华东理工大学仪器分析电位分析法ppt课件
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第七章电位分析法2ppt课件
内参比溶液 a M (内 ) a 'M (内 )
膜本体
道,内k2
RTln aM(内) ZF a'M(内)
敏感膜
道,外k1
RTln aM(外) ZF a'M(外)
扩 ,外 道 ,外
a 'M (外 )
待测溶液 a M ( 外 )
k1 k2，a'M(内) a'M(外)，
且扩,外 扩,内
膜 道 , 外 扩 , 外 扩 , 内 － 道 , 内 R Z F TlnM M ( (内 外 ) )
鸟嘌呤
ON H
N +NH3
N H
组织
猪肾 兔肝 鱼肝 鱼鳞
组织电极
测定对象 组织
测定对象
L-谷酰胺 鸟嘌呤 尿酸 儿茶酚胺
黄瓜 大豆 香蕉肉 土豆
谷氨酸 尿素 多巴胺 儿茶酚胺
第三节 离子选择电极性能参数
一 线性范围和检测下限
EK2.30R3Tlg
ZF
检测下限
线性范围
符合能斯特公式的响应范围
二 电位选择性系数
2
本章内容小结
电位分析法
直接电位分析
（ISE)
E＝E +RT ln aO nF aR
零电流条件下，以 测定两电极间的电 位差 (原电池电动势)
二 电位滴定
1 原理与特点
（1〕原理 记录滴定过程指示电极电位的变化
记录每次滴定时的滴定剂用量〔V〕和相应的 电动势数值〔E），作图得到滴定曲线。
（2〕特点
2 仪器
3 滴定终点的确定
1〕图解法
A E-V曲线法
0.1000
mol·L1
AgNO3 溶液滴定 NaCl溶液
《电位分析法》课件
氧传感器
pH传感器
电位分析法可用于制备氧传感器， 用于监测环境中氧气浓度的变化， 以及其他应用领域。
电位分析法可以应用于制备pH传 感器，用于测量溶液的酸碱性和 酸度、碱度的变化。
电位分析法的未来发展和挑战
未来，随着科技的进步，电位分析法可能会更多地与纳米技术、可穿戴设备等领域结合，但也面临着仪器精度、 样品复杂度以及快速化需求等挑战。
食品安全
电位分析法可以用于食品中有害物质的检测， 帮助保障食品安全，支持消费者的信任。
优势
电位分析法具有高灵敏度、非破坏性、快速和 低成本等优点，适用于各种分析需求。
电位分析法和标准溶液，校准电极，并确保实验环境的稳定性。
2
测量电势
将电极浸入待测溶液中，记录电极的电势变化，并根据反应进行必要的计算。
电位分析法的原理和基本概念
电位分析法基于电极与待测物质之间的化学反应，如氧化还原反应。通过测量电极的电势变化，我们可以推断 溶液中的物质浓度、物种的选择性等信息。
电位分析法的应用领域和优势
环境监测
电位分析法可以用于检测水体中的重金属离子、 有机物污染物等，有助于保护环境和人类健康。
药物分析
通过电位分析法，我们可以快速准确地测定药 物中的成分，评估其质量并指导生产过程。
3
分析结果
根据测得的电势和相关计算，得出溶液中物质的浓度或其他性质的分析结果。
电位分析法实验结果的解读和 分析
实验结果的解读和分析是电位分析法的重要环节，它们需要充分考虑反应机 制、电极响应特性和实验条件，以获得可靠的结论和科学的推理。
电位分析法实验案例分享
滴定实验
通过电位分析法进行滴定实验， 可以确认酸碱滴定终点和测定溶 液中特定组分的含量。
《电位分析法 》课件
食品检测
用于检测食品中的添加剂、农药残留等。
医学诊断
用于检测体液中的离子、代谢产物等，协助医生 进行疾病诊断和治疗。
PART 02
电位分析法的实验操作
实验准备
01
02
03
04
仪器准备
电位分析仪、电极、恒温水浴 、搅拌器等。
试剂准备
待测溶液、标准溶液、缓冲溶 液等。
实验环境
确保实验室干燥、无尘、通风 良好。
解读原则
遵循科学、客观、准确的原则，对分析结果进 行深入解读。
报告撰写
按照规范格式撰写报告，包括数据采集、处理 、分析和解读等环节的详细说明。
结果应用
根据解读结果，提出相应的建议和措施，为实际应用提供参考。
PART 04
电位分析法的优缺点
优点
高灵敏度
电位分析法可以检测到非常低的浓度，对于 痕量元素的测定非常有效。
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详细描述：电位分析法用于食品添加剂、农药残留和重金 属离子的检测，为食品安全提供保障，确保消费者健康。
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总结词：广泛应用
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详细描述：电位分析法适用于各类食品的检测，如蔬菜、 水果、肉类等，为食品安全监管提供有力支持。
避免污染
确保实验过程中使用的所有器 具都清洁无污染。
温度控制
确保恒温水浴中的温度稳定， 避免温度波动影响测量结果。
安全第一
遵循实验室安全规定，确保实 验过程安全无虞。
PART 03
电位分析法的数据处理
数据采集
采集方法
选择合适的采集设备，确保采集数据的准确性和可靠 性。
采集环境
确保采集环境符合实验要求，避免外界干扰对数据的 影响。
用于检测食品中的添加剂、农药残留等。
医学诊断
用于检测体液中的离子、代谢产物等，协助医生 进行疾病诊断和治疗。
PART 02
电位分析法的实验操作
实验准备
01
02
03
04
仪器准备
电位分析仪、电极、恒温水浴 、搅拌器等。
试剂准备
待测溶液、标准溶液、缓冲溶 液等。
实验环境
确保实验室干燥、无尘、通风 良好。
解读原则
遵循科学、客观、准确的原则，对分析结果进 行深入解读。
报告撰写
按照规范格式撰写报告，包括数据采集、处理 、分析和解读等环节的详细说明。
结果应用
根据解读结果，提出相应的建议和措施，为实际应用提供参考。
PART 04
电位分析法的优缺点
优点
高灵敏度
电位分析法可以检测到非常低的浓度，对于 痕量元素的测定非常有效。
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详细描述：电位分析法用于食品添加剂、农药残留和重金 属离子的检测，为食品安全提供保障，确保消费者健康。
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总结词：广泛应用
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详细描述：电位分析法适用于各类食品的检测，如蔬菜、 水果、肉类等，为食品安全监管提供有力支持。
避免污染
确保实验过程中使用的所有器 具都清洁无污染。
温度控制
确保恒温水浴中的温度稳定， 避免温度波动影响测量结果。
安全第一
遵循实验室安全规定，确保实 验过程安全无虞。
PART 03
电位分析法的数据处理
数据采集
采集方法
选择合适的采集设备，确保采集数据的准确性和可靠 性。
采集环境
确保采集环境符合实验要求，避免外界干扰对数据的 影响。
第一章电位分析法PPT课件
也叫惰性金属电极，由一种惰性金属如Pt与含有可溶性的氧 化态和还原态物质的溶液组成，如：Pt|Fe3+,Fe2+(c)
零类电 极
膜电极
离子选择性电极，也是最重要的一类电极。
第18页/共45页
五、几种指示电极的运用
① 金属-金属离子电极： ✓ 应用：测定金属离子 ✓ 例：Ag︱Ag+
Ag+ + e → Ag
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二、电位分析法的理论依据 1. 电极电位的产生
两种导体接Байду номын сангаас时，其界面的两种物质，可以是固体-固 体、固体-液体及液体-液体，因两相中的化学组成不同， 故将在界面处发生物质迁移，若进行迁移的物质带有电荷 ，则将在两相之间产生一个电位差，即电极电位。
实验证明：金属的电极电位大小与金属本身的活泼性， 金属离子在溶液中浓度，以及温度等因素有关。
电位分析法是在原电池内进行
！注意
区别
库伦分析法是在电解电池内进行
第2页/共45页
一、基本原理
负 极 写 在 左 边
由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝 酸铵溶液构成的。用来在两种
溶液中转移电子。
正 极 写 在 右 边
原电池可以表示如下形式：
（-）Zn│ZnSO4（xmol▪L-1)││CuSO4(y mol ▪L-1)│Cu(+)
工作电池 电动势E与待测物含量(活度a)关系
E W -R f (a) - const. F (a)
电位分析法中最常用的参比电极是甘汞电极和银-氯化 银电极，尤其是饱和甘汞电极（SCE）
第15页/共45页
三、参比电极-甘汞电极
电极反应:Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl-
仪器分析第5章电位分析法幻灯片PPT
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）
第五章 电位分析法
一、电分析化学法概述 二、根本原理 三、离子选择性电极的种类、原理与构造 四、离子选择电极的选择性 五、直接电位法 六、离子选择性电极的应用 七、电位滴定法
教学目的及要求
1、理解玻璃电极的响应机理。 2、掌握pH玻璃电极和F-电极的特性，理解膜电位。 3、掌握直接电位法测定离子活度〔或浓度〕、溶液 pH值〔pH的实用定义〕的原理和方法。 4、了解离子选择电极的分类、主要特点及其性能。 5、了解电位滴定法及其应用。
通过电池电动势〔电极电位〕的测定，可以确定被测离子的
活度，这就是电位法定量分析的理论根底。
三、电位分析法的分类
直接电位法：测定原电池的电动势或电极电位，利 用Nernst方程直接求出待测物质含量的方法。
电位滴定法：向试液中滴加可与被测物发生化学反响 的试剂，以电极电位的变化来确定滴定终点，根据滴 定试剂的消耗量间接计算待测物含量的方法。
恒电流电解 分析法
控制电极电 位电解法
以恒电流进行电 l．不需标样，准确度高，适用高含
解至完全
量成分的测定 2．选择性差
控制阴极电位条件 选择性较恒电流电解法好，除用作
下电解至完全 分析外，也是重要的分离手段之一
第二节 根本原理
一、原理
电位分析是通过在零电流条件下测 定两电极间的电位差〔电池电动势〕所 进展的分析测定。
敏化电极（sensitized electrodes） 气敏电极（gas sensing electrodes） 酶电极（enzyme electrodes）
第五章 电位分析法
一、电分析化学法概述 二、根本原理 三、离子选择性电极的种类、原理与构造 四、离子选择电极的选择性 五、直接电位法 六、离子选择性电极的应用 七、电位滴定法
教学目的及要求
1、理解玻璃电极的响应机理。 2、掌握pH玻璃电极和F-电极的特性，理解膜电位。 3、掌握直接电位法测定离子活度〔或浓度〕、溶液 pH值〔pH的实用定义〕的原理和方法。 4、了解离子选择电极的分类、主要特点及其性能。 5、了解电位滴定法及其应用。
通过电池电动势〔电极电位〕的测定，可以确定被测离子的
活度，这就是电位法定量分析的理论根底。
三、电位分析法的分类
直接电位法：测定原电池的电动势或电极电位，利 用Nernst方程直接求出待测物质含量的方法。
电位滴定法：向试液中滴加可与被测物发生化学反响 的试剂，以电极电位的变化来确定滴定终点，根据滴 定试剂的消耗量间接计算待测物含量的方法。
恒电流电解 分析法
控制电极电 位电解法
以恒电流进行电 l．不需标样，准确度高，适用高含
解至完全
量成分的测定 2．选择性差
控制阴极电位条件 选择性较恒电流电解法好，除用作
下电解至完全 分析外，也是重要的分离手段之一
第二节 根本原理
一、原理
电位分析是通过在零电流条件下测 定两电极间的电位差〔电池电动势〕所 进展的分析测定。
华东理工大学仪器分析课件1 绪论
本课程的主要内容
色谱分析法
色谱分析基本原理 气相色谱法 高效液相色谱法
电化学分析法
电位分析法 极谱及伏安分析法 库仑分析法
光谱分析法
原子吸收光谱法 原子发射光谱法
如何学好这门课程？
参考书
《仪器分析教程》 北京大学化学系 北京大学出 版社 1997
Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler. Fundamentals of Analytical Chemistry. 8th ed. Australia: Thomson-Brooks/Cole, 2004
根据混合物中不同物质在两相间作用 力的差异建立的分离分析方法
如气相色谱、液相色谱、超临界流体 色谱、毛细管电泳等
4.其它方法
热分析法
根据物质的质量、体积等性质与温度之 间的关系建立的分析方法
热重量法、差热分析、热导法等
质谱
测量被电离物质的质荷比进行分析 质谱
三、仪器分析的发展概况
刘志广 《仪器分析学习指导与综合练习》 高等 教育出版社 2005
如何学好这门课程？
1. 要求掌握常用仪器分析方法的原理 和仪器 的简单结构；
2. 要求初步具有根据分析的目的，结合学到 的各种仪器分析方法的特点、应用范围， 选择适宜的分析方法的能力。
3. 学习方法：纵向阅读，横向比较
分析化学的三次巨大变革
第一次变革
分析天平的发明 溶液理论的建立（四大平物理学和电子技术的发展为仪器分析奠定了
基础
第三次变革
计算机的发明，尤其微型计算机的发展，给仪器 分析带来 全新的革命。
前景展望
生命科学研究对分析化学提出高的要求。
电位分析法新PPT课件
1. 使用前必须在水中浸泡; 2. 玻璃电极内阻很高(1.0108 ), 其电极电位
不能用伏特计测定; 3. 玻璃电极存在不对称电位,测未知溶液pH时
必须用缓冲溶液校正; 4. pH在1~9范围内有良好的线性,但是pH >10
时有Na差; pH <1时有酸差
五、其它类型的离子选择性电极
Other Types of Ion Selective Electrode
20世纪70年代，测定卤素的离子选择性电极问世。
现在各种气体电极，酶电极，蛋白质电极有上百种，该 方向成为分析化学家研究的热点问题之一。
离子选择性电极的种类、原理与结构
Type , Principle and Structure of Ion Selective Electrode
离子选择性电极(又称膜电极)
以玻璃电极为正极，饱和甘汞电极为负极，则组成电 池的电动势(pH玻璃电极的电位)与被测试液的pH值符合 下列关系：
E = b + RT/nF lnH+ = b – 0.0592pH b 在一定条件下是个固定值，但是无法通过理论计算求得， 所以应用pH玻璃电极测定某一体系的pH值时，须采用相 对比较的方法。
直接电位法：离子选择性电极法，利用膜电极把被测
离子的活度表现为电极电位。
直接电位法：测定的只是某种型体离子的平衡浓度。 电位滴定法：利用电极电位的突变来指示滴定终点的
滴定分析法，是电位测量方法在容量分析中的应用。
电位滴定法：测定的是某种参与滴定反应物质总浓度。
一、概 述
Generalization
1. 均相晶膜电极
电极的敏感膜是一种晶体材料，它是由一种单纯 的化合物或几种化合物的均匀混合物(如Ag2S， AgI-Ag2S)制成，主要由测定F-、Cl-、Br-、I-、 Ag+、Cu2+等离子选择性电极，其中F-选择性电 极是最典型的、性能最好，已得到了广泛的应用.
不能用伏特计测定; 3. 玻璃电极存在不对称电位,测未知溶液pH时
必须用缓冲溶液校正; 4. pH在1~9范围内有良好的线性,但是pH >10
时有Na差; pH <1时有酸差
五、其它类型的离子选择性电极
Other Types of Ion Selective Electrode
20世纪70年代，测定卤素的离子选择性电极问世。
现在各种气体电极，酶电极，蛋白质电极有上百种，该 方向成为分析化学家研究的热点问题之一。
离子选择性电极的种类、原理与结构
Type , Principle and Structure of Ion Selective Electrode
离子选择性电极(又称膜电极)
以玻璃电极为正极，饱和甘汞电极为负极，则组成电 池的电动势(pH玻璃电极的电位)与被测试液的pH值符合 下列关系：
E = b + RT/nF lnH+ = b – 0.0592pH b 在一定条件下是个固定值，但是无法通过理论计算求得， 所以应用pH玻璃电极测定某一体系的pH值时，须采用相 对比较的方法。
直接电位法：离子选择性电极法，利用膜电极把被测
离子的活度表现为电极电位。
直接电位法：测定的只是某种型体离子的平衡浓度。 电位滴定法：利用电极电位的突变来指示滴定终点的
滴定分析法，是电位测量方法在容量分析中的应用。
电位滴定法：测定的是某种参与滴定反应物质总浓度。
一、概 述
Generalization
1. 均相晶膜电极
电极的敏感膜是一种晶体材料，它是由一种单纯 的化合物或几种化合物的均匀混合物(如Ag2S， AgI-Ag2S)制成，主要由测定F-、Cl-、Br-、I-、 Ag+、Cu2+等离子选择性电极，其中F-选择性电 极是最典型的、性能最好，已得到了广泛的应用.
华东理工大学仪器分析电位分析法4
电位分析法 Potentiometry
一、电位分析简介
1. 装置示意图 2. 指示电极、参比电极
指示电极（indicating electrode）
反映待测离子活度、发生所需电化学 反应或响应激发信号的电极。
参比电极（reference electrode）
在恒温恒压条件下，电极电位不随溶 液中被测离子活度的变化而变化，具有基 本恒定的数值的电极。
0.1～0.01 mol · L-1的
NaF混合溶液
组成电池的表示形式
(-) Ag,AgCl(s)︱NaCl 和NaF 混合溶液︱ LaF3膜︱试液(aF- ) (+)
干扰情况：1. OH2. H+
(4) 敏化电极
气敏电极
是一种基于界面化学反应的敏化电极，它由离 子选择性电极与参比电极置于内充有电解质溶 液的管中组成的复合电极。
刚性基质电极的内参比电极一般为Ag/AgCl 电极，内参比溶液为一价阳离子的氯化物溶 液。这类电极最常见的是PH玻璃电极和钠玻 璃电极。
被测离子 玻璃组成（摩尔比）
Li+ Na+ Na+ 15Li2O-25Al2O3-60SiO2 11Na2O-18Al2O3-71SiO2
近似选择性系数
KLi+,Na+=0.3, KLi+, K+<10-3 KNa+,K+=3.610-4 (pH=11) KNa+,K+=3.310-4 (pH=7)
饱和甘汞电极
如：甘汞电极
金属汞+甘汞+氯化钾溶液
电极表示式为： 电极反应：
Hg | Hg2Cl2 (s), KCl
一、电位分析简介
1. 装置示意图 2. 指示电极、参比电极
指示电极（indicating electrode）
反映待测离子活度、发生所需电化学 反应或响应激发信号的电极。
参比电极（reference electrode）
在恒温恒压条件下，电极电位不随溶 液中被测离子活度的变化而变化，具有基 本恒定的数值的电极。
0.1～0.01 mol · L-1的
NaF混合溶液
组成电池的表示形式
(-) Ag,AgCl(s)︱NaCl 和NaF 混合溶液︱ LaF3膜︱试液(aF- ) (+)
干扰情况：1. OH2. H+
(4) 敏化电极
气敏电极
是一种基于界面化学反应的敏化电极，它由离 子选择性电极与参比电极置于内充有电解质溶 液的管中组成的复合电极。
刚性基质电极的内参比电极一般为Ag/AgCl 电极，内参比溶液为一价阳离子的氯化物溶 液。这类电极最常见的是PH玻璃电极和钠玻 璃电极。
被测离子 玻璃组成（摩尔比）
Li+ Na+ Na+ 15Li2O-25Al2O3-60SiO2 11Na2O-18Al2O3-71SiO2
近似选择性系数
KLi+,Na+=0.3, KLi+, K+<10-3 KNa+,K+=3.610-4 (pH=11) KNa+,K+=3.310-4 (pH=7)
饱和甘汞电极
如：甘汞电极
金属汞+甘汞+氯化钾溶液
电极表示式为： 电极反应：
Hg | Hg2Cl2 (s), KCl
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干扰情况：1. OH2. H+
(4) 敏化电极
气敏电极
是一种基于界面化学反应的敏化电极，它由离 子选择性电极与参比电极置于内充有电解质溶 液的管中组成的复合电极。
酶电极
也是一种基于界面化学反应的敏化电极，酶在 界面反应中起催化作用，而催化反应的产物是 一种能被离子选择性电极所响应的物质。
氨电极
b 酶电极
（1）玻璃电极（刚性基质电极）
刚性基质电极的内参比电极一般为Ag/AgCl 电极，内参比溶液为一价阳离子的氯化物溶 液。这类电极最常见的是PH玻璃电极和钠玻 璃电极。
被测离子 玻璃组成（摩尔比）
近似选择性系数
Li+
15Li2O-25Al2O3-60SiO2
KLi+,Na+=0.3, KLi+, K+<10-3
电极构造
电极膜：(氟化镧单晶)掺少量EuF2 内参比电极：Ag-AgCl电极(管内) 内参比溶液：0.1 mol ·L-1的NaCl
0.1～0.01 mol ·L-1的 NaF混合溶液
组成电池的表示形式
(-) Ag,AgCl(s)︱NaCl 和NaF 混合溶液︱ LaF3膜︱试液(aF- ) (+)
K Na+/Ca2+=5×10-4, 预测1.0×10-4 mol/L Na+， 问Ca 2+的浓度如何控制才可使其造成的误差在 ±5%以内。
解1
K i,j(j)n i/nj 1 3 0 1 2 0 1 5 0 m/L ol
E 1 5/ 0 1 3 0 1% 0 1 % 0
解2
K i,j(
F
a H ` , 试
RT E内 k2
ln
aH ,内
F
a H ` , 内
膜电位的表达式
膜电位 EME试 E(内 ） R FlTn a aH H ,,内 试
pH值与膜电位的关系
EM K 2.3F03RTlgH,试
K
2.303RT F
p
H试
3. pH电极测定原理
原电池表达式 电动势测量及pH值
Na2O: CaO: SiO2 22 % : 6%: 72%
O
-
O Si O Na+
O
玻璃水化层及其发生的化学反应 S H i ( O 表 H 面 2 O ( 溶 ） 液 S） ( i 表 O H 面 3 O ）
• 膜电位及其表达 、影响因素
E 试 k 1 RT ln a H , 试
) ) n i/nj
j
选择性系数Ｋｉ／ｊ的意义 ｉ,j 分别代表待测和干扰离子
例题：离子选择性电极
1. 在含有Cl-和Br-的溶液中测定Cl-,
K Cl-/Br-=10-3 ， Cl-=10-3mol/L ，Br-=10-2mol/L, 问Br-引起多大的测量误差。
2. 用Na+离子选择性电极测Na+ ，已知
11Na2O-18Al2O3-71SiO2 KAg+, Na+=10-3
（2） 液膜电极（活动载体电极）
RM R M
KklgM,试
（3）晶体膜电极
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。
氟离子选择性电极是目前最成功的单晶膜 电极
Na+
11Na2O-18Al2O3-71SiO2 KNa+,K+=3.610-4 (pH=11)
KNa+,K+=3.310-4 (pH=7)
Na+
10.4Li2O-22.6Al2O3-67SiO2 KNa+,K+=10-5
K+
27Na2O-5Al2O3-68SiO2
KK+, Na+=5 10-2
Ag+
电位分析法 Potentiometry
一、电位分析简介
1. 装置示意图 2. 指示电极、参比电极
指示电极（indicating electrode）
反映待测离子活度、发生所需电化学 反应或响应激发信号的电极。
参比电极（reference electrode）
在恒温恒压条件下，电极电位不随溶 液中被测离子活度的变化而变化，具有基 本恒定的数值的电极。
N4 H OH N3H H 2 O
pH变化 导致膜电位的产生 与铵离子浓度相关联
四、电位分析定量方法
1. 直接电位法 （1）标准曲线法 （2）标准加入法 （3） 连续标准加入法
玻璃电极为指示电极（负极），饱和甘汞电极为参比电 极（正极），构成如下的原电池：
Ag︱AgCl,0.1molL-1HCl︱玻璃膜︱试液‖KCl(饱和),Hg2Cl2︱Hg
玻璃电极 EM
E’+E’’
SCE
E E S C E 玻 E E 璃 S ' 2.3F0R3TpH 试 E K'
饱和甘汞电极
如：甘汞电极
金属汞+甘汞+氯化钾溶液
电极表示式为： Hg | Hg2Cl2 (s), KCl 电极反应： Hg2Cl2 +2e → 2Hg + 2Cl-
(H2C g 2/lH) g 2 .3F 0 Rl3 T g a2(C 1)l
5
如：Ag/AgCl电极 AgCl+ e → Ag + Cl-
pH试 0.059
pH标
E标K' 0.059
pH 试pH 标2.3E 0R E3 标 /TF
三、离子选择性电极
1．电极选择性系数 H+离子选择电极对Na+的响应
2 .3R 03 T
E M K F lgH (N K aH ,N )a
膜电位表达的通式
E M K 2 .3 n iF R 0l3 T gi (K i,j(
)ni/nj
j
51 4 0?1/2
(5 1 40 ? 1 /2 )/1 40 1% 0 5 0 % αCa2+=10-4mol/L
2. 离子选择性电极的种类
晶体膜电极 均相膜电极
非均相膜电极
原电极
刚性基质电极
离子选择电极
非晶体膜电极 流动载体电极 气敏电极
敏化电极 酶电极
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(1) 玻璃电极 (2) 活动载体电极 (3) 晶体膜电极 (4) 敏化电极: a 气敏电极
(Ag/A C ) gl2.3F0 R3 lT g a(C 1)l
3. 零电流概念及其实现
通过测量电路的高阻抗实现。
二、pH电极及其测定原理
1. pH测定及电 极工作过程
2. pH电极的膜电位
pH 玻璃电极构造：内参比液， 0.1mol·L-1HCl
或 pH=4 或pH=7 缓冲液
玻璃膜：30 ~ 100 微米厚 玻璃膜的结构 :
(4) 敏化电极
气敏电极
是一种基于界面化学反应的敏化电极，它由离 子选择性电极与参比电极置于内充有电解质溶 液的管中组成的复合电极。
酶电极
也是一种基于界面化学反应的敏化电极，酶在 界面反应中起催化作用，而催化反应的产物是 一种能被离子选择性电极所响应的物质。
氨电极
b 酶电极
（1）玻璃电极（刚性基质电极）
刚性基质电极的内参比电极一般为Ag/AgCl 电极，内参比溶液为一价阳离子的氯化物溶 液。这类电极最常见的是PH玻璃电极和钠玻 璃电极。
被测离子 玻璃组成（摩尔比）
近似选择性系数
Li+
15Li2O-25Al2O3-60SiO2
KLi+,Na+=0.3, KLi+, K+<10-3
电极构造
电极膜：(氟化镧单晶)掺少量EuF2 内参比电极：Ag-AgCl电极(管内) 内参比溶液：0.1 mol ·L-1的NaCl
0.1～0.01 mol ·L-1的 NaF混合溶液
组成电池的表示形式
(-) Ag,AgCl(s)︱NaCl 和NaF 混合溶液︱ LaF3膜︱试液(aF- ) (+)
K Na+/Ca2+=5×10-4, 预测1.0×10-4 mol/L Na+， 问Ca 2+的浓度如何控制才可使其造成的误差在 ±5%以内。
解1
K i,j(j)n i/nj 1 3 0 1 2 0 1 5 0 m/L ol
E 1 5/ 0 1 3 0 1% 0 1 % 0
解2
K i,j(
F
a H ` , 试
RT E内 k2
ln
aH ,内
F
a H ` , 内
膜电位的表达式
膜电位 EME试 E(内 ） R FlTn a aH H ,,内 试
pH值与膜电位的关系
EM K 2.3F03RTlgH,试
K
2.303RT F
p
H试
3. pH电极测定原理
原电池表达式 电动势测量及pH值
Na2O: CaO: SiO2 22 % : 6%: 72%
O
-
O Si O Na+
O
玻璃水化层及其发生的化学反应 S H i ( O 表 H 面 2 O ( 溶 ） 液 S） ( i 表 O H 面 3 O ）
• 膜电位及其表达 、影响因素
E 试 k 1 RT ln a H , 试
) ) n i/nj
j
选择性系数Ｋｉ／ｊ的意义 ｉ,j 分别代表待测和干扰离子
例题：离子选择性电极
1. 在含有Cl-和Br-的溶液中测定Cl-,
K Cl-/Br-=10-3 ， Cl-=10-3mol/L ，Br-=10-2mol/L, 问Br-引起多大的测量误差。
2. 用Na+离子选择性电极测Na+ ，已知
11Na2O-18Al2O3-71SiO2 KAg+, Na+=10-3
（2） 液膜电极（活动载体电极）
RM R M
KklgM,试
（3）晶体膜电极
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。
氟离子选择性电极是目前最成功的单晶膜 电极
Na+
11Na2O-18Al2O3-71SiO2 KNa+,K+=3.610-4 (pH=11)
KNa+,K+=3.310-4 (pH=7)
Na+
10.4Li2O-22.6Al2O3-67SiO2 KNa+,K+=10-5
K+
27Na2O-5Al2O3-68SiO2
KK+, Na+=5 10-2
Ag+
电位分析法 Potentiometry
一、电位分析简介
1. 装置示意图 2. 指示电极、参比电极
指示电极（indicating electrode）
反映待测离子活度、发生所需电化学 反应或响应激发信号的电极。
参比电极（reference electrode）
在恒温恒压条件下，电极电位不随溶 液中被测离子活度的变化而变化，具有基 本恒定的数值的电极。
N4 H OH N3H H 2 O
pH变化 导致膜电位的产生 与铵离子浓度相关联
四、电位分析定量方法
1. 直接电位法 （1）标准曲线法 （2）标准加入法 （3） 连续标准加入法
玻璃电极为指示电极（负极），饱和甘汞电极为参比电 极（正极），构成如下的原电池：
Ag︱AgCl,0.1molL-1HCl︱玻璃膜︱试液‖KCl(饱和),Hg2Cl2︱Hg
玻璃电极 EM
E’+E’’
SCE
E E S C E 玻 E E 璃 S ' 2.3F0R3TpH 试 E K'
饱和甘汞电极
如：甘汞电极
金属汞+甘汞+氯化钾溶液
电极表示式为： Hg | Hg2Cl2 (s), KCl 电极反应： Hg2Cl2 +2e → 2Hg + 2Cl-
(H2C g 2/lH) g 2 .3F 0 Rl3 T g a2(C 1)l
5
如：Ag/AgCl电极 AgCl+ e → Ag + Cl-
pH试 0.059
pH标
E标K' 0.059
pH 试pH 标2.3E 0R E3 标 /TF
三、离子选择性电极
1．电极选择性系数 H+离子选择电极对Na+的响应
2 .3R 03 T
E M K F lgH (N K aH ,N )a
膜电位表达的通式
E M K 2 .3 n iF R 0l3 T gi (K i,j(
)ni/nj
j
51 4 0?1/2
(5 1 40 ? 1 /2 )/1 40 1% 0 5 0 % αCa2+=10-4mol/L
2. 离子选择性电极的种类
晶体膜电极 均相膜电极
非均相膜电极
原电极
刚性基质电极
离子选择电极
非晶体膜电极 流动载体电极 气敏电极
敏化电极 酶电极
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(1) 玻璃电极 (2) 活动载体电极 (3) 晶体膜电极 (4) 敏化电极: a 气敏电极
(Ag/A C ) gl2.3F0 R3 lT g a(C 1)l
3. 零电流概念及其实现
通过测量电路的高阻抗实现。
二、pH电极及其测定原理
1. pH测定及电 极工作过程
2. pH电极的膜电位
pH 玻璃电极构造：内参比液， 0.1mol·L-1HCl
或 pH=4 或pH=7 缓冲液
玻璃膜：30 ~ 100 微米厚 玻璃膜的结构 :