电位分析原理与离子选择电极1(xiu)ppt课件.ppt

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1、第十四章电位分析法Potentiometry2021/7/28教学目标1.牢固掌握电位分析法的基本原理2.较好掌握离子选择电极的基本结构、各类电极的响应机理3.深刻理解电位选择系数的意义及相关运算4.掌握用电位法测定某些物理化学常数5.能根据分析对象，选择合适的电极加以应用6.了解一些新类型的电极2021/7/2814.1电位分析原理与离子选择电极Principleofpotentio-metryanalysisandionselectiveelectrode一、概述二、电位分析原理三、膜电位的产生原理四、离子选择性电极的作用原理五、离子选择电极的种类、原理与结构六、离子

2、选择电极的特性2021/7/28一、概述电位分析法分为直接电位法和电位滴定法两种。直接电位法是根据在零电流下测量到的电池电动势从而求得待测离子的浓（活）度。如用玻璃电极测定溶液的值和用离子选择性电极来指示待测离子的浓（活）度等。电位滴定法则是以电极电位的突变代替指示剂颜色的变化来指示终点。在电位分析中，构成电池的两个电极，其中一个电极为指示电极，其电极电位随待测离子的浓（活）度而变化；另外一个电极为参比电极，其电位恒定。将指示电极和参比电极一起插入待测试液，在通过电路中的电流接近为零时，测定回路中的电动势。2021/7/282021/7/28二、电位分析原理电位分析是通过在零电流条

3、件下测定两电极间的电位差（电池电动势）而进行的分析测定。ΔE=E+-E-+E液接电位装置：参比电极、指示电极、电位差计；指示电极的种类较多，一般可以分为基于电子交换的金属基指示电极，和基于离子交换的膜电极，即各种离子选择性电极。2021/7/28理论基础：能斯特方程（电极电位与溶液中待测离子间的定量关系）。对于氧化还原体系：Ox+ne-=Red对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）：2021/7/28对于离子选择性电极：当待测离子为阳离子，取“+”号，当待测离子为阴离子时，取“-”。n为待测离子所带电荷数。如用玻璃电极测定氢离子浓度时(250C)，2021/7/28三、膜电位的产

4、生原理一）扩散电位：当两相界面浓度不同时因迁移速率不同而形成的电位差。属自由扩散，没有强制性和选择性。二）界面电位：由于膜的选择性作用，只允许某种离子透过，于是造成两相界面电荷分布不均匀，产生电位差，这一电位称之为道南电位。这类电位具有强制性和选择性。2021/7/28三）膜电位通常敏感膜内外表面性质可以看成是相同的,即k1=k2，且　　　　　　，故膜电位为：2021/7/28四、离子选择性电极的作用原理所以离子选择性电极的电位为内参比电极的电位与膜电位之和。膜电极内参比电极2021/7/28五、离子选择性电极的类型及响应机理一）离子选择性电极(又称膜电极)的分类1976年IUPA

5、C基于膜的特征，推荐将其分为以下几类：原电极（primaryelectrodes）晶体膜电极（crystallinemembraneelectrodes）均相膜电极（homogeneousmembraneelectrodes）非均相膜电极(heterogeneousmembraneelectrodes)非晶体膜电极（heterocrystallinemembraneelectrodes）刚性基质电极（rigidmatrixelectrodes）流动载体电极(electrodeswithamobilecarrier)敏化电极（sensitizedelectrodes）气敏电极（gas

6、sensingelectrodes）酶电极（enzymeelectrodes）2021/7/28从上述分类可见到所有膜电极的共性：1）低溶解性：2）导电性(尽管很小)：3）高选择性：2021/7/28二）膜电极（ISE）的结构ISE的组成部分：1.电极腔体2.内参比电极3.内参比溶液4.敏感膜2021/7/28玻璃电极是最早使用的膜电极。1906年，M.Cremer(Z.Biol.,1906,47,562)首先发现玻璃电极可用于测定；1909年，F.Haber(Z.Phys.Chem.,1909,67,385)对其系统的实验研究;1930年代，玻璃电极测定pH的方法是成为最为方便的

7、方法(通过测定分隔开的玻璃电极和参比电极之间的电位差)；1950年代，由于真空管的发明，很容易测量阻抗为100M以上的电极电位，因此其应用开始普及；1960年代，对pH敏感膜进行了大量而系统的研究，发展了许多对K+、Na+、Ca2+、F-、NO3-响应的膜电极并市场化。三）典型膜电极1.pH玻璃膜电极（刚性基质）2021/7/281）.结构2021/7/28电极在蒸馏水中水浸泡后，表面的Na+与水中的H+交换，表面形成水合硅胶层。2）.响应机理H++Na+Gl-=N