电位分析法离子选择性电极的性能及测定方法.docx

电位分析法离子选择性电极的性能及测定方法一、响应斜率理想的离子选择性电极的电位与离子活度的关系应符合能斯特方程:阳离子:£ = &)+2.303RTnF阴离子:口 口 2.303R723Q3RT如果对上式作E-lga曲线，是一条截据为Eo,斜率s=薪一的直线。1 1/1S表示活度每变化10倍所引起的电极电位变化的数值，称为电极的响应斜率。在一定温度下，对于给定的电极是常数。在25时，对一价离子s=59.16mv； 二价离子s=29.58mv。符合能斯特方程的斜率称为理论斜率，实际电极的斜率与 理论斜率有一定的偏差。除了玻璃电极能较好地符合理论斜率外，其它多数离子 选择性电极斜率与理论斜率不符。在标准曲线法中，这种电极是可以使用的，它 们可以与具有斜率补偿功能的离子计配套使用。使用偏离理论斜率的电极时，需 配置两种活度的标准液，其活度应分别大于和小于未知溶液的活度，并尽可能接 近未知溶液的活度。电极响应斜率的测定方法：把离子选择性电极与参比电极组成测量电池，配 制浓度为不同级差的标准溶液（10、10-2、io-3、10一4、I。一5moi爪），依次测出各 标准溶液的电池电动势，两相邻电动势之差就是电极在该测量温度下的斜率。也 可以在直角坐标系中以纵轴代表电动势，求出其斜率。在测试中，当浓度较高（大 于IO, mol/L）时，要注意浓度和活度之间的换算关系，同时也要注意液接电位 的影响。二、检出下限与测量范围一般将校正曲线的斜率偏离理论斜率30% （即在25c时为18/n mV ）的点 所相应的活度或浓度约定为检出下限。F一、C、选择性电极的检测下限， 分别可以到达1 Xio_7 mol/L, 1 XlO'moi/L和I X10-7mol/Lo但是，膜的表 面状况、测量前的预处理、溶液的组成等都会影响检测下限，因此，注明检测下 限时应指出获得它的条件。三、选择性电极的选择性主要是由电极膜的活性材料的性质决定的。所有的离子选择性 电极都不是专属的，在不同程度上都受到其它离子的干扰。例如，用普通pH玻 璃电极测量pH值大于9的溶液时，玻璃电极对碱金属离子也会有响应，产生碱 误差，这时测得的溶液的pH值偏低。离子选择性电极的选择性可用选择系数和 选择比来表示。选择系数表示电极对主要离子i的响应是电极对干扰离子j 的响应的倍数。的倒数勺一即选择比，它表示的是，在溶液中干扰离子)的 活度勾与主要离子i的活度内的比值为多大时，离子选择性电极对i和j这两种 离子的响应电位相等。可用修正的能斯特方程来表示存在离子干扰影响时电极电位，如下：石=石。+ 2307 jJ 卬一工 Kija'fA(2-9)%F T J式中，K,/可用实验方法测定，K,产1,意味着电极对主要离子的选择性好。 如某个pH玻璃电极对Na+的选择系数=1。一"，也就是说，该玻璃电极对 H+的响应比对Na+的响应灵敏1011倍。离子电极的选择性受很多因素的影响。玻璃的组成以及各组分之间的相对含 量等，都会影响玻璃膜电极的选择性；离子在水相和膜溶剂之间的分配系数以及 其在膜内的迁移速度，那么会影响电荷流动载体膜电极的选择性；中性流动载体膜 电极的选择性还会受溶剂性质的影响。测定选择系数有许多种方法，通常采用的是固定干扰离子)的活度图解法。 固定干扰离子j的活度，然后改变被测离子i的活度，测量相应的电极电位E, 作£一怆内图。随着卬的下降，干扰也会逐渐变得明显，最后到达完全干扰时曲 线将变为水平线。在校正曲线的线性局部和水平线局部，电极电位分别为：Ei=E°+s 1g©(2-10)E2 = E° + sg KM，1”，E2 = E° + sg KM，1”，(2-H)a.a.式中，s为能斯特响应曲线的斜率。当£/=£时，有:(2-12)利用K”可估算不同离子的相对响应值以及干扰离子的最大允许量。四、响应时间响应时间是指从离子选择性电极与参比电极接触试液或试液中离子的活度 改变开始时到电极电位值到达稳定(士lmV以内)所需的时间，也可用到达平 衡电位值95%或99%所需的时间幼.95或S99表示。响应时间的波动范围相当大, 性能良好的电极的响应是相当快的，响应时间可小于Imin。随着离子活度下降， 响应时间将会延长。溶液组成、膜的结构、温度和搅拌强度等都会影响响应时间。五、稳定性稳定性包括重现性和漂移。漂移是指在一组成和温度固定的溶液中，离子选 择性电极和参比电极组成的测量电池的电动势随时间而缓慢改变的程度。性能良 好电极在10 3moi/L溶液中，24h电位漂移将小于2mV。电极电位的重现性指电极往复三次测定浓度为10一3moi/L何10-2moi%溶液 时，所测得电位的平均偏差。测量温度为25c ±2,两溶液温度差不得超过0.5C, 从电极浸入溶液三分钟后开始读数。六、电极内阻离子选择性电极的内阻包括敏感膜的体电阻、内充液和内参比电极等的电阻。 玻璃膜电极的内阻大约在1061()9q.晶体膜电极的内电阻较低，约为千至兆欧。 非晶体膜电极电阻最高，可达几十兆欧以上，流动载体膜电极电阻约几兆欧。内 阻高那么要求良好的屏蔽和绝缘，以减少旁路漏电而产生的误差。电极的电阻越高， 要求电位计的输入阻抗也越高，同时越容易受外界交流电场的影响，造成测量误差。电极内阻测量方法：第一步：通过电极系统和高阻毫伏计，测电池电动势 E1；第二步：串接同级别的电阻Rs，测其两端电压E2。E1 = i（R内 + Rs）石2 =片&电极系统图2-2电池内阻对测量影响示意图E七、不对称电位不对称电位约为几毫伏，它会随时间而缓慢变化，开始时较大，然后趋向一 个稳定值。用pH值的标准缓冲溶液校正或者通过仪表“定位”，可以消除 不对称电位的影响。八、电极寿命电极寿命是指电极在规定测量条 件下保持能斯特功能的时间。一般玻 璃膜、固膜电极寿命可达一年以上, 液膜电极寿命在半年以上。电极不用时应清洗干净后存放。 一般长期不用时采取干法保存，短期 不用时采取湿法保存。