《金属材料成分分析技术》课件——离子选择性电极的概述与分类.pptxVIP

离子选择性电极的概述

离子选择性电极（ISE）又称膜电极。

定义：仅对溶液中特定离子有选择性响应的电极；

膜电极的关键：敏感元件（选择膜）；

敏感元件：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等；

膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。

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）

电极电位用能斯特方程形式表示：

对阳离子：

对阴离子：

若测定离子为i，电荷为zi，干扰离子为j，电荷为zj。考虑到共存离子产生的电位，则膜电位的通式：

①线性范围

AB段对应的检测离子的活度（或浓度）范围。

②灵敏度

AB段的斜率：即活度相差一数量级时，电位改变的数值，用S表示。25℃时，一价离子S=0.0592V；二价离子S=0.0296V。离子电荷数越大，灵敏度越低。电位法多用于低价离子测定。

③检测下限

图中AB与CD延长线的交点M所对应的测定离子的活度（或浓度）。离子选择性电极一般不用于测定高浓度试液（＞1.0mol/L），高浓度溶液对敏感膜腐蚀溶解严重，也不易获得稳定的液接电位。

定义：将参比电极与离子选择电极一起放到试液时起到电极电位达到稳定值所需的时间。

（1）待测离子到达电极表面的速率。搅拌可缩短响应时间。

（2）待测离子的活度。活度越小，响应时间越短。

（3）介质的离子强度。加入大量非干扰离子时响应较快。

（4）敏感膜的厚度、表面光洁度等。膜越薄响应越快；光洁度越好，响应越快。

直接、非破坏性测量

分析速度快

设备简单、操作方便

应用范围广

自动化程度高

灵敏度高、测量范围广

精密度有限

工作曲线稳定性不很好

环境敏感

测量范围有限

维护困难

在环境监测、工业生产、农业生产、医学诊断以及科研教育等多个领域都发挥着不可替代的作用。

离子选择性电极的分类

敏感膜：氟化镧单晶，EuF2掺杂

内参比电极：Ag-AgCl电极（管内）

内参比溶液：0.1mol/LNaCl—0.1mol/LNaF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体膜内，故膜电极一般都具有较高的离子选择性。

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

使用条件：具有较高的选择性，需要在pH5～7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或HF2-。

敏感膜：玻璃膜，(x)M2O-(y)Al2O3-(z)SiO2

内参比电极：根据需要确定；

内参比溶液：根据需要确定。

玻璃电极使用前，须在水溶液中浸泡，生成三层结构，即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层。

水化硅胶层厚度：0.01～10μm。在水化层，玻璃上的Na+与溶液中H+发生离子交换而产生相界电位。

玻璃电极使用前，须在水溶液中浸泡，生成三层结构，即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层。

水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H+经水化层扩散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子，离子的相对移动产生扩散电位。两者之和构成膜电位。

E膜=E外-E内=0.059lg(a（试）/a（内））

如果：a（试）=a（内），则理论上E膜=0，但实际上E膜≠0

产生的原因：玻璃膜内、外表面含钠量、表面张力以及机械和化学损伤的细微差异所引起的。长时间浸泡后（24hr）恒定（1～30mV）；

试样中待测组分气体扩散通过透气膜，进入离子选择电极的敏感膜与透气膜之间的极薄液层内，使液层内离子选择电极敏感的离子活度变化，则离子选择电极膜电位改变，故电池电动势也发生变化。

气敏电极也被称为：探头、探测器、传感器。

氨气通过透气膜溶解于中介液中，存在平衡：

25℃时，玻璃电极的电极电位为：

基于界面酶催化化学反应的敏化电极；

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