離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生

離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生11.離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生2.離子選擇性電極的選擇性1.離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生2

電位分析法是是根據(jù)指示電極的電極電位與響應(yīng)離子活度的關(guān)系,通過測(cè)定由指示電極、參比電極和試液組成的原電池的電動(dòng)勢(shì)確定被測(cè)離子濃度的一種分析方法。離子選擇性電極是一類指示電極,它的電化學(xué)活性元件稱活性膜或敏感膜。敏感膜是離子選擇性電極最重要的組成部分,它決定著電極的性質(zhì)。不同的離子選擇電極具有不同的敏感膜。其作用是將溶液中特定離子活度轉(zhuǎn)變成電位信號(hào)——膜電位。電位分析法是是根據(jù)指示電極的電極電位與響應(yīng)離3離子選擇性電極的分類離子選擇性電極的分類4LaF3晶體膜晶體膜電極：此類電極可分為單晶(均相)膜和多晶(非均相)膜電極。前者多由一種或幾種化合物均勻混合而成，后者為晶體電活性物質(zhì)外，還加入某種惰性材料，如硅橡膠、聚苯乙烯、石蠟等。典型的單晶膜有LaF3晶體膜(對(duì)F-響應(yīng))和Ag2S晶體膜(對(duì)S2-)響應(yīng)。右圖為LaF3晶體膜為例。構(gòu)成：內(nèi)電極(Ag-AgCl電極+NaCl,NaF液)+LaF3膜LaF3晶體膜晶體膜電極：構(gòu)成：內(nèi)電極(Ag-AgCl5玻璃電極

當(dāng)玻璃電極的的玻璃膜浸入水溶液時(shí)，一面發(fā)生水合層的迅速溶解,一面有更多的干玻璃發(fā)生水合反應(yīng)。水合層的溶解速度取決于玻璃的成份和試樣溶液的性質(zhì),這個(gè)溶解速度決定了玻璃電極的壽命。玻璃電極當(dāng)玻璃電極的的玻璃膜浸入水溶液時(shí)，一6

水化層中的Si和O構(gòu)成的骨架是負(fù)電荷的，與此抗衡的離子是堿金屬正電荷離子M。當(dāng)玻璃膜與水溶液接觸時(shí)，其中的M離子被氫離子所交換，因而膜表面的點(diǎn)位幾乎全為氫離子占據(jù)，膜內(nèi)表面與內(nèi)部溶液接觸時(shí)，同樣形成了水化層。但內(nèi)部溶液與外部溶液pH不同，則在內(nèi)外的固液液面上由于電荷分布不同而形成二界面電位，即雙電位。這樣就使跨越膜的兩側(cè)具有一定的電位差，這個(gè)電位差就叫做膜電位。膜電位的產(chǎn)生水化層中的Si和O構(gòu)成的骨架是負(fù)電荷的，與7當(dāng)浸泡的電極浸入待測(cè)溶液時(shí)，膜外層的水化層與試液接觸，由于溶液的H離子活度不同，使膜外層的固液兩相界面的電荷分布發(fā)生了改變，從而使跨越電極膜的電位差改變，而這個(gè)改變顯然與H離子活度有關(guān)。所以，膜電位的產(chǎn)生并不是由于電子的得失，而是離子交換與離子擴(kuò)散。

那么對(duì)于任意價(jià)數(shù)n的離子電極,離子選擇性電極(ISE)電位的Nernst表示式為:

E為離子選擇性電極的標(biāo)準(zhǔn)電位

“+”為陽離子選擇性電位

“-”為陰離子選擇性電位

a為內(nèi)充液中敏感離子活度。當(dāng)浸泡的電極浸入待測(cè)溶液時(shí)，膜外層的水化層與8背景事實(shí)上，電極不僅對(duì)一種粒子有響應(yīng)，與預(yù)測(cè)離子共存的某些離子也能影響電極的膜電位。比如在pH>9時(shí)，玻璃電極的電位影響偏離理想線性關(guān)系而產(chǎn)生誤差，測(cè)得比實(shí)際值低。此誤差為鈉誤差。原因是電極膜對(duì)H離子有響應(yīng)，對(duì)Na也有響應(yīng)。在H離子活度低時(shí)，Na的影響就顯著了。背景事實(shí)上，電極不僅對(duì)一種粒子有響應(yīng)，與預(yù)測(cè)9

當(dāng)被測(cè)離子i和干擾離子j共存時(shí),膜電位E表示為:

ai,aj為被測(cè)離子i和干擾離子j活度;

ni或nj為被測(cè)離子i和干擾離子j的電荷數(shù);

Ki,j為選擇性系數(shù)。

選擇系數(shù)Ki,j是表示離子選擇性電極性能的重要參數(shù),是離子選擇性電極對(duì)指定離子選擇性好壞的量度。它的含義為電極相對(duì)被測(cè)離子i來說,對(duì)于干擾離子j的選擇性。其數(shù)值為在相同條件下產(chǎn)生相同電位響應(yīng)的被測(cè)離子活度ai與共存離子活度ai的比值。當(dāng)被測(cè)離子i和干擾離子j共存時(shí),膜電位E表示為:10

Ki,j數(shù)值越大,則干擾越大,選擇性越差。Ki,j數(shù)值越小,則j離子對(duì)i離子干擾性越小，電極對(duì)i離子選擇性越好,。Ki,j是個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并非一嚴(yán)格常數(shù),它與溶液中離子i和j活度測(cè)量方法有關(guān)。所以不能直接利用它的文獻(xiàn)值作分析測(cè)定時(shí)的干擾校正。但它仍然是判斷利息選擇性電極在已知雜質(zhì)存在時(shí)干擾程度的一個(gè)有用指標(biāo)。Ki，j值的作用：1）判斷i，j離子何為干擾離子何為預(yù)測(cè)離子；2）判斷干擾程度與干擾引起的誤差大小Ki,j數(shù)值越大,則干擾越大,選擇11思考題答：膜電位=擴(kuò)散電位(膜內(nèi))+Donnan電位(膜與溶液之間)擴(kuò)散電位：液液界面或固體膜內(nèi)，因不同離子之間或離子相同而濃度不同而發(fā)生擴(kuò)散即擴(kuò)散電位。Donnan電位：選擇性滲透膜或離子交換膜，它至少阻止一種離子從一個(gè)液相擴(kuò)散至另一液相或與溶液中的離子發(fā)生交換。這樣將使兩相界面之間電荷分布不均勻而形成雙電層，產(chǎn)生電位差。這個(gè)電位差就叫做膜電位。2.如何估量選擇性電極對(duì)預(yù)測(cè)電子的選擇性？1.什么是膜電位？簡(jiǎn)述膜電位的形成。答：借選擇性系數(shù)可以估量干擾離子對(duì)測(cè)定造成的誤差。根據(jù)Ki，j的定義，在估量測(cè)定的誤差時(shí)可用下式計(jì)算：思考題答：膜電位=擴(kuò)散電位(膜內(nèi))+Donnan12參考文獻(xiàn)1.劉靜，《離子選擇性電極研究概述》，陜西師范大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)報(bào)，2002年12月第4期2.吳波，郝先強(qiáng)，關(guān)杰，《玻璃電極的測(cè)量機(jī)制及分析》，儀表技術(shù)與傳感器,1999年03期參考文獻(xiàn)1.劉靜，《離子選擇性電極研究概述》，陜西師范大學(xué)繼13謝謝觀賞謝謝觀賞14離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生151.離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生2.離子選擇性電極的選擇性1.離子選擇性電極膜電位的產(chǎn)生16

電位分析法是是根據(jù)指示電極的電極電位與響應(yīng)離子活度的關(guān)系,通過測(cè)定由指示電極、參比電極和試液組成的原電池的電動(dòng)勢(shì)確定被測(cè)離子濃度的一種分析方法。離子選擇性電極是一類指示電極,它的電化學(xué)活性元件稱活性膜或敏感膜。敏感膜是離子選擇性電極最重要的組成部分,它決定著電極的性質(zhì)。不同的離子選擇電極具有不同的敏感膜。其作用是將溶液中特定離子活度轉(zhuǎn)變成電位信號(hào)——膜電位。電位分析法是是根據(jù)指示電極的電極電位與響應(yīng)離17離子選擇性電極的分類離子選擇性電極的分類18LaF3晶體膜晶體膜電極：此類電極可分為單晶(均相)膜和多晶(非均相)膜電極。前者多由一種或幾種化合物均勻混合而成，后者為晶體電活性物質(zhì)外，還加入某種惰性材料，如硅橡膠、聚苯乙烯、石蠟等。典型的單晶膜有LaF3晶體膜(對(duì)F-響應(yīng))和Ag2S晶體膜(對(duì)S2-)響應(yīng)。右圖為LaF3晶體膜為例。構(gòu)成：內(nèi)電極(Ag-AgCl電極+NaCl,NaF液)+LaF3膜LaF3晶體膜晶體膜電極：構(gòu)成：內(nèi)電極(Ag-AgCl19玻璃電極

當(dāng)玻璃電極的的玻璃膜浸入水溶液時(shí)，一面發(fā)生水合層的迅速溶解,一面有更多的干玻璃發(fā)生水合反應(yīng)。水合層的溶解速度取決于玻璃的成份和試樣溶液的性質(zhì),這個(gè)溶解速度決定了玻璃電極的壽命。玻璃電極當(dāng)玻璃電極的的玻璃膜浸入水溶液時(shí)，一20

水化層中的Si和O構(gòu)成的骨架是負(fù)電荷的，與此抗衡的離子是堿金屬正電荷離子M。當(dāng)玻璃膜與水溶液接觸時(shí)，其中的M離子被氫離子所交換，因而膜表面的點(diǎn)位幾乎全為氫離子占據(jù)，膜內(nèi)表面與內(nèi)部溶液接觸時(shí)，同樣形成了水化層。但內(nèi)部溶液與外部溶液pH不同，則在內(nèi)外的固液液面上由于電荷分布不同而形成二界面電位，即雙電位。這樣就使跨越膜的兩側(cè)具有一定的電位差，這個(gè)電位差就叫做膜電位。膜電位的產(chǎn)生水化層中的Si和O構(gòu)成的骨架是負(fù)電荷的，與21當(dāng)浸泡的電極浸入待測(cè)溶液時(shí)，膜外層的水化層與試液接觸，由于溶液的H離子活度不同，使膜外層的固液兩相界面的電荷分布發(fā)生了改變，從而使跨越電極膜的電位差改變，而這個(gè)改變顯然與H離子活度有關(guān)。所以，膜電位的產(chǎn)生并不是由于電子的得失，而是離子交換與離子擴(kuò)散。

那么對(duì)于任意價(jià)數(shù)n的離子電極,離子選擇性電極(ISE)電位的Nernst表示式為:

E為離子選擇性電極的標(biāo)準(zhǔn)電位

“+”為陽離子選擇性電位

“-”為陰離子選擇性電位

a為內(nèi)充液中敏感離子活度。當(dāng)浸泡的電極浸入待測(cè)溶液時(shí)，膜外層的水化層與22背景事實(shí)上，電極不僅對(duì)一種粒子有響應(yīng)，與預(yù)測(cè)離子共存的某些離子也能影響電極的膜電位。比如在pH>9時(shí)，玻璃電極的電位影響偏離理想線性關(guān)系而產(chǎn)生誤差，測(cè)得比實(shí)際值低。此誤差為鈉誤差。原因是電極膜對(duì)H離子有響應(yīng)，對(duì)Na也有響應(yīng)。在H離子活度低時(shí)，Na的影響就顯著了。背景事實(shí)上，電極不僅對(duì)一種粒子有響應(yīng)，與預(yù)測(cè)23

當(dāng)被測(cè)離子i和干擾離子j共存時(shí),膜電位E表示為:

ai,aj為被測(cè)離子i和干擾離子j活度;

ni或nj為被測(cè)離子i和干擾離子j的電荷數(shù);

Ki,j為選擇性系數(shù)。

選擇系數(shù)Ki,j是表示離子選擇性電極性能的重要參數(shù),是離子選擇性電極對(duì)指定離子選擇性好壞的量度。它的含義為電極相對(duì)被測(cè)離子i來說,對(duì)于干擾離子j的選擇性。其數(shù)值為在相同條件下產(chǎn)生相同電位響應(yīng)的被測(cè)離子活度ai與共存離子活度ai的比值。當(dāng)被測(cè)離子i和干擾離子j共存時(shí),膜電位E表示為:24

Ki,j數(shù)值越大,則干擾越大,選擇性越差。Ki,j數(shù)值越小,則j離子對(duì)i離子干擾性越小，電極對(duì)i離子選擇性越好,。Ki,j是個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并非一嚴(yán)格常數(shù),它與溶液中離子i和j活度測(cè)量方法有關(guān)。所以不能直接利用它的文獻(xiàn)值作分析測(cè)定時(shí)的干擾校正。但它仍然是判斷利息選擇性電極在已知雜質(zhì)存在時(shí)干擾程度的一個(gè)有用指標(biāo)。Ki，j值的作用：1）判斷i，j離子何為干擾離子何為預(yù)測(cè)離子；2）判斷干擾程度與干擾引起的誤差大小Ki,j數(shù)值越大,則干擾越大,選擇25思考題答：膜電位=擴(kuò)散電位(膜內(nèi))+Donnan電位(膜與溶液之間)擴(kuò)散電位：液液界面或固體膜內(nèi)，因不同離子之間或離子相同而濃度不同而發(fā)生擴(kuò)散即擴(kuò)散電位。Donnan電位：選擇性滲透膜或離子交換膜，它至少阻止一種離子從一個(gè)液相擴(kuò)散至另一液相或與溶液中的離子發(fā)生交換。這樣將使兩相界面之間電荷分布不均勻而形成雙電層，產(chǎn)生電位差。這個(gè)電位差就叫做膜電位。2.如何估量選擇性電極對(duì)預(yù)測(cè)電子的選擇性