电位式分析仪器.ppt

电位式分析仪器现在学习的是第1页，共27页第一节电位式分析方法的基本知识概述概述一、电极电位、原电池一、电极电位、原电池二、电极的种类二、电极的种类现在学习的是第2页，共27页概述概述1.概念：概念：电位式分析法：通过电位式分析法：通过测量电极系统测量电极系统与被测与被测溶液构成的溶液构成的测量电池测量电池的的电动势电动势，获知被测，获知被测溶液离子活度的分析方法。溶液离子活度的分析方法。测量电极系统测量电极系统:指示电极指示电极、参比电极参比电极和被测溶液构成的和被测溶液构成的原电池。原电池。参比电极：其电极电位不随溶液浓度的变化而变化参比电极：其电极电位不随溶液浓度的变化而变化指示电极：对被测溶液的某种成分有敏感效应，并指示电极：对被测溶液的某种成分有敏感效应，并对被测离子具有一一对应关系的函数关系。对被测离子具有一一对应关系的函数关系。现在学习的是第3页，共27页2.仪仪器组器组成成传感器传感器变送器变送器显示器显示器参比电极参比电极指示电极指示电极Ef(a,T)阻抗变换、信号转换及处理、微处理器等阻抗变换、信号转换及处理、微处理器等LCD、LED、指针式、指针式3.应用领域应用领域 广泛应用于环境水、工业用水、生活用水等领域，广泛应用于环境水、工业用水、生活用水等领域，如测氢离子、钠离子、氨离子等成分。如测氢离子、钠离子、氨离子等成分。返回第一节返回第一节现在学习的是第4页，共27页1.1.电极电位电极电位水化作用水化作用Zn+-+Zn片插入高纯水中片插入高纯水中双电层双电层溶解与沉积溶解与沉积动态动态 平衡平衡恒定电位恒定电位Zn片插入片插入ZnSO4中中改变溶液浓度改变溶液浓度初始溶解初始溶解初始沉积初始沉积初始溶解初始溶解=初始沉积初始沉积初始溶解初始溶解103)被测溶液存在干扰离子被测溶液存在干扰离子,采取措施屏蔽。采取措施屏蔽。现在学习的是第14页，共27页四、被测溶液存在干扰离子四、被测溶液存在干扰离子,且不能忽略时的膜电位且不能忽略时的膜电位aA：主要离子活度主要离子活度ZA：主要离子的价数：主要离子的价数aB：干扰离子活度：干扰离子活度ZB：干扰离子的价数：干扰离子的价数kAB：离子：离子A对离子对离子B的电位的电位选择性系数选择性系数，表示干扰离子，表示干扰离子B对主要离子对主要离子A的膜电位的影响程度。在的膜电位的影响程度。在aA、aB一定时，一定时，kAB越大，干扰越大，总的影越大，干扰越大，总的影响还要看响还要看二者的乘积二者的乘积现在学习的是第15页，共27页五、离子选择性电极的分类五、离子选择性电极的分类根据膜电位机理、组分和结构分类离离子子选选择择性性电电极极基基本本电电极极敏敏化化电电极极气敏电极气敏电极酶电极酶电极晶体电极晶体电极非晶体电极非晶体电极均相膜电极均相膜电极非均相膜电极非均相膜电极刚性基质电极刚性基质电极流动载体电极流动载体电极带正电荷载体电极带正电荷载体电极带负电荷载体电极带负电荷载体电极中性载体电极中性载体电极现在学习的是第16页，共27页(一一)玻璃膜电极玻璃膜电极(刚性基质电极刚性基质电极)1.1.机理机理 纯纯SiO2为四面体结构为四面体结构,不存在可供离子交换的点不存在可供离子交换的点电荷电荷引入引入NaNa2 2O O、LiLi2 2O:O:硅氧键断裂，形成带负电荷的硅氧键断裂，形成带负电荷的硅氧基，可供离子交换的点电荷。硅氧基，可供离子交换的点电荷。电极活化电极活化:干态下不能进行离子交换。活化后形成干态下不能进行离子交换。活化后形成可供离子交换的水化凝胶层。可供离子交换的水化凝胶层。H H+水水与与Na膜膜交换交换SiOOOSi OOOOSiOOOSi OOOOONaNaSi OH+水水+Na膜膜 H+膜膜+Na水水0.051um50200umum0.051a2a1E1EDE2Ea1a2参比电极参比电极参比电极参比电极E2E1现在学习的是第17页，共27页2.2.敏感玻璃膜的选择性敏感玻璃膜的选择性pH玻璃膜电极玻璃膜电极Na+的干扰问题的干扰问题:当敏感膜加入当敏感膜加入Na2O后成为钠硅玻璃，对后成为钠硅玻璃，对H+离子具有较好的选择离子具有较好的选择性，但对性，但对Na+也具有一定的响应，产生干扰也具有一定的响应，产生干扰当当pH9时，时，Na+干扰比较明显；干扰比较明显；解决方案：解决方案：用用Li2O替代替代Na2O形成锂硅玻璃。形成锂硅玻璃。因为因为rLi+3个个pNa现在学习的是第18页，共27页3.3.玻璃膜电极结构玻璃膜电极结构内充液内充液Ag-AgCl电极电极玻璃电极杆玻璃电极杆固定座固定座屏蔽引线屏蔽引线敏感膜敏感膜金金属属箔箔聚聚四四氟氟乙乙烯烯插插头头0.1mol/LHCl(pH零电位为零电位为2)；含有；含有KCl的中性磷酸盐的混合溶液（的中性磷酸盐的混合溶液（pH零电位为零电位为7）；）；pNa1molNaCl/2.3mol/LKCl电极杆上镀有电极杆上镀有AgClAgCl银丝饱银丝饱和和Ag-AgClAg-AgCl溶液溶液现在学习的是第19页，共27页4.复合电极陶瓷塞陶瓷塞玻璃敏感膜玻璃敏感膜内参比电极内参比电极外参比电极外参比电极内充液内充液KCl内充液或内充液或KCl琼脂琼脂现在学习的是第20页，共27页(二二)其他其他离子选择性电极离子选择性电极敏感膜敏感膜具有内参比电极具有内参比电极和内充液的电极和内充液的电极内充液内充液内参比电极内参比电极敏感膜敏感膜全固态电极全固态电极银丝银丝敏感膜敏感膜复合电极复合电极内参比电极内参比电极陶瓷片陶瓷片目前此类电极可测量目前此类电极可测量的离子的离子F F-、Cl-Cl-、Br-Br-、I-I-、CN-CN-、Ag+Ag+等等F电极：膜电极：膜:由参杂了由参杂了EuF2的的难溶盐的的难溶盐LaF3晶体且片组成，在晶格中，晶体且片组成，在晶格中，F-做某种做某种程度的流动完成导电任务，加入程度的流动完成导电任务，加入Eu2+可降低内阻。可降低内阻。1.1.固体膜电极固体膜电极:现在学习的是第21页，共27页2.2.敏化电极敏化电极1）氨电极：）氨电极：透气膜透气膜NH4Cl内充液内充液电极外壳电极外壳参参比比电电极极原理：被测水样中的氨气通过扩散膜扩散到内充液中，与内原理：被测水样中的氨气通过扩散膜扩散到内充液中，与内充液作用产生变化充液作用产生变化离子选择离子选择性电极性电极酶膜酶膜2）酶电极：）酶电极：现在学习的是第22页，共27页3.3.离子场效应晶体管电极（离子场效应晶体管电极（ISFETISFET）技术特征：技术特征：基于微电子半基于微电子半导体技术，既具有电极响应导体技术，既具有电极响应敏感离子的特性，由具有场敏感离子的特性，由具有场效应管的特性。效应管的特性。S（N型型Si）D（N型型Si）引线引线离子选择电极膜离子选择电极膜栅绝缘体栅绝缘体（Si3N4）引线引线栅绝缘体栅绝缘体（SiO2）IaUa参比参比电极电极 返回主页返回主页现在学习的是第23页，共27页第三节参比电极要求：要求：温度一定，压力一定；温度一定，压力一定；电极电位不随被测溶液活度变化而变化；电极电位不随被测溶液活度变化而变化；良好的重现性，稳定性，可逆性。良好的重现性，稳定性，可逆性。一、氢电极（略）一、氢电极（略）二、甘汞电极二、甘汞电极表示为：表示为：HgHg2Cl2（固）（固）KCl电极反应：电极反应：Hg2Cl22e 2Hg+2Cl-电极电位电极电位存在问题存在问题:热滞后现象热滞后现象现在学习的是第24页，共27页三、三、Ag-AgClAg-AgCl电极电极性能和重现性都比较好，高温下电位仍较稳定，热性能和重现性都比较好，高温下电位仍较稳定，热滞后现象比甘汞小。滞后现象比甘汞小。表示为：表示为：KCl,AgCl(饱饱)AgCl（固）（固）,Ag电极反应：电极反应：AgCle Ag+2Cl-电极电位电极电位现在学习的是第25页，共27页思考题一思考题一什么是电位式分析方法及电位式分析仪器？什么是电位式分析方法及电位式分析仪器？电位式分析仪器有哪些主要部分组成？电位式分析仪器有哪些主要部分组成？测量电池的组成和作用？测量电池的组成和作用？变送器的作用？变送器的作用？什么是电极电位？什么是电极电位？写出标准电极电位的能斯特方程写出标准电极电位的能斯特方程,并说明各符号的意义。并说明各符号的意义。什么是膜电位什么是膜电位?写出膜电位的能斯特方程。写出膜电位的能斯特方程。写出离子选择性电极电位的能斯特方程。写出离子选择性电极电位的能斯特方程。写出干扰离子存在的能斯特方程。写出干扰离子存在的能斯特方程。说明玻璃膜电极的原理。说明玻璃膜电极的原理。现在学习的是第26页，共27页思考题二思考题二画图说明玻璃膜电极的结构。画图说明玻璃膜电极的结构。画图说明复合玻璃膜电极的结构。画图说明复合玻璃膜电极的结构。画图说明甘汞电极的构和原理。画图说明甘汞电极的构和原理。画图说明银氯化银电极的结构及原理。画图说明银氯化银电极的结构及原理。现在学习的是第27页，共27页