石墨电极作为内参比电极。11，

4、内部参比溶液，水合层，水合层，外部测试溶液，电极结构球形玻璃膜(Na2SiO3，0.1毫米厚)缓冲溶液膜内部参比电极(银/氯化银)的电位产生机理当内部和外部玻璃膜与水溶液接触时，Na2SiO3晶体骨架中的钠与水中的氢发生交换：G-钠氢=G-，12，G-钠氢，G-氢钠，硅氢二氧化硅-h30，13，并且有氢，钠，钾，银的玻璃电极，14，glass filM=水合层，干玻璃层，水合层，电极相=内部参考液相，干玻璃相，外部水合层，测试液相，膜电位，M=外部(在外部水合层和外部水合层之间)，玻璃(在干玻璃和内部水合层之间)，内部(在内部水合层和内部水合层之间)，用于测量酸碱度的电池组为AgCl溶液(已知

5、浓度)玻璃膜酸碱度测试溶液KCl(饱和)Hg2Cl2，Hg，15， 玻璃电极的特性，不对称电位：当玻璃膜内外溶液的h浓度或pH值相等时，从上面的公式可以知道M=0，但实际上M不是0，这说明玻璃膜的内外表面性质存在差异，如几何形状不同，结构和水分略有差异。由此产生的电位差称为不对称电位。 它的inf酸差：当用酸碱度玻璃电极测量强酸性溶液或含酸碱度1的高盐度溶液时，电极电位与酸碱度之间没有线性关系，测量值高于实际值：由于氢浓度或含盐量高，即溶液的离子强度增加，H2O的分子活性降低，即H3O的活性降低，从而使酸碱度的测量值增加。碱差或钠差：当测量强碱溶液的酸碱度时，玻璃膜同时对氢和钠等其他离子产生反

6、应。因此，酸碱度测量结果较低。当用锂玻璃代替钠玻璃吹制玻璃膜时，其酸碱度测量范围可在114之间。对氢具有高选择性的指示电极具有广泛的应用，并且不受氧化剂和还原剂、有色、混浊或胶体溶液的酸碱度测量的影响；快速反应(快速平衡)，测试溶液无污染。膜太薄，容易损坏，不能用于含氟溶液；电极阻抗高，因此必须使用高阻抗的测量仪器。电极响应钾、钠、银、锂等。可以通过改变玻璃薄膜的结构来制造。16，三晶薄膜电极是不溶性盐晶体，其中最典型的是氟离子选择电极。敏感膜由LaF3单片构成，其中含有少量的0.1%0.5%EuF2和1% 52。晶格中的La3被Eu2和Ca2取代，形成更多的空F晶格，降低晶体的电阻，导电由F

7、完成.17，成分：内部电极(银-氯化银电极)填充液体(氯化钠，氟化钠)LaFe3膜，18，干扰与消除，酸度影响：羟基-与LaFe3反应释放氟-，使测定结果更高；氢与氟反应生成氟化氢或氟化氢，这降低了氟的活性，使测定值降低。通过控制pH5-7可以减少干扰。阳离子干扰：Be2，Al3，Fe3，Th4，Zr4等。可与氟络合，使测定结果降低。通过添加络合掩蔽剂(如柠檬酸钠、乙二胺四乙酸、替龙、磺基水杨酸等)可以消除干扰。)。消除基质干扰(活性而非浓度):向待测试的标准品和样品中添加惰性电解质。通常加入总离子强度调节缓冲液(tisab)，它可以控制酸碱度，消除阳离子干扰，同时控制离子强度。常用的TISA

8、B由硝酸钾和柠檬酸钾组成。19，四个流动载体电极(液膜电极)，流动载体可以在膜中流动，但不能离开膜，并且离子可以自由通过膜。电极由电活性材料(载体)、溶剂(增塑剂)和基质(微孔载体)组成。界面双电层的迪南扩散机制。20，组成：固定膜(活性物质溶剂微孔支持物)液体离子交换剂的内部参考机制：膜中的活性物质(液体离子交换剂)与待测离子进行离子交换，但不会离开膜本身。离子之间的交换将导致相界面上电荷分布不均匀，从而形成膜电位。21，几个流动载体电极NO3-:(季铵硝酸盐邻硝基十二烷醚5%聚氯乙烯)Ca2:(二癸基磷酸钙苯基磷酸二辛酯微孔膜)k:(冠醚邻苯二甲酸酯聚氯乙烯-环己酮)，22，二甲基-二苯并

9、-30-冠醚-10，23，五个气敏电极，气敏电极终端装有一个酸碱度玻璃复合电极插入管中，一个外部多比率电极(AgAgCI)缠绕在电极上。管子里充满了电解质，也称为中间液体。样品中的气体通过渗透膜进入中间液体，这导致电解质中离子活性的变化，这种变化由复合电极检测。例如，CO2气体传感器，酸碱度玻璃电极用作指示电极，中间溶液为0.01摩尔/升碳酸氢钠。二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸会影响碳酸氢钠的电离平衡，从而指示CO2。24、6、生物电极、酶电极或生物组织电极等。生物化学和电化学结合而成的电极。25、酶电极，覆盖在电极表面的酶活性物质(起催化作用)与待测物体反应，产生可被电极反应的物质，如det

10、ermi以p型硅为衬底的两个高掺杂ns区和nd区(s极和d极)用二氧化硅绝缘层(ns区和nd区之间的表面)作为栅级(g)，ugs=0，uds0。此时，p-nd形成反向偏置。因为d-s之间没有导电通道，所以当Id=0时，ugs0和g-p之间会形成电场。使用电极敏感膜代替格栅g。当敏感膜与测试溶液接触时，其表面电荷分布发生变化，产生的膜电位叠加在s-g上，从而id发生变化。响应和离子活性之间的关系遵循能斯特公式。通过在格栅上涂覆聚氯乙烯薄膜，测定了钾、钙、氢、x光等性能参数。可以获得29，144个离子选择性电极。()能斯特响应、线性范围和检测限由离子选择电极电位对响应离子活性的负对数绘制(见图)，

11、所得曲线称为校准曲线。如果这种响应变化遵循能斯特方程，它被称为能斯特响应。对应于该校准曲线直线部分的离子活性范围称为离子选择性电极响应的线性范围。这条线的斜率称为阶梯差。当活动性较低时，曲线将逐渐弯曲，活动性a对应于临界线和临界线延长线的交点a；称为检测下限。30，31，其中I是特定离子，j是共存离子，Zi是特定离子的电荷量。第二项是正离子和负离子。Kijpot称为选择性系数，该值越小，I离子对J离子的干扰能力越大。Kijpot有时被写成Kij。虽然它是一个常数，数值也可以在一些手册中找到，但没有严格的定量关系，这往往与实验条件有关。它可以用分离溶液法和混合溶液法测定。选择性系数离子选择电极不

12、仅对特定的离子有反应，而且溶液中共存的离子也对电极电位有贡献。此时，电极电位可分别写成32，1，以制备具有相同活性的响应离子1和干扰离子J的标准溶液，然后分别用离子电极测量电位值。因为，i=j，33，其中s是电极的实际斜率，对于不同价态的离子，那么，34，2混合溶液法，混合溶液法是计算被测离子与干扰离子共存时的选择性系数。它包括固定干扰法和固定主响应离子法。35，如固定干扰法。在该方法中，制备了一系列含有固定活性的干扰离子J和不同活性的主响应离子I的标准混合溶液，然后分别测量电位值，然后将电位值E()与作图。I=KijZI/Zj Kij=I/JZI/Zj，36，(3)响应时间从该图中获得，该图

13、指的是从离子电极和参比电极与测试溶液接触到电极电位稳定变化(在lmV内波动)所经过的时间。该值与膜电位的建立、参比电极的稳定性和溶液的搅拌速度有关。通常通过搅拌溶液来缩短响应时间。37、(4)内阻，离子选择电极的内阻，主要是膜内阻，也包括充液内阻和内参比电极内阻。不同类型的电极具有不同的值。低晶膜和高玻璃膜电阻。该值直接影响测量仪器输入阻抗的要求。如果玻璃电极是108，如果读数是1mV，误差是0l，测试仪器的输入阻抗应该是1011。38，145。定量方法，由于液体结电势和不对称电势的存在，以及计算活度系数的困难，一般不可能通过能斯特方程由电池电动势数据计算出被测离子的浓度。被测离子的含量需要通

14、过以下方法测定。39、()校准曲线法，制备一系列含有不同浓度被测离子的标准溶液，并用惰性电解质调节离子强度，如用于测定氟的TISAB溶液。用选定的指示电极和参比电极插入上述溶液，用Elg-C或EpM图测量电动势E。这是一条一定范围内的直线由于待测溶液和标准溶液的组成基本相同，并且使用了同一组电极，因此可以通过校准曲线来校准液体接触电位和不对称电位的影响。(2)标准加入法待测溶液的组成复杂，难以与标准溶液保持一致。标准加法可以克服这个困难。首先测量样品溶液的电池电动势与Vx的体积和Cx的浓度，即Ex=k SlgCx，然后加入一定量的标准溶液，并测量E=K Slg(Cx Cs)，41。当加入的标准

15、溶液体积较小时，VxVs，则vxvxx，上述公式简化为，42，(3)直接电位法的准确度，在直接电位法中，它们之间存在对数关系，即，43，微分，可用，对于一价离子，E=1mV，浓度的相对误差可达4%，对于二价离子，可达8%。电位滴定法电位滴定法的基本原理与普通容量分析法相同。不同之处在于测定终点的方法不同，因此具有以下特点：(1)准确度高于电位滴定法，与普通容量分析法相同。测定的相对误差可低至02 (2)。可用于难以用指示剂判断终点的混浊或有色溶液的滴定。(3)对于非水溶液滴定，一些有机物质需要在非水溶液中滴定，通常缺乏合适的指示剂。可以使用电位滴定法。(4)可用于连续滴定和自动液体测定，适用于

16、微量分析，45，46。滴定曲线由pX(或电动势)对滴定体积绘制。对应于潜在突变的体积是终点消耗的滴定剂体积。47，48，微分曲线区分上述滴定曲线或通过绘制pX(或电动势)与E/V的曲线称为微分曲线。对应于终点峰值的体积是滴定体积。滴定曲线可以微分几次，得到不同阶次的微分曲线，可以用来指示滴定终点。49，2。使用Gran映射方法确定终点，并将E直接映射到lgC，以获得不通过原点的校正曲线；elg c10e/SkiA将E=K Slgc更改为c，并以10E/S绘制c，以获得通过原点的直线。添加标准测试物质，用E LG(1C/Cx)绘制，这是能斯特标准添加方法。添加标准测试物质，并用(Vx Vs)10E/SVs绘图，这是Gran添加方法。50，测定