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离子选择性电极的响应机理
发布时间:2012-12-17   点击次数:2402

10-2 一、离子选择性电极
离子选择性电极(犐狅狀犛犲犾犲犮狋犻狏犲犈犾犲犮狋狉狅犱犲,犐犛犈)是近代发展起
来的一种新型的电化学传感器。它有选择地响应待测离子的活度
(浓度),而对其他离子不响应或很少响应。离子选择性电极的电
位与它所敏感离子的活度的对数呈线性关系,并遵循或近似遵循
能斯特公式。这类电极所指示的电极电位,不是由于氧化还原(电
子交换)所形成的,这与金属基电极有本质区别。它们都具有一个敏感膜,故又称膜电极。
1—氟化镧单晶膜;2—内参比溶液(犖犪犉+犖犪犆犾);3—内参比
电极(犃犵?犃犵犆犾);4—带屏蔽的导线;5—塑料管或玻璃管
离子选择性电极的结构随敏感膜不同而略有不同,但一般都由下列四
部分组成(见图10-5)。敏感膜———或称传感膜,是离子
选择性电极最关键的部分。制膜的料是对某离子能选择性地响应的活性
材料,如一定组成的硅酸盐玻璃,单晶或难溶盐压片,液态离子交换剂和中
性载体等。用适当方法将活性材料制成一定大小的膜片,将其固定在电极
杆末端。敏感膜的作用是将溶液中给定离子的活度转变成可测量的电位信 号。
电极杆—起着固定和支持敏感膜的作用。常用高绝缘的,化学稳定性好的塑料或玻璃制成。
带屏蔽的导线———将内导体系传输出的膜电位输送至仪器的
输入端。为了防止周围交流电场及静电感应对测定的干扰,故使用聚乙烯金属隔线作导线。
二、离子选择性电极的响应机理
离子选择性电极一般是由敏感膜、内参比溶液和内参比电极
组成,膜材料和内参比溶液中均含有与待测溶液相同的离子,其膜
电位产生的机理与前面讨论的狆犎玻璃电极相类似,是基于敏感
膜和溶液界面间的离子交换及扩散作用。当电极插入含有某些离
子的溶液中时,其中那些具有适合电荷和适合大小的离子将与薄
膜中某种离子起离子交换反应,从而扰乱了两相界面原有的电荷
分布,因而形成了双电层,产生了一个稳定膜电位。由于内参比电
极电位固定,内参比溶液中有关离子的活度恒定,所以离子选择性
电极电位φ犐犛犈只随溶液中待测离子的活度变化而变化,且二者的关系符合能斯特方程
φ犐犛犈=犓±2.303犚犜狕犉 犾犵犪 (10-16)
式中:狕为离子电荷数;犪为被测离子活度;犓值与电极结构有关,
它包括膜内界面的相间电位、内参比电极电位及不对称电位。对
于同一只电极,测量条件恒定,犓为常数;式中右边第二项前边的符号,对阳离子为正,对阴离子为负。