离子选择性电极电极

1、仪器分析技术仪器分析技术知识点离子选择性电极离子选择性电极仪器分析技术仪器分析技术 指示电极的定义：指示电极的定义： 指示电极的电极电位随测量溶液的浓指示电极的电极电位随测量溶液的浓度不同而变化，电极电位与溶液中相关度不同而变化，电极电位与溶液中相关离子的浓度符合离子的浓度符合能斯特方程能斯特方程关系。关系。 分类：分类：离子选择性电极（膜电极）离子选择性电极（膜电极）金属电极金属电极第一类电极第一类电极第二类电极第二类电极零类电极零类电极第三类电极第三类电极指示电极指示电极任务资讯任务资讯仪器分析技术仪器分析技术 定义：定义：离子选择性电极是一种离子选择性电极是一种以电位法测以电位法测定某些

2、特定离子活度的指示电极。定某些特定离子活度的指示电极。 特点：特点：电极的关键部件电极的关键部件敏感膜敏感膜对溶液中对溶液中特特定离子有选择性响应定离子有选择性响应。敏感膜并不给出或。敏感膜并不给出或得到电子，而是选择性地让某些离子渗透，得到电子，而是选择性地让某些离子渗透，同时包含离子交换过程同时包含离子交换过程 测定原理：测定原理：基于基于内部溶液与外部溶液之间内部溶液与外部溶液之间产生的电位差产生的电位差，即，即膜内外被测离子活度的膜内外被测离子活度的不同而产生电位差，不同而产生电位差，称之为称之为膜电位膜电位。指示电极离子选择性电极（膜电极）任务资讯任务资讯仪器分析技术仪器分析技术离子

3、选择牲电极的基本构造 膜电极的构成膜电极的构成 1、电极杆、电极杆 （玻璃或塑料管）（玻璃或塑料管） 2、内参比电极、内参比电极 （银氯化银）（银氯化银） 3、内参比溶液、内参比溶液 4、敏感膜、敏感膜 （关键部件）（关键部件）任务资讯任务资讯仪器分析技术仪器分析技术工作电池及电极电位工作电池：由膜电极、参比电极和被测溶液构成。工作电池：由膜电极、参比电极和被测溶液构成。电池的表示：电池的表示：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，定，则电池电动

4、势为：则电池电动势为： 阳离子取阳离子取“+ +”，阴离子取，阴离子取“- -”ianFRTEEln任务资讯任务资讯仪器分析技术仪器分析技术离子选择性电极的性能1）膜电位及其选择性 共存的其它离子对膜电位产生有贡献吗共存的其它离子对膜电位产生有贡献吗? ? 若测定离子为若测定离子为i i，电荷为，电荷为z zi i；干扰离子为；干扰离子为j j，电荷为，电荷为z zj j。 考虑到共存离子产生的电位，则膜电位的一般式可写成考虑到共存离子产生的电位，则膜电位的一般式可写成为：为：阳离子膜anFRTKElnjizz)(lnjijiaKanFRTKE膜阴离子膜anFRTKEln任务引领下的知识拓展与

5、深化任务引领下的知识拓展与深化 仪器分析技术仪器分析技术讨论： a. 对对阳离子阳离子响应的电极，响应的电极，K后取后取正号正号；对；对阴离子阴离子响应的响应的电极，电极，K后取后取负号负号； b. Ki J称之为电极的称之为电极的选择性系数选择性系数 其意义为：在相同的测定条件下，待测离子和干扰离子其意义为：在相同的测定条件下，待测离子和干扰离子产生相同电位时待测离子的活度产生相同电位时待测离子的活度i i与干扰离子活度与干扰离子活度j j的比值的比值: : jizz)(lnjijiaKanFRTKE膜Ki j = = i / j任务引领下的知识拓展与深化任务引领下的知识拓展与深化 仪器分析

6、技术仪器分析技术讨论：c. c. 通常通常Ki j 1 1, , Ki j值越小值越小, ,表明电极的选择性越高表明电极的选择性越高。 例如：例如： Ki j = 0.001时，时， 意味着干扰离子意味着干扰离子j 的活度比待的活度比待测离子测离子 i 的活度大的活度大1000倍倍 时，时， 两者产生相同的电位。两者产生相同的电位。jizz)(lnjijiaKanFRTKE膜 d. d. 选择性系数严格来说不是一个常数，在不同离子活度选择性系数严格来说不是一个常数，在不同离子活度条件下测定的选择性系数值各不相同。条件下测定的选择性系数值各不相同。 e. e. Kij仅能用来仅能用来估计干扰离子

7、存在时产生的测定误差估计干扰离子存在时产生的测定误差或确或确定电极的适用范围。定电极的适用范围。=K100%ijzzjijiaa相对误差任务引领下的知识拓展与深化任务引领下的知识拓展与深化 仪器分析技术仪器分析技术例题： 例例1：用：用pNa玻璃膜电极玻璃膜电极(KNa+，K+= 0.001)测定测定pNa=3的试的试液时，如试液中含有液时，如试液中含有pK=2的钾离子，则产生的误差是多少的钾离子，则产生的误差是多少? 解解: 23=K100%1.0 100.001100%1.0 101%ijzzjijiaa相对误差任务引领下的知识拓展与深化任务引领下的知识拓展与深化 仪器分析技术仪器分析技术

8、 例例2 某硝酸根电极对硫酸根的选择系数：某硝酸根电极对硫酸根的选择系数： KNO,SO2-=4.110 5，用此电极在，用此电极在1.0mol/L硫酸盐介硫酸盐介质中测定硝酸根，如果要求测量误差不大于质中测定硝酸根，如果要求测量误差不大于5%，试计算可以，试计算可以测定的硝酸根的最低活度为多少测定的硝酸根的最低活度为多少? 解：解： NO-，SO（aSO- ）zi/zj /aNO- 5% aNO- 4.1101.0 / 5 aNO- 8.210mol/L。 测定的硝酸根离子的活度应大于测定的硝酸根离子的活度应大于8.2104mol/L。任务引领下的知识拓展与深化任务引领下的知识拓展与深化 仪

9、器分析技术仪器分析技术离子选择性电极的性能2）线性范围和检测下限 线性范围线性范围: AB段对应的检测离子的活度（或浓度）范围。 检测下限检测下限: 图中交点M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。 灵敏度灵敏度: AB段的斜率(S)， 活度相差一数量级时，电位改变值，理论上：S=2.303 RT/nF , 25时, 一价离子S=0.0592 V, 二价离子S=0.0296 V。离子电荷数越大，级差越小，测定灵敏度也越低，电位法多用于低价离子测定。 任务引领下的知识拓展与深化任务引领下的知识拓展与深化 仪器分析技术仪器分析技术离子选择性电极