離子選擇性電極是近十多年來在電位法的領域里發(fā)展起來的一種新的測試工具,它可以通過簡單的電位測量直接測定溶液中某一離子的活度。其實,廣泛應用的pH玻璃電極就是一種對H+專屬的典型離子選擇性電極。目前,新品種的離子選擇性電極對用其它方法不易測定的離子如Na+、K+、Ca2+、F-、NO3-、ClO4-、SO42-和S2-等具有特別功效。國外生產的離子選擇性電極已有數(shù)十種。國內也陸續(xù)研制和生產了不少離子選擇性電極,已用于測定Na+、K+、Ag+、Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、F-、Cl-、Br-、I-、CN-、S2-、NO3-和CO32-等,還試制了氨氣敏電極、二氧化硫氣敏電極等最新離子選擇性電極。與此同時,還生產了離子活度計,與離子選擇性電極配套使用。
應用離子選擇性電極測定離子的活度,設備簡單、操作方便,并能進行快速連續(xù)測定。因此,這類電極深受國內外廣大分析工作者的關注。目前,這一新的測試工具已用于工業(yè)自動分析、環(huán)境監(jiān)測、理論研究以及海洋、土壤、地質、醫(yī)學等領域。
離子選擇性電極目前還是發(fā)展中的一門新技術,除少數(shù)品種較為成熟外,多數(shù)還不夠成熟。在現(xiàn)階段,還面臨著改進電極的選擇性,提高測量精度,研制新的品種以及有關基礎理論的研究等問題。
離子選擇性電極通常采用銀鹽,氟化稀土金屬等難溶性鹽的薄膜或液態(tài)離子交換薄膜等作為感應膜。電極薄膜的材料不同,制備的方法不同,其性質(如穩(wěn)定性、選擇性和靈敏度等)也不相同。對不同類型的薄膜,其膜電位有不同的理論,其中有的尚在探討中,但其大多是基于膜和溶液界面的離子交換反應。前面討論過的pH玻璃電極,已經涉及到離子交換的一些理論。當含有某種能與溶液中的離子進行交換的物質的膜置于溶液中時,在膜和溶液界面將發(fā)生離子交換反應,改變了兩相中原有的電荷分布,形成雙電層,產生了電位差。這種膜電位與溶液中相應離子活度間的關系符合能斯特方程式。
對陽離子有響應的電極,其膜電位為:
△φM=K+0.059/nlga陽離子
對陰離子有響應的電極,其膜電位為:
△φM=K-0.059/nlga陰離子
這是離子選擇性電極測量溶液中離子活度的基礎。