氣敏電極
同修 / 2022-07-09
氣敏電極
氣敏電極是七十年代發(fā)展起來的一種新型離子選擇性電極，屬于復(fù)膜電極，能測定NH3、NO2、SO2、CO2等等。下面以氨電極為例加以說明。氨電極的結(jié)構(gòu)如圖12-12所示，電極內(nèi)部一支平底的pH玻璃電極作為指示電極，浸泡在內(nèi)充液中。內(nèi)充液由0.01MNH4CI和惰性電解質(zhì)如NaCl、KCl等組成。內(nèi)充液與試液之間是用一層極薄的透氣聚偏氟乙烯膜隔開。它只允許透過NH3氣，而不允許溶液中離子通過。參比電極為Ag-AgCl電極，它是插入到氣敏電極的內(nèi)充液中，因此，它與氣敏電極本身裝在同一體內(nèi)。
使用氨氣敏電極測量時，當(dāng)試液產(chǎn)生NH3氣，通過透氣膜擴散并溶于內(nèi)充液時，則按下式進行反應(yīng)。NH3+H2O《=》NH4++OH-
NH3、NH4+和OH-之間存在平衡關(guān)系，
(NH+）(OH-)=K
(NH3)
內(nèi)充液中存在足夠量的NH4Cl，所以，NH4+?？烧J為是不變的，因此[OH-]=[NH3]K'。由此可見，pH玻璃電 極指示內(nèi)充液中（OH-）的變化，直接反映(NH3)的變化。其電位與CNHs)的關(guān)系符合能斯特方程式。
三、離子選擇性電極的特性
（1）選擇性離子選擇性電極的選擇性是由膜材料的本性所決定的，對膜材料性質(zhì)與電極選擇性之間的內(nèi)在聯(lián)系的研究，目前仍處在初始階段。電極選擇性的好壞，可用選擇常數(shù)K表示。K一般小于1，它表示電極對同一溶液中被測離子和干擾離子所引起電位響應(yīng)的能力的比較。例如，Kh+/Na+=10-11，表示此電極對Ha+離子的響應(yīng)比對同樣活度的Na+ 離子的響應(yīng)大10 11倍。換句話說，ah+=10-11M所產(chǎn)生的電位與aNa+=1M所產(chǎn)生的電位相等。顯然，選擇常數(shù)越小越好。
在有些文獻中使用選擇比來描述電極的選擇性。選擇比就是在其它條件相同時提供相同電位的干擾離子活度和被測離子活度的比值。顯然，選擇比是選擇常數(shù)的倒數(shù)。
(2)穩(wěn)定性電極表面的沾污或物理性質(zhì)的變化，影響電極的穩(wěn)定性。電極的良好清洗，浸泡處理、固體電極的表面拋光等都能改善這種情況。電極密封不良，粘接劑選擇不當(dāng)，或內(nèi)部導(dǎo)線接觸不良等也導(dǎo)致電位不穩(wěn)定。
（3）響應(yīng)速度電極響應(yīng)的速度對于連續(xù)監(jiān)測是十分重要的。電極響應(yīng)速度一般較快，有的電極甚至低于1分鐘，一般也在數(shù)分鐘以內(nèi)。響應(yīng)速度與測量溶液的濃度，試液中其它電解質(zhì)的存在情況，測量的順序(由濃到稀或者相反)以及前后兩種溶液之間濃度差等都有關(guān)系。測定濃溶液后再測稀溶液，平衡時間較長，可能是膜表面吸附所致，用純水清洗幾次可逐漸恢復(fù)。
(4)溫度和pH值范圍每類選擇性電極均有一定的使用溫度范圍，溫度的變化，不僅影響測定的電位值，而且超過某一溫度范圍往往電極會失去正常的響應(yīng)性能。電極允許使用的溫度范圍與膜的類型有關(guān)，一般使用溫度下限為-5℃左右，上限為80~100℃。有些液膜電極只能用到50℃左右。
離子選擇性電極的pH范圍與電極類型和所測溶液濃度有關(guān)。大多數(shù)電極在接近中性的介質(zhì)中進行測量，而且有較寬的pH范圍。如氯電極適用的pH范圍為2～11，硝酸根電極對
0.1M NO3-適用pH為2.5～10.0，而對10-3M NO3-時適用pH
為3.5～8.5。
(5)電極的壽命 電極的使用壽命隨電極類型和使用條件的不同而有很大的差異。固體電極壽命較長，若周期性進行表面處理，可以使用較長期。液膜電極使用壽命較短，一般只有幾個月或更短。
四、離子選擇性電極測定離子活(濃)度的方法
離子選擇性電極可以直接測定離子的活(濃)度，也可用以指示滴定終點。
1.電池電動勢和離子活度之間的關(guān)系
與用pH玻璃電極測定溶液pH值一樣，用離子選擇性電極測定離子活度時也是把它插入被測溶液中，與參比電極組成一個原電池，并測量其電動勢。例如，使用氟離子電極測定F-活(濃)度時組成如下的電池：
Hg Hg2Cl2, KCl(飽和) 試液|LaF3膜|NaF, NaCl,AgCl Ag。
其中φAgCl/Ag、K、φHg2CI2/Hg均為常數(shù)，可合并為一個常數(shù)K'
E=K'-0.059lgaf-
對于各種離子選擇性電極，可以得出如下一般公式：
E=K'+0.059 lga陽高子
n
E=K'--0.059 lga陰離子
n
說明工作電池的電動勢在一定條件下與被測離子活度的對數(shù)值成直線關(guān)系。
![2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷](images/202103/thumb_img/3458_thumb_G_1615773264954.jpg)
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