第10章 化学传感器与医用电极1.ppt

在没有电流通过的情况下，正、负两极的电极电势之差称之为原电池的电动势。 电极电势的大小，不仅取决于电对本身的性质，还与反应温度、有关物质浓度、压力等有关。 能斯特从理论上推导出电极电势与浓度（或分压）、温度之间的关系，对任一电对： 其中：F — 法拉第常数，F = 96500 C·mol-1 n — 电极反应中转移的电子数 电位不受试液组成变化的影响，具有恒定的数值 ☆ 标准氢电极 最精密的参比电极，它的电位规定在任何温度下都是0 V，但氢电极制作麻烦，氢气需净化，且易爆炸，压力的控制等难于满足要求。 1. 参比电极 （五）电极种类 生物医学工程学院基础教研室 由金属Hg和Hg2Cl2及KCl溶液组成的电极 ☆ 饱和甘汞电极 生物医学工程学院基础教研室 甘汞电极的电极电位主要决定于Cl-活度，当电极内溶液的Cl-活度一定，甘汞电极电位固定。 半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）∣KCl 电极反应： Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2Cl- 电极电位(25℃) ： 生物医学工程学院基础教研室 25℃时甘汞电极的电极电位(对SHE) 温度校正，对于SCE，t ℃时的电极电位为： Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25) （V） +0.2438 +0.2828 +0.3365 电极电位（V） 饱和溶液 1.0 mol / L 0.1 mol / L KCl浓度 饱和甘汞电极(SCE) 标准甘汞电极(NCE) 0.1 mol/L甘汞电极 生物医学工程学院基础教研室 ☆ 银-氯化银电极 半电池符号：Ag，AgCl（固）∣KCl 电极反应：AgCl + e- == Ag + Cl- 电极电位（25℃）：EAgCl/Ag = E ?AgCl/Ag- 0.059lgaCl- 银丝镀上一层AgCl沉淀，浸在一定浓度的KCl溶液中，即构成银-氯化银电极 温度校正，（标准Ag-AgCl电极），t ℃时的电极电位为：Et= 0.2223 - 6×10-4(t - 25) （V） 25℃时银-氯化银电极的电极电位（对SHE） +0.2000 +0.2223 +0.2813 电极电位（V） 饱和溶液 1.0 mol / L 0.1 mol / L KCl浓度 饱和 Ag-AgCl电极 标准 Ag-AgCl电极 0.1 mol/L Ag-AgCl电极 生物医学工程学院基础教研室 电位不受试液组成变化的影响，具有恒定的数值 ☆ 标准氢电极 最精密的参比电极，它的电位规定在任何温度下都是0 V，但氢电极制作麻烦，氢气需净化，且易爆炸，压力的控制等难于满足要求。 1. 参比电极 （五）电极种类 生物医学工程学院基础教研室 V V 两电极系统 三电极系统 工作电极 （指示电极） 参比或辅助电极 参比电极 工作电极 辅助（对）电极 电化学池装置示意图 2. 指示电极 电解液 电解液 3. 工作电极和辅助电极 生物医学工程学院基础教研室 * 人民卫生出版社 上海中医药大学生化教研室制作 第10章 化学传感器与医用电极 教学内容 化学传感器 1 医用电极 2 生物医学工程学院基础教研室 第一节 化学传感器 生物医学工程学院基础教研室 化学传感器：对化学或生物物质敏感并能将其转换为电学信号的器件。 在生物医学测量中是一类最常用的测量装置 检测 对象 血气分析（pH，PO2，PCO2，SO2等） 电解质分析（Na+，K+，Ca2+，Cl-等） 生物物质分析（葡萄糖、肌苷、尿素等） 特点：结构简单、取样少、测定速度快、灵敏度高 化学传感器分类 电化学传感器（基础、离子、气体） 光化学传感器 压电化学传感器 （一）电化学测量系统 一、电化学测量基础 电化学传感器分类 电势型 电流型 电导型 由三部分组成：电解质溶液，电极，测量电路。电解质溶液是被测对象，是离子导体。 电极是敏感器件，它由金属或其它材料做成，是进行电化学反应的地方。 电势型化学传感器 定义：是在电极/溶液界面上自发地发生化学反应，将被测化学量转变为电势信号的测定装置。 在平衡条件下，被测物质的摩尔浓度与电势之间的关系，符合能斯特方程： E = A±Blnc 2. 电流型化学传感器 定义：是在外加电压下，在电极/溶液界面上发生化学反应将被测化学量转变为电流信号的测定装置。 i = A±B c 测量系统 伏安法（极谱法） 库仑法 3. 电导型化学传感器 定义：是在外加电压下，在电极/溶液界面上发生化学反应将被测化学量转变为电导信号的测定装