第十章 電位分析法

1、2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)2 （1）電化學(xué)分析法（）電化學(xué)分析法（ electrochemical analysis） 電位、電導(dǎo)、庫(kù)侖、安培、極譜電位、電導(dǎo)、庫(kù)侖、安培、極譜 （2）光譜分析法（）光譜分析法（spectroscopic analysis） 紫外紫外-可見、原子吸收、原子發(fā)射、紅外、熒光、磷光、可見、原子吸收、原子發(fā)射、紅外、熒光、磷光、激光拉曼、核磁共振激光拉曼、核磁共振 （3）色譜法（）色譜法（chromatography） 柱、紙、薄層、柱、紙、薄層、GC、HPLC （4）其他：）其他： MS、電子能譜、活化分析、免疫分析、電子能譜、活化分析、免疫分析l 2022-5-2

2、1衛(wèi)生化學(xué)3n第一節(jié)第一節(jié) 電化學(xué)分析法電化學(xué)分析法導(dǎo)論導(dǎo)論n第二節(jié)第二節(jié) 電位分析法基礎(chǔ)電位分析法基礎(chǔ)n第三節(jié)第三節(jié) 電位分析法原理電位分析法原理n第四節(jié)第四節(jié) 直接電位法分析技術(shù)直接電位法分析技術(shù)n第五節(jié)第五節(jié) 電位滴定法電位滴定法n第六節(jié)第六節(jié) 電化學(xué)生物傳感器簡(jiǎn)介電化學(xué)生物傳感器簡(jiǎn)介2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)4n定義：是將被測(cè)組分以適當(dāng)形式置于定義：是將被測(cè)組分以適當(dāng)形式置于化學(xué)電池化學(xué)電池中，通過(guò)測(cè)定電池的中，通過(guò)測(cè)定電池的電學(xué)參數(shù)電學(xué)參數(shù)（電導(dǎo)、電動(dòng)勢(shì)、電導(dǎo)、電動(dòng)勢(shì)、電流和電量等電流和電量等），根據(jù)電學(xué)參數(shù)與被測(cè)組分化），根據(jù)電學(xué)參數(shù)與被測(cè)組分化學(xué)量之間的關(guān)系來(lái)確定試樣的學(xué)量之間的

3、關(guān)系來(lái)確定試樣的化學(xué)成分或濃度化學(xué)成分或濃度的分析方法。的分析方法。一、電化學(xué)分析法（一、電化學(xué)分析法（electrochemical analysis）定義）定義2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)5 1.電位分析法（電位分析法（potentiometry ）：）： 測(cè)定電壓參量測(cè)定電壓參量 2.電導(dǎo)分析法（電導(dǎo)分析法（conductometry）：）： 測(cè)定電阻參量測(cè)定電阻參量 3.電解分析法（電解分析法（electroanalysis)： 測(cè)定電量參量測(cè)定電量參量 4.庫(kù)侖分析法（庫(kù)侖分析法（coulometry）： 測(cè)定電流測(cè)定電流-時(shí)間參量時(shí)間參量 5.極譜法和伏安（極譜法和伏安（polaro

4、graphy and voltametry）： 測(cè)定電壓測(cè)定電壓-電流參量電流參量電化學(xué)分析方法主要有下面幾類：電化學(xué)分析方法主要有下面幾類：2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)6（1）（direct potentiometry）: 電極電極電位與溶液中電活性物質(zhì)的活度有關(guān)。電位與溶液中電活性物質(zhì)的活度有關(guān)。溶液電動(dòng)勢(shì)溶液電動(dòng)勢(shì) 電極電勢(shì)電極電勢(shì) 能斯特方程能斯特方程 物質(zhì)的含量物質(zhì)的含量電位分析法電位分析法: :研究電極電位與被測(cè)物質(zhì)活度之間研究電極電位與被測(cè)物質(zhì)活度之間變化關(guān)系的一種定量方法。變化關(guān)系的一種定量方法。 ）2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)7(2)（potentiometric titrati

5、on): 用電位測(cè)用電位測(cè)量裝置指示滴定分析過(guò)程中被測(cè)組分的濃度變化。量裝置指示滴定分析過(guò)程中被測(cè)組分的濃度變化。 研制各種高靈敏度、高選研制各種高靈敏度、高選擇性的電極是電位分析法最活擇性的電極是電位分析法最活躍的研究領(lǐng)域之一。躍的研究領(lǐng)域之一。濃度變化濃度變化電極電勢(shì)電極電勢(shì)滴定曲線滴定曲線計(jì)量點(diǎn)計(jì)量點(diǎn)直接電位法測(cè)定的只是某種型體離子的平衡濃度。電直接電位法測(cè)定的只是某種型體離子的平衡濃度。電位滴定法測(cè)定的是某種參與滴定反應(yīng)物質(zhì)的總濃度。位滴定法測(cè)定的是某種參與滴定反應(yīng)物質(zhì)的總濃度。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)8 電解分析電解分析:在恒電流或控制電位條件在恒電流或控制電位條件下，使被測(cè)物質(zhì)在

6、電極上析出，實(shí)現(xiàn)定下，使被測(cè)物質(zhì)在電極上析出，實(shí)現(xiàn)定量分離測(cè)定目的的方法。量分離測(cè)定目的的方法。 電重量分析法電重量分析法:電解過(guò)程中在陰極上電解過(guò)程中在陰極上析出的物質(zhì)量通?？梢杂梅Q重的方法來(lái)析出的物質(zhì)量通常可以用稱重的方法來(lái)確定。確定。 庫(kù)侖分析法：庫(kù)侖分析法：依據(jù)法拉第電解定律，依據(jù)法拉第電解定律，由電解過(guò)程中電極上通過(guò)的電量確定電由電解過(guò)程中電極上通過(guò)的電量確定電極上析出的物質(zhì)量的分析方法極上析出的物質(zhì)量的分析方法 電流滴定或庫(kù)侖滴定：電流滴定或庫(kù)侖滴定：恒電流下電解恒電流下電解產(chǎn)生的滴定劑與被測(cè)物作用。產(chǎn)生的滴定劑與被測(cè)物作用。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)9 伏安分析伏安分析：通過(guò)測(cè)定

7、特殊條件下的電流通過(guò)測(cè)定特殊條件下的電流電壓曲線來(lái)分電壓曲線來(lái)分析電解質(zhì)的組成和含量的一類分析方法的總稱。析電解質(zhì)的組成和含量的一類分析方法的總稱。 極譜分析極譜分析：使用滴汞電極的一種特殊的伏安分析法。使用滴汞電極的一種特殊的伏安分析法。 交流示波滴定裝置交流示波滴定裝置2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)10 普通電導(dǎo)分析普通電導(dǎo)分析原理：依據(jù)溶液電導(dǎo)與電解質(zhì)關(guān)系；原理：依據(jù)溶液電導(dǎo)與電解質(zhì)關(guān)系； 應(yīng)用：高純水質(zhì)分析，酸雨監(jiān)測(cè)；應(yīng)用：高純水質(zhì)分析，酸雨監(jiān)測(cè)； 高頻電導(dǎo)分析高頻電導(dǎo)分析特點(diǎn)：溶液與電極不直接接觸；特點(diǎn)：溶液與電極不直接接觸； 2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)11分析速度快、靈敏度高，選擇性好

8、，所需試樣量少分析速度快、靈敏度高，選擇性好，所需試樣量少，易于自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛，易于自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛。（1）可測(cè)定低至）可測(cè)定低至10-12 mol/L，含量為含量為10-7%的組分?jǐn)?shù)量級(jí)。的組分?jǐn)?shù)量級(jí)。（2）電化學(xué)儀器裝置較為簡(jiǎn)單，操作方便）電化學(xué)儀器裝置較為簡(jiǎn)單，操作方便,尤其適合于化工尤其適合于化工生產(chǎn)中的自動(dòng)控制和在線分析。生產(chǎn)中的自動(dòng)控制和在線分析。（3）傳統(tǒng)電化學(xué)分析；）傳統(tǒng)電化學(xué)分析；測(cè)定有機(jī)化合物也日益廣泛；測(cè)定有機(jī)化合物也日益廣泛；電化電化學(xué)分析在藥物分析中也有較多應(yīng)用；應(yīng)用于活體分析。學(xué)分析在藥物分析中也有較多應(yīng)用；應(yīng)用于活體分析。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)12n1、

9、利用離子選擇電極可以不受原始樣品顏色或、利用離子選擇電極可以不受原始樣品顏色或介質(zhì)濁度的影響測(cè)定介質(zhì)濁度的影響測(cè)定: CN-、F-、Cu2+、Cl-、S2-、H+、K+、Ca2+、NO3-、SO32-等離子。等離子。n2、利用氣敏電極可以測(cè)：、利用氣敏電極可以測(cè)：NH3、O2、SO2等。等。n3、還可以做成生物傳感器測(cè)定：谷氨酰胺、鳥、還可以做成生物傳感器測(cè)定：谷氨酰胺、鳥嘌呤、谷氨酸、尿素、多巴胺、葡萄糖等生物分嘌呤、谷氨酸、尿素、多巴胺、葡萄糖等生物分子。子。n4、伏安極譜法可以測(cè)定、伏安極譜法可以測(cè)定30多種金屬元素。多種金屬元素。n5、電導(dǎo)法可以測(cè)定溶液中的電解質(zhì)的含量，應(yīng)、電導(dǎo)法可以

10、測(cè)定溶液中的電解質(zhì)的含量，應(yīng)用極廣。用極廣。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)131.化學(xué)平衡常數(shù)測(cè)定化學(xué)平衡常數(shù)測(cè)定2.化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究3.化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)流程中的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)流程中的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制4.環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境信息實(shí)時(shí)發(fā)布環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境信息實(shí)時(shí)發(fā)布5.生物、藥物分析生物、藥物分析6.活體分析和監(jiān)測(cè)（超微電極直接刺入生物體內(nèi)）活體分析和監(jiān)測(cè)（超微電極直接刺入生物體內(nèi)）返回返回2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)14化學(xué)電池：化學(xué)電池：實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)化的裝置可分為實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)化的裝置可分為原電池和電解電池。原電池和電解電池。電化學(xué)基本裝置：電化學(xué)基本裝置：(gal

11、vanic cell)(electrolytic cell)2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)15高阻抗伏安計(jì)高阻抗伏安計(jì)金屬導(dǎo)線金屬導(dǎo)線硫酸鋅溶液硫酸鋅溶液硫酸銅溶液硫酸銅溶液鹽橋鹽橋銅片銅片鋅片鋅片2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)16nDaniel電池由電池由Zn/ZnSO4,Cu/CuSO4兩個(gè)半電池組成兩個(gè)半電池組成n根據(jù)電極電位，根據(jù)電極電位， Cu2+/Cu=+0.337V, Zn2+/Zn=-0.763V,電池中自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)為：電池中自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)為：n Zn+Cu2+ Zn2+CunZn為負(fù)極（陽(yáng)極）為負(fù)極（陽(yáng)極）Cu為正極（陰極）為正極（陰極）n電池的電極反應(yīng)如下：電池的電極反應(yīng)如下：n

12、負(fù)極：負(fù)極：n正極：正極：ZnZn2+ + 2e-Cu2+ + 2e-Cu2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)17n用符號(hào)表示原電池，用符號(hào)表示原電池，IUPAC規(guī)定：規(guī)定：n1.發(fā)生氧化反應(yīng)（負(fù)極）電極寫在左邊，發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)（負(fù)極）電極寫在左邊，發(fā)生還原反應(yīng)的電極寫在右邊的電極寫在右邊n2.化學(xué)式表示電池中各物質(zhì)的組成，注明狀態(tài)，氣體要化學(xué)式表示電池中各物質(zhì)的組成，注明狀態(tài)，氣體要標(biāo)明壓力，溶液要給出濃度標(biāo)明壓力，溶液要給出濃度n3.用單垂線用單垂線“|”表示物相界面，雙垂線表示物相界面，雙垂線“|”表示鹽橋表示鹽橋Daniel電池可表示為：電池可表示為：n（-） Zn（s）|Zn2+(C

13、1) |Cu2+(C2) |Cu（s）(+)2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)18n必須具備兩個(gè)條件：必須具備兩個(gè)條件：n一、電池反應(yīng)有化學(xué)可逆性，指當(dāng)有相反方向的電流通過(guò)時(shí)，一、電池反應(yīng)有化學(xué)可逆性，指當(dāng)有相反方向的電流通過(guò)時(shí)，電極發(fā)生的反應(yīng)必須是原來(lái)的逆反應(yīng)。電極發(fā)生的反應(yīng)必須是原來(lái)的逆反應(yīng)。n二、具備熱力學(xué)可逆性，指電極反應(yīng)在無(wú)限緩慢須在平衡電二、具備熱力學(xué)可逆性，指電極反應(yīng)在無(wú)限緩慢須在平衡電位下進(jìn)行。位下進(jìn)行。nZn極極nCu極極 n電極反應(yīng)為：電極反應(yīng)為：Zn2+ 2eZnCuCu2+2eZn2+ CuCu2+ Zn2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)19n（一）電池電動(dòng)勢(shì)（一）電池電動(dòng)勢(shì)n在可逆電

14、池中若通過(guò)的電流為無(wú)限小時(shí)，電池的在可逆電池中若通過(guò)的電流為無(wú)限小時(shí)，電池的端電壓即為電池的電動(dòng)勢(shì)。端電壓即為電池的電動(dòng)勢(shì)。n電池的電動(dòng)勢(shì)實(shí)際上為原電池內(nèi)各個(gè)相界面上的電池的電動(dòng)勢(shì)實(shí)際上為原電池內(nèi)各個(gè)相界面上的相間電位的代數(shù)和相間電位的代數(shù)和nZn（s）|Zn2+(C1) |Cu2+(C2) |Cu（s）jE電池j2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)20金屬金屬M(fèi)（金屬相）（金屬相）Mn+（溶液相）（溶液相）Zn/ZnSO4雙電層結(jié)構(gòu)示意圖雙電層結(jié)構(gòu)示意圖2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)21ZnZn2+ + 2e-ZnZn2+2e-Zn2+2e-Zn2+2e-Zn2+2e-Zn2+2e-電極電極電位電位平衡后

15、平衡后Zn雙電層雙電層103102m一一一一一一一一Zn2Zn2Zn2Zn2V=-0.7632022-5-21衛(wèi)生化學(xué)22Zn2+ + 2e-Zn2H+ + 2e-H2Zn2+ + 2e-Zn滲透膜滲透膜鋅片鋅片1molL-1的鋅離子溶液的鋅離子溶液1個(gè)大氣壓的氫氣個(gè)大氣壓的氫氣金屬鉑電極金屬鉑電極1molL-1的鹽酸溶液的鹽酸溶液滲透膜滲透膜標(biāo)準(zhǔn)氫電極Pt（鍍鉑黑）（鍍鉑黑）|H2(101.325kPa),H+(1mol/L-1)2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)23n單個(gè)電極電位的絕對(duì)值無(wú)法測(cè)量，必須與另一單個(gè)電極電位的絕對(duì)值無(wú)法測(cè)量，必須與另一個(gè)電極相連組成電池在沒有電流的情況下測(cè)量個(gè)電極相連組

16、成電池在沒有電流的情況下測(cè)量其電動(dòng)勢(shì)，該電極為給定電極的電位值。其電動(dòng)勢(shì)，該電極為給定電極的電位值。n標(biāo)準(zhǔn)氫電極：標(biāo)準(zhǔn)氫電極：nPt(鍍鉑黑鍍鉑黑)|H2(101.325KPa),H+(=1mol/L)n規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極在任何溫度下都為零規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極在任何溫度下都為零nZn電極電極nCu電極電極2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)24n若某一電極上半反應(yīng)的方程式為：若某一電極上半反應(yīng)的方程式為：n Ox + ne Redn電極電勢(shì)與物質(zhì)、活度及溫度的關(guān)系：電極電勢(shì)與物質(zhì)、活度及溫度的關(guān)系：n若將若將R值，值，T=298K(250C),F法拉第常數(shù)帶入法拉第常數(shù)帶入得：得：aadOxnFRTEERelna

17、adOxnEEReln059. 02022-5-21衛(wèi)生化學(xué)25nNernst Distribution Law in 1891 nheat theorem (Third Law) in 1906nhe received the Nobel Prize in chemistry in 1920Walther Nernst1864-19412022-5-21衛(wèi)生化學(xué)26 在兩種不同離子的溶液或兩種不同濃度的溶液接觸界在兩種不同離子的溶液或兩種不同濃度的溶液接觸界面上，存在著微小的電位差，稱之為液體接界電位。面上，存在著微小的電位差，稱之為液體接界電位。液體接界電位產(chǎn)生的原因：液體接界電位產(chǎn)生的原

18、因： 各種離子具有不同的遷移速率而引起。各種離子具有不同的遷移速率而引起。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)27n液接電位約幾十毫伏，將兩個(gè)電解質(zhì)溶液連接液接電位約幾十毫伏，將兩個(gè)電解質(zhì)溶液連接通常使用的是通常使用的是KCl飽和溶液，飽和溶液，K+和和Cl-擴(kuò)散速度擴(kuò)散速度接近接近(淌度），液接電位小。淌度），液接電位小。n常選用的有常選用的有KCl、KNO3、NH4NO3 、NH4Cl等等n在實(shí)際應(yīng)用中需選擇鹽橋的成分和構(gòu)形在實(shí)際應(yīng)用中需選擇鹽橋的成分和構(gòu)形n如：如：AgNO3體系只能用體系只能用KNO3和和NH4NO32022-5-21衛(wèi)生化學(xué)28 接通電路，消除或減小液接電位。接通電路，消除或減

19、小液接電位。 a.鹽橋中電解質(zhì)不含有被測(cè)離子。鹽橋中電解質(zhì)不含有被測(cè)離子。 b.電解質(zhì)的正負(fù)離子的遷移率應(yīng)該基本相等。電解質(zhì)的正負(fù)離子的遷移率應(yīng)該基本相等。 c.要保持鹽橋內(nèi)離子濃度的離子強(qiáng)度要保持鹽橋內(nèi)離子濃度的離子強(qiáng)度510倍于被測(cè)倍于被測(cè)溶液。溶液。 試液試液KCl（飽和（飽和4mol/L）Hg2Cl2，Hg返回返回2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)29n將兩只合適的電極插入將兩只合適的電極插入待測(cè)溶液中組成原電池，待測(cè)溶液中組成原電池，其中一只為指示電極，其中一只為指示電極，其電極電位與待測(cè)離子其電極電位與待測(cè)離子活度間服從活度間服從Nernst方程，方程，另一只為參比電極，其另一只為參比電極

20、，其電極電位恒定且與待測(cè)電極電位恒定且與待測(cè)溶液無(wú)關(guān)。溶液無(wú)關(guān)。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)30n定義：在溫度、壓力一定的條件下，其電極電位已知，且定義：在溫度、壓力一定的條件下，其電極電位已知，且不隨待測(cè)溶液的組成改變的電極。不隨待測(cè)溶液的組成改變的電極。n要求：（要求：（1）裝置簡(jiǎn)單）裝置簡(jiǎn)單 （2）電極電位的重現(xiàn)性好）電極電位的重現(xiàn)性好 （3）即使有微量電流通過(guò)時(shí)電極電位仍能保持恒定）即使有微量電流通過(guò)時(shí)電極電位仍能保持恒定n最好的參比電極為標(biāo)準(zhǔn)氫電極，為參比電極的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)最好的參比電極為標(biāo)準(zhǔn)氫電極，為參比電極的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)31n屬二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電極屬二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電極電極反應(yīng)：

21、電極反應(yīng)：Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl- 半電池符號(hào)：半電池符號(hào)：Hg|Hg2Cl2（s）|Cl-(mol/L)（素?zé)桑ㄋ責(zé)桑?022-5-21衛(wèi)生化學(xué)32 電極內(nèi)溶液的電極內(nèi)溶液的Cl-活度一定，甘汞電極電位固定。活度一定，甘汞電極電位固定。)Cl(lg059. 0)Cl()Hg()ClHg(lg2059. 0OCl/HgHgCl/HgHg2222OCl/HgHgCl/HgHg222222aEEaaaEE25時(shí)幾種甘汞電極的電極電位時(shí)幾種甘汞電極的電極電位2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)33n注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：1、測(cè)定、測(cè)定Cl-、Ag+，使用雙鹽橋甘汞電極，使用雙鹽

22、橋甘汞電極2、KCl溶液要能浸沒甘汞糊體，高于試液液面溶液要能浸沒甘汞糊體，高于試液液面3、電極內(nèi)要保持一定量的、電極內(nèi)要保持一定量的KCl晶體晶體4、使用溫度、使用溫度070實(shí)驗(yàn)室常用的為飽和甘汞電極實(shí)驗(yàn)室常用的為飽和甘汞電極溫度校正，對(duì)于溫度校正，對(duì)于SCE，t 時(shí)的電極電位為：時(shí)的電極電位為：Et= 0.2438- 7.610-4(t-25) （V）2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)34 銀絲鍍上一層銀絲鍍上一層AgCl沉淀沉淀,浸在一定濃度的浸在一定濃度的KCl溶液中即構(gòu)成溶液中即構(gòu)成了銀了銀-氯化銀電極。氯化銀電極。 電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：AgCl + e- = Ag + Cl- 半電池符號(hào)：

23、半電池符號(hào)：Ag|AgCl（s）| Cl-(mol/L) 電極電位（電極電位（25）：）： EAgCl/Ag = E AgCl/Ag - 0.059logaCl-常用作玻璃電極和其它離常用作玻璃電極和其它離子選擇電極的內(nèi)參比電極子選擇電極的內(nèi)參比電極和復(fù)合電極的內(nèi)、外參比和復(fù)合電極的內(nèi)、外參比2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)352022-5-21衛(wèi)生化學(xué)36溫度校正，（標(biāo)準(zhǔn)溫度校正，（標(biāo)準(zhǔn)Ag-AgCl電極），電極），t 時(shí)的電極電位為：時(shí)的電極電位為： Et= 0.2223- 610-4(t-25) (V）電極電位（電極電位（25）：）： EAgCl/Ag = EAgCl/Ag - 0.059lg

24、aCl-表表4-2-2 銀銀-氯化銀電極的電極電位（氯化銀電極的電極電位（25） 0.1mol/LAg-AgCl電電極極 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn) Ag-AgCl 電電極極 飽飽和和Ag-AgCl電電極極 KCl 濃濃度度 0.1 mol / L 1.0 mol / L 飽飽和和溶溶液液 電電極極電電位位（V） +0.2880 +0.2223 +0.2000 銀銀- -氯化銀電極：氯化銀電極：2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)37n定義：電極電位與溶液中待測(cè)離子活度（或濃定義：電極電位與溶液中待測(cè)離子活度（或濃度）度）呈能斯特相應(yīng)的電極呈能斯特相應(yīng)的電極稱為指示電極。稱為指示電極。n主要有兩種類型：主要有兩種類型：n

25、（1）金屬基電極易受溶液條件限制）金屬基電極易受溶液條件限制n（2）薄膜電極）薄膜電極n膜電極：對(duì)某種離子具有選擇性相應(yīng)的膜所構(gòu)膜電極：對(duì)某種離子具有選擇性相應(yīng)的膜所構(gòu)成的電極，應(yīng)用廣成的電極，應(yīng)用廣n離子選擇電極都是膜電極離子選擇電極都是膜電極2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)38n1906年：年：Cremer發(fā)現(xiàn)當(dāng)玻璃膜置于兩種不同組成的水溶液之發(fā)現(xiàn)當(dāng)玻璃膜置于兩種不同組成的水溶液之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電位差，其值受溶液中氫離子濃度的影響。間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電位差，其值受溶液中氫離子濃度的影響。n1929年：年：Mcinnes等制成了有實(shí)用價(jià)值的等制成了有實(shí)用價(jià)值的pH玻璃電極，這是玻璃電極，這是直接電位分析法

26、歷史性的第一次突破。直接電位分析法歷史性的第一次突破。n50年代末：制成了測(cè)定堿金屬離子的玻璃電極年代末：制成了測(cè)定堿金屬離子的玻璃電極n1965年：年：Pungor制成了測(cè)定鹵素離子電極制成了測(cè)定鹵素離子電極n1966年：年：Frant研制成性能良好的測(cè)定研制成性能良好的測(cè)定F-的電極的電極n到目前為止，用商品電極能直接測(cè)定的離子約到目前為止，用商品電極能直接測(cè)定的離子約30多種，還可多種，還可直接測(cè)定一些氣體直接測(cè)定一些氣體(如如NH3、CO2、SO2、NO2等等)和有機(jī)化合和有機(jī)化合物物(如尿素、氨基酸、膽甾醇、青霉素等如尿素、氨基酸、膽甾醇、青霉素等)2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)39（一

27、）離子選擇電極的一般結(jié)構(gòu)：（一）離子選擇電極的一般結(jié)構(gòu)：（1）具有對(duì)特定離子特異性選擇）具有對(duì)特定離子特異性選擇的薄膜的薄膜（2）內(nèi)參比溶液，含有一定濃度）內(nèi)參比溶液，含有一定濃度的待測(cè)離子的待測(cè)離子（3）內(nèi)參比電極，多為銀氯化）內(nèi)參比電極，多為銀氯化銀電極銀電極2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)40離子選擇電極離子選擇電極中性載體電極中性載體電極原電極原電極敏化電極敏化電極晶體膜電極晶體膜電極非晶體膜電極非晶體膜電極氣敏電極氣敏電極酶電極酶電極均相膜電極（單晶膜）均相膜電極（單晶膜）非均相膜電極（混晶膜）非均相膜電極（混晶膜）剛性基質(zhì)電極（玻璃電極）剛性基質(zhì)電極（玻璃電極）流動(dòng)載體電極流動(dòng)載體電極（

28、液膜電極（液膜電極) )帶正電荷載體電極帶正電荷載體電極帶負(fù)電荷載體電極帶負(fù)電荷載體電極根據(jù)敏感膜的組成和性質(zhì)可對(duì)離子選擇性電極作根據(jù)敏感膜的組成和性質(zhì)可對(duì)離子選擇性電極作如下分類：如下分類：2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)41將膜電極和參比電極一起插到被測(cè)溶液中，則電池為將膜電極和參比電極一起插到被測(cè)溶液中，則電池為: : 外參比電極外參比電極被測(cè)溶液被測(cè)溶液( ( a ai i未知未知) ) 內(nèi)充溶液內(nèi)充溶液( ( a ai i一定一定) ) 內(nèi)參比電極內(nèi)參比電極（敏感膜）（敏感膜） 內(nèi)外參比電極的電位值固定，且內(nèi)充溶液中離子內(nèi)外參比電極的電位值固定，且內(nèi)充溶液中離子的活度也一定，則電池電動(dòng)勢(shì)為

29、：的活度也一定，則電池電動(dòng)勢(shì)為：iianFRTEanFRTEElg303. 2ln2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)42nA)玻璃膜電極，敏感膜是在玻璃膜電極，敏感膜是在SiO2基質(zhì)中加入基質(zhì)中加入Na2O、Li2O和和CaO燒燒結(jié)而成的特殊玻璃膜。厚度結(jié)而成的特殊玻璃膜。厚度30100m。Ag-AgCl電極作參比電極電極作參比電極nB) 水浸泡時(shí)，表面的水浸泡時(shí)，表面的Na+與水中與水中的的H+交換，表面形成水合硅膠層交換，表面形成水合硅膠層 。玻璃電極使用前，必須在水溶液玻璃電極使用前，必須在水溶液中浸泡。中浸泡。Ag|AgCl（s）|Cl（0.1mol/L) |玻璃膜玻璃膜H（試液）（試液）20

30、22-5-21衛(wèi)生化學(xué)432022-5-21衛(wèi)生化學(xué)44 玻璃電極在水溶液中浸泡，形成一個(gè)三層結(jié)構(gòu)，即中間的干玻璃電極在水溶液中浸泡，形成一個(gè)三層結(jié)構(gòu)，即中間的干玻璃層和兩邊的水化硅膠層。浸泡后的玻璃膜示意圖：玻璃層和兩邊的水化硅膠層。浸泡后的玻璃膜示意圖： 水化硅膠層具有界面，構(gòu)成單獨(dú)的一相，厚度一般為水化硅膠層具有界面，構(gòu)成單獨(dú)的一相，厚度一般為0.0110 m。在水化層，玻璃上的。在水化層，玻璃上的Na+與溶液中的與溶液中的H+發(fā)生離子交換而產(chǎn)生相發(fā)生離子交換而產(chǎn)生相界電位。界電位。 水化層表面可視作陽(yáng)離子交換劑。溶液中水化層表面可視作陽(yáng)離子交換劑。溶液中H+經(jīng)水化層擴(kuò)散至干經(jīng)水化層擴(kuò)散

31、至干玻璃層，干玻璃層的陽(yáng)離子向外擴(kuò)散以補(bǔ)償溶出的離子，離子的相玻璃層，干玻璃層的陽(yáng)離子向外擴(kuò)散以補(bǔ)償溶出的離子，離子的相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電位。對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電位。 兩者之和構(gòu)成膜電位。兩者之和構(gòu)成膜電位。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)45 將浸泡后的玻璃電極放入待測(cè)溶液，水合硅膠層表面與溶液將浸泡后的玻璃電極放入待測(cè)溶液，水合硅膠層表面與溶液中的中的H+活度不同，形成活度差，活度不同，形成活度差，H+由活度大的一方向活度小的一由活度大的一方向活度小的一方遷移，方遷移， 平衡時(shí)：平衡時(shí)： H+溶液溶液= H+硅膠硅膠 E內(nèi)內(nèi) = k1 + 0.059 lg( a2 / a2 ) E外外 = k2 +

32、0.059 lg(a1 / a1 )a1 ,a2 外部試液、電極內(nèi)參比溶液的外部試液、電極內(nèi)參比溶液的H+活度；活度；a1, a2 玻璃膜外、內(nèi)水合硅硅膠層表面玻璃膜外、內(nèi)水合硅硅膠層表面H+活度；活度；k1 ,k2 則是由玻璃膜外內(nèi)表面性質(zhì)決定的常數(shù)。則是由玻璃膜外內(nèi)表面性質(zhì)決定的常數(shù)。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)46pHKpH059. 0 由于玻璃膜內(nèi)、外表面的性質(zhì)基本相同，由于玻璃膜內(nèi)、外表面的性質(zhì)基本相同，則：則： k1=k2 ， a1 = a2 E膜膜 = E外外 - E內(nèi)內(nèi) = 0.059 lg( a1 / a2) 由于內(nèi)參比溶液中的由于內(nèi)參比溶液中的H+活度活度( a2)是固定的，

33、則是固定的，則: = K + 0.059 lg a1 = K - 0.059 pH試液試液 pHpH059. 0Kaa內(nèi)參膜內(nèi)參2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)47討論討論: （1）高選擇性高選擇性 ：膜電位的產(chǎn)生不是電子的得失膜電位的產(chǎn)生不是電子的得失。其它其它離子不能進(jìn)入晶格產(chǎn)生交換。當(dāng)溶液中離子不能進(jìn)入晶格產(chǎn)生交換。當(dāng)溶液中Na+濃度比濃度比H+濃度高濃度高1015倍時(shí)，兩者才產(chǎn)生相同的電位；倍時(shí)，兩者才產(chǎn)生相同的電位； （2） 酸差酸差：測(cè)定溶液酸度太大（測(cè)定溶液酸度太大（pH12產(chǎn)生誤差，主要是產(chǎn)生誤差，主要是Na+參與相界面上的交換所致；參與相界面上的交換所致； （4）改變玻璃膜的組成，

34、可制成對(duì)其它陽(yáng)離子響應(yīng)的玻改變玻璃膜的組成，可制成對(duì)其它陽(yáng)離子響應(yīng)的玻璃膜電極璃膜電極； （5） 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：是不受溶液中氧化劑、還原劑、顏色及沉是不受溶液中氧化劑、還原劑、顏色及沉淀的影響，不易中毒淀的影響，不易中毒； （6）缺點(diǎn)缺點(diǎn)：是電極內(nèi)阻很高，電阻隨溫度變化是電極內(nèi)阻很高，電阻隨溫度變化。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)48原理：原理：LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的的晶格中有空穴，在晶格上的F-可以移入晶可以移入晶格鄰近的空穴而導(dǎo)電。對(duì)于一定的晶體膜，離子格鄰近的空穴而導(dǎo)電。對(duì)于一定的晶體膜，離子的大小、形狀和電荷決定其是否能夠進(jìn)入晶體膜的大小、形狀和電荷決定其是否能夠進(jìn)入晶體膜內(nèi)，故膜

35、電極一般都具有較高的離子選擇性。內(nèi)，故膜電極一般都具有較高的離子選擇性。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)492022-5-21衛(wèi)生化學(xué)50 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):（氟電極）（氟電極）敏感膜：（氟化鑭單晶）：敏感膜：（氟化鑭單晶）：摻有摻有EuF2 的的LaF3單晶切片；單晶切片；內(nèi)參比電極：內(nèi)參比電極：Ag-AgCl電極（管內(nèi)）電極（管內(nèi)）內(nèi)參比溶液：內(nèi)參比溶液： 0.1 mol/L NaCl + 0.1 mol/L NaF 混合溶液混合溶液 F-用來(lái)控制膜內(nèi)表面的電位，用來(lái)控制膜內(nèi)表面的電位，Cl-用以固定內(nèi)參比電極的用以固定內(nèi)參比電極的電位。電位。Ag|AgCl（s）|KCl（0.1mol/L)-NaF(0

36、.1mol/L) |晶體膜（晶體膜（LaF3）|F（Fxmol/L)2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)51n 當(dāng)氟電極插入到當(dāng)氟電極插入到F-溶液中時(shí)，溶液中時(shí)，F(xiàn)-在晶體膜表面進(jìn)行交換。在晶體膜表面進(jìn)行交換。25時(shí)：時(shí)： E膜膜 = K - 0.059 lgaF- = K + 0.059 pF 高選擇性高選擇性(過(guò)量其它鹵素離子過(guò)量其它鹵素離子1000倍均無(wú)影響）倍均無(wú)影響） 需要在需要在pH57之間使用，之間使用， pH高時(shí)高時(shí)：溶液中的：溶液中的OH-與氟化鑭晶體膜中的與氟化鑭晶體膜中的F-交換交換; pH較低時(shí)較低時(shí)：溶液中的：溶液中的F -生成生成HF或或HF2 - 。 2022-5-21衛(wèi)

37、生化學(xué)522022-5-21衛(wèi)生化學(xué)53n非均相膜電極非均相膜電極 將將電活性物質(zhì)難溶鹽微粒分散在惰性載體電活性物質(zhì)難溶鹽微粒分散在惰性載體( (如硅橡如硅橡 膠、塑料等膠、塑料等) )中制成的。中制成的。n流動(dòng)載體膜電極流動(dòng)載體膜電極流動(dòng)載體膜電極的敏感膜由流動(dòng)載體膜電極的敏感膜由溶解在有機(jī)溶劑中的電溶解在有機(jī)溶劑中的電活性物質(zhì)組成活性物質(zhì)組成。電活性物質(zhì)能與被測(cè)離子發(fā)生選擇。電活性物質(zhì)能與被測(cè)離子發(fā)生選擇性離子交換反應(yīng)或形成絡(luò)合物，敏感膜中含有流動(dòng)性離子交換反應(yīng)或形成絡(luò)合物，敏感膜中含有流動(dòng)的電荷載體的電荷載體2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)542022-5-21衛(wèi)生化學(xué)55n帶負(fù)電荷的離子交換

38、劑帶負(fù)電荷的離子交換劑帶負(fù)電荷的流動(dòng)載體電極帶負(fù)電荷的流動(dòng)載體電極n常用的荷負(fù)電的配位體主要有常用的荷負(fù)電的配位體主要有：弱酸型螯合劑及大體積：弱酸型螯合劑及大體積的陰離子，如：二葵基磷酸鈣、烷基硫代乙酸陰離子、的陰離子，如：二葵基磷酸鈣、烷基硫代乙酸陰離子、四對(duì)氯苯硼酸陰離子四對(duì)氯苯硼酸陰離子n主要測(cè)定對(duì)象：主要測(cè)定對(duì)象：Ca2+、Cu2+、Pb2+、K+2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)562022-5-21衛(wèi)生化學(xué)57n帶正電荷的離子交換劑帶正電荷的離子交換劑帶正電荷的流動(dòng)載體電極帶正電荷的流動(dòng)載體電極n常用的荷正電的配位體主要有：常用的荷正電的配位體主要有：大體積的有機(jī)陽(yáng)離大體積的有機(jī)陽(yáng)離子，

39、如：長(zhǎng)碳鏈的季胺化合物、堿性染料陽(yáng)離子基以子，如：長(zhǎng)碳鏈的季胺化合物、堿性染料陽(yáng)離子基以及過(guò)渡金屬離子與鄰菲羅啉等形成的絡(luò)陽(yáng)離子及過(guò)渡金屬離子與鄰菲羅啉等形成的絡(luò)陽(yáng)離子n主要測(cè)定對(duì)象：主要測(cè)定對(duì)象：Cl-、Br-、I-、NO3-、BF4-、ClO4-、 ReO4-、TaF6-和苦味酸根等陰離子和苦味酸根等陰離子2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)58n中性絡(luò)合載體中性絡(luò)合載體中性絡(luò)合載體膜電極中性絡(luò)合載體膜電極n常見的中性絡(luò)合載體：常見的中性絡(luò)合載體：大環(huán)抗菌素、大環(huán)醚類化合物、開鏈大環(huán)抗菌素、大環(huán)醚類化合物、開鏈酰胺、非離子性表面活性劑酰胺、非離子性表面活性劑n測(cè)定對(duì)象：測(cè)定對(duì)象：K+、Na+、Li+

40、、Ba2+、Sr2+、NH4+n作為作為中性絡(luò)合載體中性絡(luò)合載體，一般是，一般是環(huán)狀或鏈狀的化合物環(huán)狀或鏈狀的化合物，電荷呈中，電荷呈中性，但性，但分子中含有多個(gè)含氧原子的極性配位基分子中含有多個(gè)含氧原子的極性配位基，由于氧原子，由于氧原子有兩對(duì)孤對(duì)電子，有兩對(duì)孤對(duì)電子，提供了偶極矩提供了偶極矩-離子結(jié)合力離子結(jié)合力，從而使這類，從而使這類化合物與金屬離子形成化合物與金屬離子形成1:1的絡(luò)合物的絡(luò)合物2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)59K+NOOONOOONOOONOOONOOONOOOHHHHHHValinomycin is an antibiotic that has a rigid 3-D s

41、tructure containing pores with dimensions very close to the un-hydrated radius of the potassium ion. Valinomycin serves as a neutral carrier for K+.2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)60Ca+di-p-octylphenyl phosphateH3COPOH3COO-H3COPOH3COO-PVC membrane2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)61Ca+Neutral carrierNOH3COCH3OH3COH3CNOH3COCH3OOInert membr

42、ane2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)62n氣敏電極是敏化電極的一種，敏化離子通過(guò)界面反應(yīng)將被測(cè)氣敏電極是敏化電極的一種，敏化離子通過(guò)界面反應(yīng)將被測(cè)物質(zhì)或中介物質(zhì)轉(zhuǎn)化為供原離子電極測(cè)試的離子物質(zhì)或中介物質(zhì)轉(zhuǎn)化為供原離子電極測(cè)試的離子n氣敏電極是通過(guò)界面化學(xué)反應(yīng)工作的，試樣中待測(cè)氣體擴(kuò)散氣敏電極是通過(guò)界面化學(xué)反應(yīng)工作的，試樣中待測(cè)氣體擴(kuò)散通過(guò)透氣膜，進(jìn)入離子敏感膜與透氣膜之間形成的中間電解通過(guò)透氣膜，進(jìn)入離子敏感膜與透氣膜之間形成的中間電解質(zhì)溶液薄層，使其中某一離子活度發(fā)生變化，由離子敏感電質(zhì)溶液薄層，使其中某一離子活度發(fā)生變化，由離子敏感電極指示出來(lái)。極指示出來(lái)。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)63202

43、2-5-21衛(wèi)生化學(xué)64氣敏電極是對(duì)某些氣體敏感的電極。氣敏電極是對(duì)某些氣體敏感的電極。氨氣敏電極由氨氣敏電極由: :透氣膜、內(nèi)充溶液、指示透氣膜、內(nèi)充溶液、指示電極及外參比電極四部分組成電極及外參比電極四部分組成NH3H2ONH4OH0.1mol/LHCl0.1mol/LNH4Cl33KNHNHInFRTInFRTKE外參2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)65n直接響應(yīng)于被測(cè)氣體本身轉(zhuǎn)化形成的離子的氣敏電極直接響應(yīng)于被測(cè)氣體本身轉(zhuǎn)化形成的離子的氣敏電極，如，如NH3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為NH4+；n基于酸堿平衡的氣敏電極基于酸堿平衡的氣敏電極，如，如CO2、SO2等酸性氣體進(jìn)入等酸性氣體進(jìn)入中間電解質(zhì)溶液形成

44、酸；中間電解質(zhì)溶液形成酸；n基于絡(luò)合平衡的氣敏電極基于絡(luò)合平衡的氣敏電極。待測(cè)氣體進(jìn)入中間電解質(zhì)溶液。待測(cè)氣體進(jìn)入中間電解質(zhì)溶液引起絡(luò)合平衡移動(dòng)，使絡(luò)合物中心離子或配位體離子活度引起絡(luò)合平衡移動(dòng)，使絡(luò)合物中心離子或配位體離子活度發(fā)生變化。發(fā)生變化。：2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)662022-5-21衛(wèi)生化學(xué)67mVExternalreferenceelectrodeCO2(g)Flow CellElectrodeassemblyGas-permeablemembrane(silicone rubber)NaHCO3/H2OCO2 + H2O HCO3- + H+2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)68n氣

45、敏電極舉例：氣敏電極舉例：CO2氣敏電極，用氣敏電極，用pH玻璃電極作為指示電極，中介玻璃電極作為指示電極，中介溶液為溶液為0.01mol/L碳酸氫鈉碳酸氫鈉CO2 + H2O H2CO3反應(yīng)平衡常數(shù)反應(yīng)平衡常數(shù)K1= (H2CO3)/p(CO2) (H2CO3)= K1 p(CO2) H2CO3 HCO3- + H+K2= ( H+) (HCO3-) / (H2CO3)2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)69 ( H+) = K2 (H2CO3)/ (HCO3-) =K1 K2P(CO2)/ (HCO3-) 因?yàn)橐驗(yàn)镵1、 K2為常數(shù)；由于為常數(shù)；由于 Na2CO3 具有緩沖性，且具有緩沖性，且K2值

46、較小，因此值較小，因此 (HCO3-) 可認(rèn)為不變可認(rèn)為不變故：故： ( H+) =KP(CO2)當(dāng)用當(dāng)用pH電極作為敏感電極時(shí)，電極電位為：電極作為敏感電極時(shí)，電極電位為：E=E0+（2.303RT/F） lgP(CO2)2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)70mVExternalreferenceelectrodeNH3(g)Flow CellElectrodeassemblyGas-permeablemembrane(PTFE)NH4Cl/H2OH2O + NH3 NH4+ + OH-2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)71氣敏電極一覽表氣敏電極一覽表2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)72n 酶電極酶電極n酶電極是

47、由酶電極是由離子敏感膜離子敏感膜和和覆蓋在膜表面上的涂層覆蓋在膜表面上的涂層所組所組成。涂層中含有對(duì)待物質(zhì)具有專屬性反應(yīng)的酶，后者成。涂層中含有對(duì)待物質(zhì)具有專屬性反應(yīng)的酶，后者催化酶反應(yīng)，敏感膜對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生選擇性響應(yīng)；催化酶反應(yīng)，敏感膜對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生選擇性響應(yīng)；n研制酶電極的關(guān)鍵是找到合適的酶反應(yīng)研制酶電極的關(guān)鍵是找到合適的酶反應(yīng)，它由確定的，它由確定的產(chǎn)物且可用離子電極檢測(cè)出來(lái)；產(chǎn)物且可用離子電極檢測(cè)出來(lái)；n制作酶電極，要選擇合適的指示電極，還要制成具有制作酶電極，要選擇合適的指示電極，還要制成具有催化活性的水不溶的酶膜，并將它固定在指示電極的催化活性的水不溶的酶膜，并將它固定在指示電極的

48、表面。固定的方法由吸附、包埋、試劑交聯(lián)、共價(jià)鍵表面。固定的方法由吸附、包埋、試劑交聯(lián)、共價(jià)鍵合等。合等。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)73n酶電極的結(jié)構(gòu)式意圖酶電極的結(jié)構(gòu)式意圖2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)74 可被現(xiàn)有離子選擇性電極檢測(cè)的常見的酶催化產(chǎn)物可被現(xiàn)有離子選擇性電極檢測(cè)的常見的酶催化產(chǎn)物： CO2，NH3，NH4+，CN-，F(xiàn)-，S2-，I-，NO2-2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)75 酶催化反應(yīng)酶催化反應(yīng)： CO(NH2 )2 + H2O 2NH3 + CO2 氨電極檢測(cè)氨電極檢測(cè)尿酶尿酶葡萄糖氧化葡萄糖氧化酶酶氨基酸氧化氨基酸氧化酶酶葡萄糖葡萄糖 + O2 + H2O 葡萄糖酸葡萄糖酸 +

49、 H2 O2 氧電極檢測(cè)氧電極檢測(cè)R-CHNH2 COO- +O2 +H2 O R-COCOO- +NH4+ +H2 O2 氨基酸通過(guò)以上反應(yīng)后檢測(cè)，或進(jìn)一步氧化放出氨基酸通過(guò)以上反應(yīng)后檢測(cè)，或進(jìn)一步氧化放出CO2 ，用氣敏電極檢測(cè)。用氣敏電極檢測(cè)。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)76組織電極組織電極 特性特性：以動(dòng)植物組織為敏感膜；：以動(dòng)植物組織為敏感膜； 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： a. 來(lái)源豐富，許多組織中含有大量的酶；來(lái)源豐富，許多組織中含有大量的酶； b. 性質(zhì)穩(wěn)定，組織細(xì)胞中的酶處于天然狀態(tài)，可發(fā)揮較性質(zhì)穩(wěn)定，組織細(xì)胞中的酶處于天然狀態(tài)，可發(fā)揮較佳功效；佳功效； c. 專屬性強(qiáng)；專屬性強(qiáng)； d. 壽命較

50、長(zhǎng)；壽命較長(zhǎng)； e. 制作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，生物組織具有一定的機(jī)械性能。制作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，生物組織具有一定的機(jī)械性能。 制作關(guān)鍵制作關(guān)鍵：生物組織膜的固定，通常采用的方法有物理：生物組織膜的固定，通常采用的方法有物理吸附、共價(jià)附著、交聯(lián)、包埋等。吸附、共價(jià)附著、交聯(lián)、包埋等。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)77n組織電極組織電極n動(dòng)植物的某些組織內(nèi)存在著某種酶，將這些組動(dòng)植物的某些組織內(nèi)存在著某種酶，將這些組織固定在電極表面，可制備成各種組織電極織固定在電極表面，可制備成各種組織電極使用指示電極使用指示電極組織組織測(cè)定對(duì)象測(cè)定對(duì)象豬腎豬腎兔肝兔肝黃瓜黃瓜大豆大豆香蕉肉香蕉肉谷氨酰胺谷氨酰胺鳥嘌呤鳥嘌呤谷氨酸

51、谷氨酸尿素尿素多巴胺多巴胺NH3NH3CO2NH3，CO2O2返回返回2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)78n所有離子選擇電極都是不專屬的實(shí)際的電極電勢(shì)：所有離子選擇電極都是不專屬的實(shí)際的電極電勢(shì)：ni和和j ，ni和和nj分別為待測(cè)和干擾離子的活度及電分別為待測(cè)和干擾離子的活度及電荷荷Kij為為i離子對(duì)離子對(duì)j離子的電位選擇系數(shù)即為選擇系離子的電位選擇系數(shù)即為選擇系數(shù)，數(shù)，Kij越小，說(shuō)明電極對(duì)待測(cè)離子的選擇性越越小，說(shuō)明電極對(duì)待測(cè)離子的選擇性越高，是判斷離子選擇性的標(biāo)準(zhǔn)高，是判斷離子選擇性的標(biāo)準(zhǔn)jinnjjiiiaKaFnRTK/)(lg303. 2膜2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)79 共存的其它離子

52、對(duì)膜電位產(chǎn)生有貢獻(xiàn)嗎共存的其它離子對(duì)膜電位產(chǎn)生有貢獻(xiàn)嗎? 若測(cè)定離子為若測(cè)定離子為i，電荷為，電荷為zi；干擾離子為；干擾離子為j，電荷為，電荷為zj?？紤]到?？紤]到共存離子產(chǎn)生的電位，則膜電位的一般式可寫成為：共存離子產(chǎn)生的電位，則膜電位的一般式可寫成為：陽(yáng)陽(yáng)離離子子膜膜anFRTKEln jizz)(lnjijiaKanFRTKE膜膜陰陰離離子子膜膜anFRTKEln 2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)80討論a 對(duì)對(duì)陽(yáng)離子陽(yáng)離子響應(yīng)的電極，響應(yīng)的電極，K 后取后取正號(hào)正號(hào)；對(duì)；對(duì)負(fù)離子負(fù)離子響應(yīng)的電響應(yīng)的電極，極，K 后取后取負(fù)號(hào)。負(fù)號(hào)。b Ki J稱之為稱之為電極的選擇性系數(shù)電極的選擇性系數(shù)，

53、 其意義為：在相同的測(cè)定條件下，待測(cè)離子和干擾離子其意義為：在相同的測(cè)定條件下，待測(cè)離子和干擾離子產(chǎn)生相同電位時(shí)待測(cè)離子的活度產(chǎn)生相同電位時(shí)待測(cè)離子的活度i與干擾離子活度與干擾離子活度j的比值的比值: Ki j = i / j jizz)(lnjijiaKanFRTKE膜膜2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)81討論c 通常通常Ki j 1, Ki j值越小值越小,表明電極的選擇性越高表明電極的選擇性越高。例如：。例如： Ki j = 0.001時(shí)時(shí), 意味著干擾離子意味著干擾離子j 的活度比待測(cè)離子的活度比待測(cè)離子 i 的活度的活度大大1000倍倍 時(shí)時(shí), 兩者產(chǎn)生相同的電位。兩者產(chǎn)生相同的電位。d

54、選擇性系數(shù)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是一個(gè)常數(shù)，在不同離子活度條選擇性系數(shù)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是一個(gè)常數(shù)，在不同離子活度條件下測(cè)定的選擇性系數(shù)值各不相同。件下測(cè)定的選擇性系數(shù)值各不相同。 e Kij僅能用來(lái)僅能用來(lái)估計(jì)干擾離子存在時(shí)產(chǎn)生的測(cè)定誤差估計(jì)干擾離子存在時(shí)產(chǎn)生的測(cè)定誤差或確定電或確定電極的適用范圍。極的適用范圍。 jizz)(lnjijiaKanFRTKE膜膜2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)82 用用pNa玻璃膜電極（玻璃膜電極（KNa+，K+= 0.001）測(cè)定）測(cè)定pNa=3的試液的試液時(shí)時(shí),如試液中含有如試液中含有pK=2的鉀離子的鉀離子,則產(chǎn)生的誤差是多少則產(chǎn)生的誤差是多少?解解: 誤差誤差%=(KNa+，K

55、+ aK+ )/aNa+100% =(0.001102)/103100% =1%2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)83（1）線性范圍）線性范圍: AB段對(duì)應(yīng)的檢測(cè)離子的活度（或濃度）段對(duì)應(yīng)的檢測(cè)離子的活度（或濃度）范圍。范圍。（2）檢測(cè)下限）檢測(cè)下限: 圖中交點(diǎn)圖中交點(diǎn)M對(duì)應(yīng)的測(cè)定離子的活度對(duì)應(yīng)的測(cè)定離子的活度(或或濃度濃度) 。離子選擇性電極一般不用于測(cè)定高濃度試液。離子選擇性電極一般不用于測(cè)定高濃度試液（Vs，可認(rèn)為溶液體積基本不變。，可認(rèn)為溶液體積基本不變。 濃度增量為：濃度增量為：c = cs Vs / V0)lg(303. 21xiicxnFRTKE 2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)100標(biāo)準(zhǔn)加入

56、法標(biāo)準(zhǔn)加入法再次測(cè)定工作電池的電動(dòng)勢(shì)為再次測(cè)定工作電池的電動(dòng)勢(shì)為E E2 2：可以認(rèn)為可以認(rèn)為21。，。，21 ,則電位變化量：則電位變化量：)lg(303. 222222cxcxnFRTKEx )1lg(303. 212xccnFRTEEE 1/) 110()1lg(;303. 2sExxccccSEnFRTS則：令：適用于待測(cè)溶液較為復(fù)雜的試樣適用于待測(cè)溶液較為復(fù)雜的試樣2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)101n高輸入阻抗的電子毫伏計(jì)R電極電極R電極電極+R儀表儀表測(cè)量誤差測(cè)量誤差 =2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)102 (1) 測(cè)量溫度測(cè)量溫度：影響主要表現(xiàn)在對(duì)電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位、直：影響主要表現(xiàn)在

57、對(duì)電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位、直線的斜率和離子活度的影響上。線的斜率和離子活度的影響上。 儀器可對(duì)前兩項(xiàng)進(jìn)行校正，但多數(shù)僅校正斜率。儀器可對(duì)前兩項(xiàng)進(jìn)行校正，但多數(shù)僅校正斜率。 溫度的波動(dòng)可以使離子活度變化，在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)盡量保溫度的波動(dòng)可以使離子活度變化，在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)盡量保持溫度恒定。持溫度恒定。 (2) 線性范圍和電位平衡時(shí)間線性范圍和電位平衡時(shí)間：一般線性范圍在：一般線性范圍在10-110-6 mol / L；平衡時(shí)間越短越好。測(cè)量時(shí)可通過(guò)攪拌使待測(cè)離子；平衡時(shí)間越短越好。測(cè)量時(shí)可通過(guò)攪拌使待測(cè)離子快速擴(kuò)散到電極敏感膜，以縮短平衡時(shí)間?？焖贁U(kuò)散到電極敏感膜，以縮短平衡時(shí)間。 測(cè)量不同濃度試液時(shí)，

58、應(yīng)由低到高測(cè)量。測(cè)量不同濃度試液時(shí)，應(yīng)由低到高測(cè)量。2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)103(3) 溶液特性溶液特性：溶液特性主要是指溶液離子強(qiáng)度、溶液特性主要是指溶液離子強(qiáng)度、pH及共存及共存組分等。溶液的總離子強(qiáng)度應(yīng)保持恒定。溶液的組分等。溶液的總離子強(qiáng)度應(yīng)保持恒定。溶液的pH應(yīng)滿足應(yīng)滿足電極的要求。避免對(duì)電極敏感膜造成腐蝕。電極的要求。避免對(duì)電極敏感膜造成腐蝕。(4) 電位測(cè)量誤差電位測(cè)量誤差：當(dāng)電位讀數(shù)誤差為：當(dāng)電位讀數(shù)誤差為1mV時(shí)，時(shí)， 一價(jià)離子，相對(duì)誤差為一價(jià)離子，相對(duì)誤差為3.9% 二價(jià)離子二價(jià)離子,相對(duì)誤差為相對(duì)誤差為7.8% 故電位分析多用于測(cè)定低價(jià)離子。故電位分析多用于測(cè)定低價(jià)離

59、子。干擾離子的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：干擾離子的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面： a. 能使電極產(chǎn)生一定響應(yīng)，能使電極產(chǎn)生一定響應(yīng)， b. 干擾離子與待測(cè)離子發(fā)生絡(luò)合或沉淀反應(yīng)。干擾離子與待測(cè)離子發(fā)生絡(luò)合或沉淀反應(yīng)。返回返回2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)104n電位滴定法是根據(jù)電位滴定法是根據(jù)指示電極電位在滴定過(guò)程中的變指示電極電位在滴定過(guò)程中的變化以確定滴定終點(diǎn)的方法化以確定滴定終點(diǎn)的方法；n特點(diǎn)：特點(diǎn)：不需要準(zhǔn)確地測(cè)量電極電位值，因此溶液溫不需要準(zhǔn)確地測(cè)量電極電位值，因此溶液溫度、液體接界電位的影響并不重要。電位滴定法可度、液體接界電位的影響并不重要。電位滴定法可用于渾濁的、有色的和有熒光的溶液，也可用于非用

60、于渾濁的、有色的和有熒光的溶液，也可用于非水介質(zhì)；水介質(zhì)；2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)105(1)E-V曲線法曲線法：圖（圖（a） 簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確性稍差。簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確性稍差。(2)E/V - V曲線法曲線法：圖（圖（b） 一一階微商由電位改變量與滴定階微商由電位改變量與滴定劑體積增量之比計(jì)算之。劑體積增量之比計(jì)算之。 曲線上存在著極值點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)曲線上存在著極值點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)著應(yīng)著E-V 曲線中的拐點(diǎn)。曲線中的拐點(diǎn)。(3)2E/V 2 - V曲線法：曲線法：圖（圖（c） 2E/V 2二階微商。二階微商。 計(jì)算：計(jì)算：VVEVEVE 1222)()(返回返回2022-5-21衛(wèi)生化學(xué)106n電位滴定電位滴定