石河子大学：《仪器分析 Instrumental Analysis》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 电位与电导分析法 principle of potentio-metry analysis and ion selective electrode

第一节电位分析原理与离子 选择电极 第三章 principle of potentio-metry analysis and ion selective electrode 电位与电导分析法 第二节电位分析法的应用 application of potentiometry potentiometry and conductometry第三节电导分析法原理 principle of conductometry 第四节电导分析法的应用 applications of conductometry 2021/2/23 生命科学学院 2

2021/2/23 生命科学学院 2 potentiometry and conductometry 第三章 电位与电导分析法 第一节 电位分析原理与离子 选择电极 principle of potentio-metry analysis and ion selective electrode 第二节 电位分析法的应用 application of potentiometry 第三节 电导分析法原理 principle of conductometry 第四节 电导分析法的应用 applications of conductometry

第三章 、电位分析原理 电位与电导分析法 principle of potentiometry analysis potentiometryand conductometry、离子选择性电极的种类、 第一节 原理和结构 电位分析原理与离子 type, principle and structure of ion selectiveelectrode 选择电极 、离子选择电极的特性 principle of potentio-metry analysis and ion selective specific property of ion selective electrode electrode 2021/2/23 生命科学学院 3

2021/2/23 生命科学学院 3 potentiometry and conductometry principle of potentio-metry analysis and ion selective electrode 第三章 电位与电导分析法 第一节 电位分析原理与离子 选择电极 一、电位分析原理 principle of potentiometry analysis 二、离子选择性电极的种类、 原理和结构 type, principle and structure of ion selective electrode 三、离子选择电极的特性 specific property of ion selective electrode

、电位分析原理 principle of potentiometry analysis 电位分析法是利用电极电位和浓度目电位分析实验室 的关系来测量被测物质含量的一种电化 学分析法。 装置:参比电极、指示电板、电位a/想 △E=q-9+q液接电位 搅拌器 差计; 当测定时,参比电极的电极电位保 持不变,电池电动势随指示电极的电极电位分析实验室 电位而变,而指示电极的电极电位随溶 液中待测离子活度而变。 毫伏计 2021/2/23 生命科学学院 4

2021/2/23 生命科学学院 4 电位分析法是利用电极电位和浓度 的关系来测量被测物质含量的一种电化 学分析法。 ΔE =  + -  - + 液接电位 装置：参比电极、指示电极、电位 差计； 当测定时，参比电极的电极电位保 持不变，电池电动势随指示电极的电极 电位而变，而指示电极的电极电位随溶 液中待测离子活度而变。 一、电位分析原理 principle of potentiometry analysis

电位分析的理论基础 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 能斯特方程为 RT P= porEd 如、 Ox Red 对于金属电极(还原态为金属,活度定为1): RT 9=9 MT/M Mnt 2021/2/23 生命科学学院

2021/2/23 生命科学学院 5 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 能斯特方程为 Red O Ox Ox/Red ln a a nF RT  = + 对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）： = n+ + M n+ O M / M ln a nF RT   电位分析的理论基础

电位分析法分类: 电位分析通常分为两类: 直接电位法:利用专用的指示电极(如离子选择电 极)把被测物质的浓度变为电极电位值。然后,根据能 斯特方程式,从测得的电位值计算出该物质的含量。 电位滴定法:是向试液中滴加能与被测物质发生化 学反应的已知浓度的试剂,利用指示电极电位的突变来 指示滴定终点的一种容量分析法。 2021/2/23 生命科学学院 6

2021/2/23 生命科学学院 6 ◼电位分析通常分为两类： ◼ 直接电位法：利用专用的指示电极（如离子选择电 极）把被测物质的浓度变为电极电位值。然后，根据能 斯特方程式，从测得的电位值计算出该物质的含量。 ◼ ◼ 电位滴定法：是向试液中滴加能与被测物质发生化 学反应的已知浓度的试剂，利用指示电极电位的突变来 指示滴定终点的一种容量分析法。 电位分析法分类：

电位分析法特点: ①简便快速:电极对欲测物质离子有一定的选择性。对 有颜色、浑浊液和粘稠液,也可直接测量。电极响应快。 ˉ②测量所需试样量可很少。若使用特殊电极,所需试液 可少至几微升。 ③所需仪器设备较为简单,造价低廉,使用方便。 ④易实现自动分析。 测到的是电讯号,微处理机和分析仪器的相互结合使 电化学分析的操作过程和数据处理更易趋向自动化。 2021/2/23 生命科学学院

2021/2/23 生命科学学院 7 ◼①简便快速：电极对欲测物质离子有一定的选择性。对 有颜色、浑浊液和粘稠液，也可直接测量。电极响应快。 ◼②测量所需试样量可很少。若使用特殊电极，所需试液 可少至几微升。 ◼③所需仪器设备较为简单，造价低廉，使用方便。 ◼④易实现自动分析。 ◼ 测到的是电讯号，微处理机和分析仪器的相互结合使 电化学分析的操作过程和数据处理更易趋向自动化。 电位分析法特点：

二、离子选择性电极的种类、原理与结构 离子选择性电极(又称膜电极)。 1976年 IUPAC基于膜的特征,推荐将其分为以下几类: 原电极( primary electrodes) 晶体膜电极( crystalline membrane electrodes) 均相膜电极( homogeneous membrane electrodes) 非均相膜电极( heterogeneous membrane electrodes) 非晶体膜电极( crystalline membrane electrodes) 刚性基质电极( rigid matrix electrodes) 流动载体电极( electrodes with a mobile carrier) 敏化电极( sensitized electrodes) 气敏电极( gas sensing electrodes 酶电极( enzyme electrodes) ■原电极是指敏感膜直接与试液接触的离子选择电极; ■敏化电极是以原电极为基础装配成的离子选择电极。 2021/2/23 生命科学学院

2021/2/23 生命科学学院 8 离子选择性电极(又称膜电极)。 1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类： 原电极（primary electrodes） 晶体膜电极（crystalline membrane electrodes） 均相膜电极（homogeneous membrane electrodes） 非均相膜电极(heterogeneous membrane electrodes) 非晶体膜电极（crystalline membrane electrodes） 刚性基质电极（rigid matrix electrodes） 流动载体电极(electrodes with a mobile carrier) 敏化电极（sensitized electrodes） 气敏电极（gas sensing electrodes） 酶电极（enzyme electrodes） 二、离子选择性电极的种类、原理与结构 ◼原电极是指敏感膜直接与试液接触的离子选择电极； ◼敏化电极是以原电极为基础装配成的离子选择电极

离子选择性电极的种类、原理与结构 离子选择性电极又称膜电极。 特点:仅对溶液中特定离子有选择性响应。 膜电极的关键:是一个称为选择膜的敏感元件。 敏感元件:单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等构成。 膜电位:膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。 将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中,则电池结构为: 外参比电极‖被测溶液(ai未知)|内充溶液(ai一定)|内参比电极 (敏感膜) 内外参比电极的电位值固定,且内充溶液中离子的活度也 定,则电池电动势为: RT PP=o+ In a 72 F 2021/2/23 生命科学学院

2021/2/23 生命科学学院 9 离子选择性电极又称膜电极。 特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。 膜电极的关键：是一个称为选择膜的敏感元件。 敏感元件：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等构成。 膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。 将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，则电池结构为: 外参比电极‖被测溶液( ai未知)∣ 内充溶液( ai一定)∣ 内参比电极 内外参比电极的电位值固定，且内充溶液中离子的活度也 一定，则电池电动势为： ai nF RT  = ln （敏感膜） 离子选择性电极的种类、原理与结构

离子选择性电极的种类、原理与结构 根据国际纯粹与应用化学联合会( IUPAO) 的推荐的定义是: 离子选择电极是一种电化学传感器,它能对 溶液中的特定离子产生选择性的响应,其电位值 与溶液中特定离子活度的对数值呈线性关系。 2021/2/23 生命科学学院 10

2021/2/23 生命科学学院 10 离子选择性电极的种类、原理与结构 根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC） 的推荐的定义是： 离子选择电极是一种电化学传感器，它能对 溶液中的特定离子产生选择性的响应，其电位值 与溶液中特定离子活度的对数值呈线性关系

1.晶体膜电极(氟电极) 晶体膜电极的敏感膜材料一般为难溶盐 加压或拉制成的单晶、多晶或混晶。它对形 成难溶盐的阳离子或阴离子产生响应。 根据膜的制备方法可分为均相膜电极和 非均相膜电极两类。 均相膜电极的敏感膜是由单晶或由一种化合物和几种 化合物均匀混合的多晶压片制成 非均相膜电极是由多晶中掺惰性物质经热压制成 2021/2/23 生命科学学院

2021/2/23 生命科学学院 11 1.晶体膜电极（氟电极） 晶体膜电极的敏感膜材料一般为难溶盐 加压或拉制成的单晶、多晶或混晶。它对形 成难溶盐的阳离子或阴离子产生响应。 根据膜的制备方法可分为均相膜电极和 非均相膜电极两类。 均相膜电极的敏感膜是由单晶或由一种化合物和几种 化合物均匀混合的多晶压片制成． 非均相膜电极是由多晶中掺惰性物质经热压制成．