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離子選擇性電極簡(jiǎn)介
基本理論
離子選擇性電極（ISEs）是以敏感膜為基礎(chǔ)的電化學(xué)傳感器，這層膜是使電極對(duì)特定離子有選擇性響應(yīng)的元件。
根據(jù)膜的材料不同可將離子選擇性電極分為4種：
• 玻璃膜（如Na+或pH）
• 固態(tài)膜（如Pb2+）
• 聚合體膜（如K+）
• 氣體滲透膜（如CO2）
電極置于溶液內(nèi)時(shí)膜上會(huì)形成一電勢(shì)差。當(dāng)樣品內(nèi)待測(cè)離子的濃度變化時(shí)，用離子選擇性電極和一內(nèi)置或外置參比電極一起使用能測(cè)出此電勢(shì)差的變化。從原理上說(shuō)，整個(gè)的設(shè)置可以作如下描述：
該測(cè)得的電勢(shì)E和樣品內(nèi)的離子活躍度ai之間的關(guān)系用Nernst數(shù)學(xué)方式可表述如下：
T為溫度K
F是法拉第等值，9.6487×104 Cmol-1
Zi是所測(cè)離子的電荷
該斜率在25 oC下為59.16mV/Zi。如所測(cè)離子是像鉀離子那樣的單價(jià)離子（Zi＝＋1），在濃度發(fā)生十進(jìn)制變化時(shí)，25oC時(shí)可以觀察到59.16mV的電勢(shì)變化。類似的，像鈣離子那樣的二價(jià)離子（Zi＝＋2）在25oC下可觀察到59.16mV/2＝29.58mV的電勢(shì)變化。
Eo是每一支離子選擇性電極與特定參比結(jié)合時(shí)的恒定的電勢(shì)差。ai是離子活度，但只在較稀釋的溶液內(nèi)和離子濃度相等。離子的活度取決于由離子內(nèi)容決定的樣品溶液中的離子強(qiáng)度。
所測(cè)離子的濃度在其高低端都會(huì)發(fā)生線性偏移，該偏移決定了測(cè)量的高低端的限度。離子電極可以測(cè)量到濃度為10-6
校正液和離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑/緩沖液
為確保標(biāo)準(zhǔn)液和樣品液離子強(qiáng)度相同， 強(qiáng)烈建議使用離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑（ISA），通常是樣品液和ISA比例為50:1。
另外，有些離子選擇性電極只能用于一定范圍pH值溶液內(nèi)。在離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑內(nèi)加緩沖液可以將標(biāo)準(zhǔn)液和樣品液調(diào)節(jié)至要求的pH值。更為復(fù)雜一些的離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑配方還會(huì)加入一些能和可能發(fā)生的干擾的離子進(jìn)行螯合的添加劑。離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑還含有如抗氧化劑之類的防腐劑。
為標(biāo)定，強(qiáng)烈建議使用至少2份濃度已知的溶液（標(biāo)準(zhǔn)溶液）對(duì)電極進(jìn)行校正。通常用存儲(chǔ)的1000ppm待測(cè)離子溶液加去離子水稀釋而成。樣品溶液的濃度應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)
液濃度的函蓋范圍之內(nèi)，電極經(jīng)常校正，至少一周一次。
可以通過(guò)在半對(duì)數(shù)曲線紙上測(cè)繪兩份標(biāo)準(zhǔn)液的電勢(shì)讀數(shù)（標(biāo)液1 mV及標(biāo)液2mV）來(lái)定離子選擇性電極的響應(yīng)曲線。從圖線上來(lái)說(shuō)，樣品溶液內(nèi)的離子濃度可通過(guò)測(cè)樣品溶液電勢(shì)并將此數(shù)值代入由兩份標(biāo)準(zhǔn)液確定的反應(yīng)曲線中來(lái)確定。從數(shù)學(xué)上可以用Nernst方程表示：
其中Eo和斜率可從標(biāo)準(zhǔn)液濃度和mV讀數(shù)中計(jì)算出。
離子選擇性電極的響應(yīng)會(huì)受到樣品溶液內(nèi)存在的其他離子的影響。對(duì)每一支特定的離子選擇性電極來(lái)說(shuō)，這些干擾離子的影響可以進(jìn)行量化，如干擾離子的濃度已知，則可進(jìn)行修正。其他情況下，可用其他方法對(duì)樣品進(jìn)行分析，如標(biāo)準(zhǔn)液添加法，在樣品溶液比較復(fù)雜或含有大量干擾離子的情況下，該方法是非常的。
清洗
良好的離子選擇性電極在一、二分鐘內(nèi)即可穩(wěn)定下來(lái)。但如電極的膜被溶液內(nèi)的油或微粒弄臟后其響應(yīng)會(huì)變慢。玻璃電極的電極頭可用酒精或溫性洗滌劑清洗，如實(shí)驗(yàn)室清洗器皿用的洗滌劑。固態(tài)離子選擇性電極可以用顆粒非常細(xì)潔的拋光條進(jìn)行恢復(fù)。PVC的離子選擇性電極用水漂洗即可。用去離子水*漂洗之后，應(yīng)將電極放入用于校正的zui低標(biāo)準(zhǔn)液內(nèi)浸泡2到4個(gè)小時(shí)重新標(biāo)定。如電極的斜率或響應(yīng)時(shí)間不符合要求，固態(tài)電極可在標(biāo)定之前浸泡時(shí)間要長(zhǎng)一些，如一夜。
存儲(chǔ)
玻璃的離子選擇性電極可以存儲(chǔ)在低濃度標(biāo)準(zhǔn)液內(nèi)。固態(tài)、PVC和氣體離子感應(yīng)電極在測(cè)量間隙可存儲(chǔ)在低濃度標(biāo)準(zhǔn)液內(nèi)。如固態(tài)電極幾個(gè)小時(shí)不用，PVC和氣體離子選擇性電極幾天不用，則應(yīng)該干燥保存。具體情況請(qǐng)參閱說(shuō)明書(shū)。
離子選擇性電極參考內(nèi)容
什么是離子選擇性電極，離子選擇性電極是怎么工作的？
離子選擇性電極測(cè)量溶液內(nèi)特定離子的電勢(shì)，該電勢(shì)是參照一支電位恒定的參比電極測(cè)出的，兩支電極之間的電勢(shì)差取決于溶液內(nèi)某一特定離子的活度。此活度和該特定離子的濃度有關(guān)，因而可以對(duì)該離子進(jìn)行分析測(cè)量。
毫伏讀數(shù)和濃度如何對(duì)應(yīng)？
必須準(zhǔn)備好濃度已知的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后用pH/mV表測(cè)這些溶液。記下每份溶液的mV讀數(shù)并在半對(duì)數(shù)曲線紙上繪制出濃度－毫伏讀數(shù)曲線。現(xiàn)在可以對(duì)未知溶液進(jìn)行測(cè)量了，在曲線上對(duì)未知溶液的mV值進(jìn)行定位并確定其相應(yīng)的濃度。
幾款不同類別的感應(yīng)電極可供選擇
根據(jù)制作電極的膜材料的性質(zhì)可對(duì)離子選擇性電極進(jìn)行分類，就是這層膜決定了電極可以對(duì)某一特定離子進(jìn)行選擇。
1. 聚合體膜電極（有機(jī)離子交換及螯合劑）
聚合體膜電極由各類離子交換材料加入如PVC、聚乙烯、聚氨酯或硅橡膠等惰性載體構(gòu)成。膜形成后即封到PVC管的端口上，膜表面形成的電勢(shì)和所測(cè)離子的濃度相關(guān)。這一類型的電極包括鉀離子、鈣離子、氟硼酸根、硝酸根、高氯酸根離子選擇性電極和水硬度測(cè)試電極。
2. 固態(tài)電極
固態(tài)電極膜內(nèi)使用的是相對(duì)不可溶的無(wú)機(jī)鹽。固態(tài)電極以同類和異類方式存在。這兩種類型都由于離子交換過(guò)程而在膜上形成電勢(shì)。此類電極包括銀/硫離子、鉛離子、銅離子、氰化物、硫氰酸根、氯離子和氟離子選擇性電極。
3. 氣體感應(yīng)電極
氣體感應(yīng)電極用來(lái)測(cè)量諸如氨氣、二氧化碳、溶氧、氧化氮、二氧化硫和游離氯氣等溶解氣體。此類電極配有氣體滲透膜和內(nèi)部緩沖液，且其結(jié)構(gòu)上不需要外參比電極。
4. 玻璃膜電極
玻璃膜電極是在二氧化硅玻璃載體里添加各種化學(xué)品做成的。zui常見(jiàn)的玻璃膜電極是pH電極。玻璃膜電極也可用于測(cè)量鈉離子。
產(chǎn)品關(guān)鍵字：離子電極