离子选择电极的应用(一)

时间:2019-02-10 18:44:11 来源:杏耀平台注册 作者:匿名


离子选择性电极是一种电化学传感器,其选择性地将测量的离子的浓度转换成电(毫伏)信号并遵循电化学原理中的能斯特方程,因此它可以用于化学分析。离子选择电极的主要特点是响应值是离子活度而不是浓度,设备设备简单,不损坏待测系统,易于实现自动化和小型化。因此,它已成为土壤和农用化学仪器的分析方法之一。

一,基本原则

根据膜电位原理测量离子选择性电极(Carlson和Keeney,1971)。由于一些物质具有这样的属性:,当在膜形成膜后由膜分开的两个溶液1和2之间存在电位差时,该电位差通常称为膜电位(EM)。膜电位的大小与溶液1和2中的离子活度有关,即:

(47-1)

但是,不能直接测量膜电位,必须在溶液1和2之间插入两个参比电极,以形成电化学测量池(图47-1)。

以这种方式测量的电位差称为膜电动势(E电池)。

只要E1和E0不随样品变化,E单元的变化仅由EM的变化决定。因此,EM可以从E电池获得,然后当根据公式(47-1)从活动a1A知道溶液1时,可以从EM获得测试溶液的离子活度a1A。

然而,在实际工作中,EM和离子活度之间的定量关系由考虑干扰离子的Nerst公式表示:

(47-2)

离子活度与浓度有以下关系:

(47-3)

其中fi是活动系数。

因此,当样品的组成差异较大时,可以加入对电极功能没有影响的电解质来固定样品的离子强度,使样品的离子活度系数保持基本相同,从而测量离子浓度。

二,离子选择电极的性能和分析方法

1,电极的性能

离子选择性电极的性能,包括功能和阻抗特性,主要是其功能特性。

(1)电极功能电极电位随着离子活度的变化而变化,并且遵循能斯特方程,其被称为电极的能斯特响应,被称为电极函数。这是离子选择性电极的最基本特征。通常通过线性和较低的检测极限来测量电极的功能。当在方格纸上绘制E电池对-logat时,获得校准线,并且线的直线部分是电极的线性。当电极功能的线性部分变为非线性(曲线的斜率是理论值的70%)时的转折点,并且对应于浓度坐标轴的另一个点是电极的检测的下限。离子选择性电极的功能通常在运输和储存期间发生变化。实验者必须在工作开始时自己完成,不能依赖工厂的测试结果。如果发现电极电位的变化是活性变化的10倍,则《ΔmV)与理论值相差太远,不应使用。但是,有些情况下电极功能本身是正常的,因为绝缘电阻不足,或者由于浓度引起的其他离子的干扰低到一定范围,或者电极斜率不符合理论值由于反应滞后。从实用的观点来看,只要电极的斜率不远离理论值((70%至120%),并且它是可再现和稳定的,它仍然可以使用。(2)选择性选择性是指电极的功能与待测离子的相对比率i和另一干扰离子j的电极的功能。它通常用潜在的选择性常数Kijpat0'表示。字母K的上标“Pat”表示电位,下标“ij”表示相对于j离子的i离子。 K值越小,对i离子的选择性越好。 Kijpat是一个实验数据,通常作为一个单独的解决方案。方法测量。 Kijpat计算如下。

(47-4)

Y是干扰离子的化合价,Z是待测离子的化合价。另一种方法是混合溶液方法。保持一个离子浓度固定,改变另一个离子浓度,并分别测量其潜力,但程序很麻烦。实际的Kijpat值不是真正的常数,它随样品组成,实验条件和测定方法而变化。它不能用于纠正干扰离子的影响。它只能用于估计干扰离子对测量引起的误差,以确定在存在干扰时使用的方法的可行性。因此,根据简单的方法确定Kijpat值可能是方便的。表47-1列出了与离子选择性电极相关的一些选择性常数及其与设计实验和电极选择相关的功能特性。

参考:土壤农业化学分析方法

关键词:离子,电极,电化学传感器,国家标准物质网络

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