离子选择性电极及其发展趋势

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1、万方数据第19卷第2期四川文理学院学报(自然科学)2009年03月V01．19No．2SichuanUniversityofArtsandScienceJournal(NaturalScienceEdition)Mar．2009离子选择性电极及其发展趋势刘丹，王晓洲(四川文理学院化学与化学工程系，四川达州635000)【摘要】介绍了离子选择性电极的基本结构和响应机理，并对其发展状况做了进一步的综述。【关键词】离子选择性电极；结构；发展趋势【中图分类号】0611【文献标识码】A【文章编号】1674—5248(

2、2009)02—0020一03离子选择性电极(IonSelectiveElectrode，ISE)也称离子敏感电极，它是一种特殊的电化学传感器。离子选择性电极的发展，是电位分析法六十年代以来最重要的进展，电位分析法是电化学分析方法的重要分支。其原理是通过电路的电流接近于零的条件下测定电池的电动势或电极电位。它是能斯特(Nemst)公式在分析中的直接应用。llo电位分析法是一种经典的分析方法，它利用指示电极的电极电位与响应离子活度的关系，通过测定由指示电极、参比电极和试液组成的原电池的电动势确定被测离子浓度的

3、一种分析方法。1离子选择性电极的基本结构和响应机理离子选择性电极是一类指示电极，它的种类可达40余种，根据其电极的类型可分为：(1)基本电极。包括晶体电极，主要有均相膜和非均相膜电极两种；非晶体电极，主要有刚性基质电极和流动载体电极，流动载体电极又分为带正电荷、负电荷或中性载体电极。这些电极主要用于进行溶液pH值和各种离子浓度的测定。(2)敏化电极。包括气敏电极、酶电极、细菌电极和组织电极。可进行气体含量、无机物和有机物含量的测定。(3)免疫响应电极。可进行抗体滴定或抗原的测定。口’1．1离子选择性电极的基

4、本结构离子选择性电极是一类指示电极，它的电化学活性元件是“膜”，称为活性膜或敏感膜。离子选择性电极主要由两部分组成：(1)敏感膜。这是离子选择性电极最重要的组成部分，它决定电极的性质，不同的离子选择电极具有不同的敏感膜，其作用是将溶液中特定离子活度转变成电位信号——膜电位。(2)内导系统。一般包括内参比溶液和内参比电极，其作用在于将膜电位引出。1．2离子选择性电极响应机理离子选择性电极中，如果离子选择性电极与参比电极组成电池为：参比电极II试液I离子选择电极当它和含被测离子的溶液接触时，能对溶液中特定离子选

5、择性地产生能斯特(Nernst)响应，其电极电位是一种膜电位，那么对于任意价数n的离子电极，离子选择性电极(ISE)电位的Nemst表示式为：E=％±等n口其中，1SE为离子选择性电极的标准电位，“+”为阳离子选择性电位，“一”为阴离子选择性电位，a为内充液中敏感离子活度。1．3离子选择电极分析方法的特点与其它分析方法相比，离子选择性电极具有许多独特的优点：(1)离子选择性电极是一种直接的、非破坏性的分析方法，它一般不受样品溶液的颜色、浑浊、悬浮物或粘度的影响，用少量样品即可实现测量。(2)离子选择性电极分

6、析所需设备简单、操作方便，仪器及电极均可携带，适合现场测定，不需要很多的设备费用及维护费用。(3)离子选择性电极分析速度快，典型的单次分析只需要1—2分钟，当样品中加入必要的试剂在搅拌下浸入电极1分钟后即可读数，因此应用电极可以反复测量，达到减少误差的目的。(4)电极输出为电信号，不需要经过转换就可以直接放大及测量记录，因此采用电极法容易实现自动、连续测量及控制。(5)电极法测量的范围广，灵敏度高，一般可达4个、5个或6个浓度数量级范围，而且电极的响应为对数特性，因此在整个测量范围具有同样的准确程度。(6)

7、离子电极分析法还有一些独特的长处：离子电极电位所响应的是溶液中给定离子的活度，而不是一般分析中离子的浓度，这在某些场合下具有重要的应用。例如航空铝制件表面所用溶液的效率，取决于其中游离氟离子的活度，根据一般化学分析方法测出的总氟量，不能判断溶液·【收稿日期】2008—11—07【作者简介】刘丹(1982一)，女，四川新都人，助教，在读硕士研究生，主要从事无机化学研究；王晓洲(1976一)，女，四川达州人，讲师，硕士，主要从事分析化学研究。20万方数据刘丹，王晓洲：离子选择性电极及其发展趋势2009年第2期是

8、否失效，而能响应氟离子活度变化的氟离子电极，是用以进行此一监测的较好工具。研究血清中钙对生理过程的影响，需要了解的往往不是总钙浓度，而是游离钙离子的活度。钙离子电极即是应此需要而设计的。¨-尽管电极分析方法具有一系列优点，但此法以目前发展水平，在实际应用中受到不少限制，应用中普遍存在的问题有：(1)选择性问题。理想的ISE应只对一种特定的离子具有能斯特响应，但实际上电极对被测溶液中其他共存离子也有响应，即意味着测