離子電極的選擇及應(yīng)用
測量原理
離子選擇性電極是電位與給定溶液中離子活度的對數(shù)呈線性關(guān)系的電化學(xué)式敏感元件，是一類利用膜電位測定溶液中離子活度或濃度的電化學(xué)傳感器屬于膜電極，其核心部件是電極的感應(yīng)膜。離子選擇性電極也稱膜電極，這類電極有一層特殊的電極膜，電極膜對特定的離子具有選擇性響應(yīng)，電極膜的電位與待測離子含量之間的關(guān)系符合能斯特公式。這類電極由于具有選擇性好、平衡時間短的特點，是電位分析法用得最多的指示電極。
離子選擇性電極法是電位分析的分支，一般用于直接電位法，也可用于電位滴定。其特點是：可測定溶液中特定離子的濃度；應(yīng)用范圍廣；不受試劑顏色、濁度等的影響。
測量結(jié)構(gòu)
電極的敏感膜固定在電極管的頂，管內(nèi)裝有內(nèi)充溶液，其中插入內(nèi)參比電極(通常為Ag│AgCl電極)，內(nèi)充溶液的作用在于保持膜內(nèi)表面和內(nèi)參比電極電勢的穩(wěn)定。
離子選擇性電極是一個半電池(氣敏電極例外)，它的電勢不能單獨測量，而必須和適時的外參比電極組成完整的電化學(xué)電池，然后測量電池的電動勢，它包括以下幾項:
E=Em+En+E1-Ew式中En為內(nèi)參比電極的電勢;
Ew與E1為外參電極的電勢及其液接部分的液接電勢。
在一般測量中，上述三項都要求保持不變，因此電動勢E與Em之間只差一個常數(shù)項，它的變化 全能反映Em的變化。
離子選擇性電極的應(yīng)用
離子選擇性電極的分析對象很廣，只要選擇正確的離子測量方法、離子計和電極便可以測得相應(yīng)離子的濃度值。現(xiàn)已成功應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、土壤分析、食品檢測、藥物分析等領(lǐng)域。
各行業(yè)離子電極應(yīng)用
行業(yè) | 測量離子 |
水產(chǎn)養(yǎng)殖 | 氨、硝酸根 |
造紙 | 鈉、氯、鈣 |
蒸氣和電力 | 氯、殘余氯、鈉、鈣、氨 |
農(nóng)業(yè) | 鈣、鈉、鉀、溴、氯、氟、碘、氟硼酸根、硝酸根、氰 |
食品/飲料 | 氯、氟、碘、鈣 |
冶金/電鍍 | 銅、氟、氰、 |
海水 | 鈉、氯、硝酸根、氟、氨氮 |
自然水體 | 鉀、鈣、鈉、溴、氯、氟、碘、銀、硝酸根 |
飲用水 | 余氯、硝酸根、氟、銅 |
實際產(chǎn)品應(yīng)用介紹：
1.使用氟離子選擇性電極測定水中氟離子含量
儀器設(shè)備(上海雷磁)
實驗儀器：或其他型號離子計，大龍
實驗電極：氟離子選擇性電極、參比電極（甘汞電極）
2. 氯化膽堿含量的測定
一、實驗原理
試樣中所含的氯化膽堿用水溶解，過濾取濾液。氯離子溶解在濾液中。
使用銀量法測定其中氯化膽堿的含量。
銀電極可以根據(jù)電位不同進行終點判定。
二、儀器
型自動電位滴定儀
銀離子選擇電極 217-01型參比電極
三、試劑
(1) 0.1 mol/l 硝酸銀標準滴定溶液
(2) 因為使用的是超純水，故空白為0
(3)樣品1（50%硅型粉劑），樣品2（50%玉米芯型粉劑）
四、實驗步驟
準確稱取0.7g試樣（精確至0.0001g）,置于100ml容量瓶中，加水稀釋至刻度，放置20min后過濾。準確移取25ml于100ml燒杯中，滴定。每組平行兩次。
以質(zhì)量分數(shù)表示的氯化膽堿的含量
計算公式：
C（V-V0）×0.13963×4
X= ———————————— × 100 （1）
M
C——硝酸銀標準溶液的實際濃度（0.1mol/L）
V——試樣消耗硝酸銀標準溶液的體積ml
V0——空白試驗消耗硝酸銀標準溶液的體積ml
因為使用的是超純水，故空白為V0=0
M——試樣的質(zhì)量（g）
0.13963——與1.00ml硝酸銀標準滴定溶液相當(dāng)?shù)囊钥吮硎镜穆然憠A的質(zhì)量。、
4——稀釋倍數(shù)
五、結(jié)果計算
樣品1（50%硅型粉劑） 樣品質(zhì)量： 0.7045 g
（1）終點電位：282.2 mV 消耗體積：6.384 ml
X=50.61%
樣品2（50%玉米芯型粉劑） 樣品質(zhì)量： 0.7250 g
（1）終點電位：287.1 mV 消耗體積：6.573 ml
X=50.64%
六、討論
1從滴定曲線圖可以看出，利用預(yù)滴定模式測定氯化膽堿，滴定曲線電位變化大，終點電位對應(yīng)于添加滴定劑體積的突躍很明顯。
2滴定數(shù)據(jù)表明：用自動電位滴定法測定氯化膽堿含量，測得結(jié)果重現(xiàn)性較好。主要是該方法避免了人眼對指示劑顏色變化判定的誤差。
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