离子选择性电极和电势分析法

关于离子选择性电极和电势分析法第1页，课件共51页，创作于2023年2月离子选择性电极和电势分析法

界面电势离子选择性电极的电极电势离子选择性电极的一般特性离子选择性电极的类型分析方法离子选择性电极分析的特点第2页，课件共51页，创作于2023年2月2.3离子选择性电极的一般特性特性能斯特响应温度系数电势选择性系数响应时间不对称电势膜电阻第3页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.1能斯特响应能斯特关系式：

或

第4页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.1能斯特响应以离子选择电极的电位对响应离子活度的负对数作图，所得曲线称为校正曲线。若这种响应变化服从于Nernst方程，则称它为Nernst响应。此校准曲线的直线部分所对应的离子活度范围称为离子选择电极响应的线性范围。该直线的斜率称为级差。当活度较低时，曲线就逐渐弯曲，CD和FG延长线的交点A所对应的活度a；称为检测下限。校正曲线第5页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.1能斯特响应第6页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.2电势选择性系数离子选择电极除对某特定离子有响应外，溶液中共存离子对电极电位也有贡献。这时，电极电位可写成：

：分别为主要离子和干扰离子的活度；

：离子的电视选择性系数，越大，共存离子的干扰大，反之越小。

定义能斯特斜率：第7页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.2电势选择性系数测定方法分别溶液法混合溶液法第8页，课件共51页，创作于2023年2月分别溶液法无干扰离子，aj=0时：无待测离子，aj=0时：两式合并：第9页，课件共51页，创作于2023年2月分别溶液法（1）等活度法

zi=zj时若ai=aj

，则第10页，课件共51页，创作于2023年2月分别溶液法（2）等电势法Ei=Ej,时，若zi=zj,则第11页，课件共51页，创作于2023年2月分别溶液法第12页，课件共51页，创作于2023年2月混合溶液法混合溶液法是主要离子和干扰离子同时存在时，固定其中一个的活度，绘制电势响应曲线。第13页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.3响应时间用于描述离子选择性电极有一种活度值的试液转入另一活度值试液时，建立平衡电势值所需的时间。实际响应时间是离子选择性电极与参比电极接触试液，到电极电势与稳态相差1mv所需的时间。第14页，课件共51页，创作于2023年2月影响响应时间的因素1主要离子活度低，响应时间较活度值高时长2共存干扰离子一般使响应时间延长3电极膜的制备方法，与处理方法第15页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.4膜电阻离子选择性电极的电阻一般高于经典电极，而不同的选择电极电阻也有所不同，如晶体膜的电阻为104~106Ω玻璃膜的电阻较高，一般为106~109Ω，PVC膜为105~108Ω。第16页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.5不对称电势按如下公式，膜两侧溶液主要离子的活度相等，

膜电势应为零，而事实上，用相同电势的内、外参比电极，相同活度及其组成的内外溶液，测得的电动势并不为零。一般在范围波动，这个电势值为不对称电势。产生原因：由内外溶液接触膜的两个表面的不对称性所致第17页，课件共51页，创作于2023年2月2.3.6温度系数离子选择性电极电势的一般公式为：电极电势对温度T求导数得：内容：离子选择性电极的标准电势的温度系数dE0/dT，由E0的内容可知，标准电势温度系数包括膜内界面电势的温度系数，参比电极电势的温度系数，以及液接电势的温度系数。能斯特响应斜率的温度系数；溶液待测离子活度的温度系数项，其贡献一般较小，可忽略。第18页，课件共51页，创作于2023年2月2.4离子选择性电极的类型2.4.12.4.22.4.3晶体膜电极非晶体膜电极敏化离子电极离子敏感场效应晶体管2.4.4第19页，课件共51页，创作于2023年2月2.4.1晶体膜电极—均相膜电极

氟离子选择性电极基于难溶盐晶体压片的电极纯Ag2S压片电极AgX-Ag2S压片电极2价金属硫化物-Ag2S电极

第20页，课件共51页，创作于2023年2月氟离子选择性电极

氟离子选择性电极的敏感膜是用氟化镧单晶制备的。研究表明，这种膜受温度影响，氟的核磁共振随温度上升而变窄。氟离子选择电极对F-具有较高的选择性，其电极电势

第21页，课件共51页，创作于2023年2月氟离子选择性电极电极测量受PH影响，存在如下平衡

pH太低时，不能被响应；pH太高时，有反应在电极表面形成La(OH)3，会干扰氟的测定。第22页，课件共51页，创作于2023年2月难溶盐晶体压片的电极1937年，Kolthoff和Sander用熔融的氯化银作离子敏感材料，制作的电极由于其光敏性而未实际应用。

多晶体卤化银可视为半导体，其价带和导带之间的带隙比单晶体小，在蓝光区域，光的能量足以激发价带电极跃迁至其较高能级的导带。在价带产生一个空穴，在导带有一过剩电子。这个电子可以与空穴重新结合，也可以在适宜条件下氧化或还原吸附在其表面的物质。第23页，课件共51页，创作于2023年2月纯压Ag2S片电极纯Ag2S膜电极对溶液中的Ag+呈现能斯特响应，遵从离子选择电极电势公式由于硫化银的溶度积低，。因此，硫化银膜电极的工作范围很宽。而由于银离子很容易被器壁吸附，使实际检出限限制在mol/L第24页，课件共51页，创作于2023年2月AgX-Ag2S压片电极卤化银-硫化银膜电极的电极膜是使卤化银（AgCl，AgBr或AgI）沉淀分散在硫化银骨架中压制而成。加入硫化银后可降低膜的电阻，且易于加压成片。第25页，课件共51页，创作于2023年2月2价金属硫化物-Ag2S电极2价金属离子硫化物MS与Ag2S共存时，按质量作用定律，S2-的活度取决于MS的溶度积，及2价金属离子M2+的活度控制了硫离子的活度，进而控制了银离子的活度。第26页，课件共51页，创作于2023年2月2.4.1晶体膜电极—非均相膜电极由一些难溶盐晶体分散在惰性载体材料中而制得。同一晶体盐类既可制成压片式的均相膜，也可制成加入惰性载体的非均相膜。第27页，课件共51页，创作于2023年2月2.4.2非晶体膜电极-玻璃膜电极pH玻璃电极是最早的玻璃膜电极。玻璃膜一般为球泡状或平板形。制作时先选定膜组成的配方，置配料于铂坩埚中，于高温（135℃以上）熔化，得到无气泡的透明玻璃体。将与敏感膜玻璃膨胀系数相匹配的玻璃管事先加工成所需形式，并做疏水处理，其端部经微火预热后，醮取熔化的玻璃体，吹制成球泡状。欲制平板状膜，将预热的玻璃管置于熔化的透明玻璃体液面瞬时接触，便在玻璃管端形成平板状敏感膜。在管内装入内溶液和内参比电极，即制成了玻璃膜电极。第28页，课件共51页，创作于2023年2月2.4.2非晶体膜电极-活动载体电极定域体：由带负电荷的某盐构成玻璃骨架，在常温下只能在平衡位置附近做某种形式的震动，可视为固定不动。抗衡离子：在网隙的碱金属离子具某种流动性。若设法使离子交换定域体可以流动，即制成液态离子交换剂，从而使抗衡离子（电极敏感离子）与流动的定域体生成的络合物亦具流动性，这类用液体离子交换剂制得的电极就称为电极活动载体电极。第29页，课件共51页，创作于2023年2月活动载体电极的制造方法液膜电极：将含有液体离子交换剂的有机溶剂充填在微孔支持体内，将内溶液和试液分开。PVC膜电极：借助于挥发性溶剂，将液体离子交换剂（包括电活性物质，溶剂中间体的增塑剂）分散在聚氯乙烯（PVC）中，俟有机溶剂挥发，而制得的具有一定强度的”似“固态”的膜。PVC膜中的溶剂中间体是活性物质的溶剂。溶剂不同会影响载体缔合物或络合物的稳定常数和淌度，所以它是决定性的重要因素。因此，溶剂中间体，首先应是电活性物质的良好溶剂，与水不互溶。同时，它应具一定的粘度，沸点较高不易挥发损失，能较长时间维持PVC膜的电极功能。此外有时亦起增塑剂的作用。第30页，课件共51页，创作于2023年2月2.4.3敏化离子电极气敏电极：一些气体溶解在水溶液中，生成能用离子选择性电极检出的离子。如

气体溶于水，释放出H+，可用pH玻璃电极检出。后3个反应可分别用F-电级、S2-电极和CN-电极检出。第31页，课件共51页，创作于2023年2月气敏电极隔膜式气敏电极：由离子选择性电极（pH电极）、中介液、透气膜构成。气隙式气敏电极：用空气气隙代替透气膜，即离子选择性电极膜表面附着的薄层中介液和待测试液液面间存在一空气气隙，试液中的气体扩散进入空气气隙，然后才达到中介液发生反应，引起pH的变化，有pH玻璃电极指示，便能测定试液中的气体浓度。

第32页，课件共51页，创作于2023年2月酶电极酶电极是借助于化学反应以改变离子选择性电极响应离子活度的装置，具有高的选择性的酶反应。许多物质在酶的作用下的产物可用离子电极检出。如脲酶的测定，

在脲酶的作用下或酶电极的制作主要在于酶的固定化和酶膜覆盖在选择性电极膜上的方法。酶的固定化：将水溶性的酶用物理或化学方法处理，使之变为不溶于水的仍具有酶活性的衍生物。这种固相酶在催化反应中以固相状态作用于底物，固定化的酶便可用适当方法覆盖在电极表面。第33页，课件共51页，创作于2023年2月免疫电极把抗原埋存于膜中仿酶电极的结构则可利用它测定抗体，反之亦然。第34页，课件共51页，创作于2023年2月2.4.4离子敏感场效应晶体管离子敏感场效应晶体管（ISFET）是能够敏感离子的微型半导体电子器件，它和普通的金属-氧化物-半导体场效应管（简称MOSFET）在结构上完全类似，所不同的仅仅是和水溶液（或气体）接触的离子（或分子）敏感层取代了金属栅极。第35页，课件共51页，创作于2023年2月ThankYou!第36页，课件共51页，创作于2023年2月第37页，课件共51页，创作于2023年2月第38页，课件共51页，创作于2023年2月AddYourTitleTextTextTextText第39页，课件共51页，创作于2023年2月DiagramTextTextTextAddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5AddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5TextText第40页，课件共51页，创作于2023年2月Diagram主要离子活度低，响应时间较活度值高时长共存干扰离子一般使响应时间延长电极膜的制备方法，与处理方法响应时间第41页，课件共51页，创作于2023年2月DiagramAddYourTextAddYourTextAddYourTextTextTextText第42页，课件共51页，创作于2023年2月Chart-PowerPoint2002第43页，课件共51页，创作于2023年2月DiagramAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourText第44页，课件共51页，创作于2023年2月MarketingDiagramAddYourTitleAddYourTitleAddYourTitleTitleClicktoaddtextClicktoaddtextClicktoaddtextTitleClicktoaddtextClicktoaddtextClicktoaddtextTitleClicktoaddtextClicktoaddtextClick