参比电极采用甘汞电极
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✓ 组成：以铜锌原电池为例 （-）Zn极：Zn - 2e== Zn2+ （+）Cu极：Cu2++2e== Cu 电池反应：Zn + Cu2+== Zn2+ + Cu
（反应自发进行）
✓ [讨论：盐桥的作用？维持溶 液中各部分保持电中性；消除 液接电位。]
一、化学电池
✓ 半电池又称电极，在单个电极上发生的反应称为半电池 反应或电极反应。
重点提示
1．什么是电位分析技术？ 2．仪器常用的参比电极和离子选择电极有哪些？ 3．电解质分析仪的基本构成是什么？ 4．pH、PCO2、PO2电极的工作原理是什么？ 5．电解质分析仪由哪些系统组成？ 6．决定仪器测定结果准确度和灵敏度的是哪部分系统？ 7．电解质分析仪的液路系统是如何组成的？ 8．血气分析仪的基本组成和工作原理是什么？
指示电极条件：
①电极电位与溶液离子的浓度或活度关系符合Nernst方程 式；②响应快、重现性好；③结构简单、便于使用。
常用指示电极：离子选择性电极和一些金属或非金 属电极 。
参比电极------甘汞电极
• 电极反应:
2Hg＋2Cl⁻＝ Hg2Cl2＋2e
• 特点:
✓ 较高的阻抗 ✓ 一定的电流负载能
CME） • 按敏感膜结构分 ✓ 均相晶体膜电极： 单晶膜电极由难溶解盐单晶压制而成，
如LaF3氟电极； 多晶膜电极由难溶盐多晶粉末，如氯电
极用AgCl粉末高压抛光而成。 ✓ 非均相膜电极 由电活性物质（难溶盐）均匀分布于惰
性粘合材料中，经加热加压制成。
晶体膜电极（氟电极）
结构：右图
敏感膜：(氟化镧单晶) 掺有EuF2 的LaF3单晶切片； 内参比电极：Ag-AgCl电极(管 内)。
三、离子选择电极
(3) 流动载体电极（electrode with a mobile carrier）
• 一种液体敏感膜，由电活性物质（载体）、有机溶剂、支 撑膜（微孔膜）三部分组成。
冲液中浸泡24小时以上。 在水化层形成的过程中的交换反应可表示如下：
≡SiO-Na+(表面) + H+ === ≡SiO-H+(表面) + Na+(溶液)
pH玻璃电极的响应机制： ①硅酸盐玻璃中含有金属离 子、氧和硅； ②敏感膜水化胶层的形成； ③电极浸入待测试液中，玻 璃膜内外界面与溶液之间均 产生界面电位，形成膜电位 及电极电位。
✓ 构成原电池的条件：两个电极、电Hale Waihona Puke Baidu质溶液和导线连接 的闭合回路。
✓ 无液体接界电池：两个电极浸在同一个电解质溶液中所 构成的电池。
✓ 有液体接界电池：两个电极分别浸在用半透膜或烧结玻 璃隔开的，或用盐桥连接的两种不同的电解质溶液中， 这样构成的电池。
二、参比电极与指示电极
参比电极（reference electrode）又称参考电极 ，是在测量溶液的电位时提供基准电位的电极。
ISE与仪器内的参比电极浸入样品试液中构 成一个原电池，仪器测量原电池的电动势（电 位差）E，就可转化成被测离子的活度或浓度。
E = EISE-E参比
=
（k
E参比）
2.303RT nF
ln
Cx
f
x
特定的ISE，其敏感膜材料可对某一离子特异性响应，产生膜电位。
三、离子选择电极
• 分类：
原电极
离子选择 电极种类
内参比溶液：0.1mol/L的NaCl和0.1mol/L的NaF混合溶液（F-用 来控制膜内表面的电位，Cl-用以固定内参比电极的电位）。
原理:
LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F-可以移 入晶格邻近的空穴而导电。离子的大小、形状 和电荷决定其是否能够进入晶体膜内。
当氟电极插入到F-溶液中时，F-在晶体膜表 面进行交换。25℃时：
晶体膜 电极
均相膜电极 LaF、Ag2S 非均相膜电极 Ag2S-CuS
非晶体 膜电极
刚性基质电极H+、Li+ 流动载体电极 （液膜）
敏化电极
气敏电极、 氨电极、硫化氢电极 酶电极 、 葡萄糖电极、组织电极
三、离子选择电极
(1)晶体膜电极 （crystalline membrane electrode， 氟离子选择电极
目录
第一节 电位分析技术原理 第二节 电解质分析仪 第三节 血气分析仪
前言
• 电化学分析技术是根据物质的电化学性质确定物质成分的一 种分析方法。
• 方法：电位分析法、电导分析法、电解分析法、库仑分析法 、极谱法和伏安法等。
测定 物理量
电位 确定
电流 电导 电量
参与反应的化学物质的量
• 特点：快速、灵敏、准确、仪器简单、便于自动化等。
力
由Hg-Hg2Cl2-KCl溶液组成
参比电极------银-氯化银电极
• 电极反应:
Ag＋Cl⁻＝AgCl＋e
• 特点:
✓ 体积小 ✓ 灵活
三、离子选择电极
• 定义：离子选择电极是一种以电位法 测量溶液中某些特定离子活度的指示 电极。
• Nernst方程 • 基本构造：
✓ ①电极腔体，由玻璃或高分子聚合物材料做成； ✓ ②内参比电极，通常为Ag/AgCl电极； ✓ ③内参比溶液，由氯化物及响应离子的强电解质溶液组成； ✓ ④敏感膜，对离子具有高选择性的响应膜。
参比电极应具备：
①能迅速建立热力学平衡电位，要求电极反应是可逆的； ②电极电位是稳定的，允许仪器进行测量。
常用参比电极：甘汞电极和银-氯化银电极。
二、参比电极与指示电极
指示电极（indicator electrode）电位随待测物 溶液浓度变化而变化，根据电位的大小指示溶液离 子的浓度。指示电极常与参比电极组成工作电池。
E膜 =
RT
K
nF
ln
a F
=K - 0.059 lgaF- = K + 0.059 pF
三、离子选择电极
(2) 玻璃电极（重点要求） ①电极腔体：玻璃管； ②内参比电极：涂有AgCl的银丝； ③内参比溶液：0.1mol/L的HCl溶液； ④敏感膜：玻璃膜。
pH玻璃电极
三、离子选择电极
pH电极的水化：pH玻璃电极在使用前将电极放在蒸馏水或缓
第一节 电位分析技术原理
电位分析技术定义及分类
• 定义:
通过测定电池电动势以确定被测物含量的方法。
• 分类：
✓ 直接电位法
✓ 电位滴定法
一、化学电池
化学电池：化学能与电能相互转换的电化学反应装置。 原电池：将本身的化学能转换成电能。 电解池：将电能转换成化学能。
一、化学电池
原电池：将化学能转变成电能装置。
（反应自发进行）
✓ [讨论：盐桥的作用？维持溶 液中各部分保持电中性；消除 液接电位。]
一、化学电池
✓ 半电池又称电极，在单个电极上发生的反应称为半电池 反应或电极反应。
重点提示
1．什么是电位分析技术？ 2．仪器常用的参比电极和离子选择电极有哪些？ 3．电解质分析仪的基本构成是什么？ 4．pH、PCO2、PO2电极的工作原理是什么？ 5．电解质分析仪由哪些系统组成？ 6．决定仪器测定结果准确度和灵敏度的是哪部分系统？ 7．电解质分析仪的液路系统是如何组成的？ 8．血气分析仪的基本组成和工作原理是什么？
指示电极条件：
①电极电位与溶液离子的浓度或活度关系符合Nernst方程 式；②响应快、重现性好；③结构简单、便于使用。
常用指示电极：离子选择性电极和一些金属或非金 属电极 。
参比电极------甘汞电极
• 电极反应:
2Hg＋2Cl⁻＝ Hg2Cl2＋2e
• 特点:
✓ 较高的阻抗 ✓ 一定的电流负载能
CME） • 按敏感膜结构分 ✓ 均相晶体膜电极： 单晶膜电极由难溶解盐单晶压制而成，
如LaF3氟电极； 多晶膜电极由难溶盐多晶粉末，如氯电
极用AgCl粉末高压抛光而成。 ✓ 非均相膜电极 由电活性物质（难溶盐）均匀分布于惰
性粘合材料中，经加热加压制成。
晶体膜电极（氟电极）
结构：右图
敏感膜：(氟化镧单晶) 掺有EuF2 的LaF3单晶切片； 内参比电极：Ag-AgCl电极(管 内)。
三、离子选择电极
(3) 流动载体电极（electrode with a mobile carrier）
• 一种液体敏感膜，由电活性物质（载体）、有机溶剂、支 撑膜（微孔膜）三部分组成。
冲液中浸泡24小时以上。 在水化层形成的过程中的交换反应可表示如下：
≡SiO-Na+(表面) + H+ === ≡SiO-H+(表面) + Na+(溶液)
pH玻璃电极的响应机制： ①硅酸盐玻璃中含有金属离 子、氧和硅； ②敏感膜水化胶层的形成； ③电极浸入待测试液中，玻 璃膜内外界面与溶液之间均 产生界面电位，形成膜电位 及电极电位。
✓ 构成原电池的条件：两个电极、电Hale Waihona Puke Baidu质溶液和导线连接 的闭合回路。
✓ 无液体接界电池：两个电极浸在同一个电解质溶液中所 构成的电池。
✓ 有液体接界电池：两个电极分别浸在用半透膜或烧结玻 璃隔开的，或用盐桥连接的两种不同的电解质溶液中， 这样构成的电池。
二、参比电极与指示电极
参比电极（reference electrode）又称参考电极 ，是在测量溶液的电位时提供基准电位的电极。
ISE与仪器内的参比电极浸入样品试液中构 成一个原电池，仪器测量原电池的电动势（电 位差）E，就可转化成被测离子的活度或浓度。
E = EISE-E参比
=
（k
E参比）
2.303RT nF
ln
Cx
f
x
特定的ISE，其敏感膜材料可对某一离子特异性响应，产生膜电位。
三、离子选择电极
• 分类：
原电极
离子选择 电极种类
内参比溶液：0.1mol/L的NaCl和0.1mol/L的NaF混合溶液（F-用 来控制膜内表面的电位，Cl-用以固定内参比电极的电位）。
原理:
LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F-可以移 入晶格邻近的空穴而导电。离子的大小、形状 和电荷决定其是否能够进入晶体膜内。
当氟电极插入到F-溶液中时，F-在晶体膜表 面进行交换。25℃时：
晶体膜 电极
均相膜电极 LaF、Ag2S 非均相膜电极 Ag2S-CuS
非晶体 膜电极
刚性基质电极H+、Li+ 流动载体电极 （液膜）
敏化电极
气敏电极、 氨电极、硫化氢电极 酶电极 、 葡萄糖电极、组织电极
三、离子选择电极
(1)晶体膜电极 （crystalline membrane electrode， 氟离子选择电极
目录
第一节 电位分析技术原理 第二节 电解质分析仪 第三节 血气分析仪
前言
• 电化学分析技术是根据物质的电化学性质确定物质成分的一 种分析方法。
• 方法：电位分析法、电导分析法、电解分析法、库仑分析法 、极谱法和伏安法等。
测定 物理量
电位 确定
电流 电导 电量
参与反应的化学物质的量
• 特点：快速、灵敏、准确、仪器简单、便于自动化等。
力
由Hg-Hg2Cl2-KCl溶液组成
参比电极------银-氯化银电极
• 电极反应:
Ag＋Cl⁻＝AgCl＋e
• 特点:
✓ 体积小 ✓ 灵活
三、离子选择电极
• 定义：离子选择电极是一种以电位法 测量溶液中某些特定离子活度的指示 电极。
• Nernst方程 • 基本构造：
✓ ①电极腔体，由玻璃或高分子聚合物材料做成； ✓ ②内参比电极，通常为Ag/AgCl电极； ✓ ③内参比溶液，由氯化物及响应离子的强电解质溶液组成； ✓ ④敏感膜，对离子具有高选择性的响应膜。
参比电极应具备：
①能迅速建立热力学平衡电位，要求电极反应是可逆的； ②电极电位是稳定的，允许仪器进行测量。
常用参比电极：甘汞电极和银-氯化银电极。
二、参比电极与指示电极
指示电极（indicator electrode）电位随待测物 溶液浓度变化而变化，根据电位的大小指示溶液离 子的浓度。指示电极常与参比电极组成工作电池。
E膜 =
RT
K
nF
ln
a F
=K - 0.059 lgaF- = K + 0.059 pF
三、离子选择电极
(2) 玻璃电极（重点要求） ①电极腔体：玻璃管； ②内参比电极：涂有AgCl的银丝； ③内参比溶液：0.1mol/L的HCl溶液； ④敏感膜：玻璃膜。
pH玻璃电极
三、离子选择电极
pH电极的水化：pH玻璃电极在使用前将电极放在蒸馏水或缓
第一节 电位分析技术原理
电位分析技术定义及分类
• 定义:
通过测定电池电动势以确定被测物含量的方法。
• 分类：
✓ 直接电位法
✓ 电位滴定法
一、化学电池
化学电池：化学能与电能相互转换的电化学反应装置。 原电池：将本身的化学能转换成电能。 电解池：将电能转换成化学能。
一、化学电池
原电池：将化学能转变成电能装置。