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离子选择性电极的制备和应用一、实验目的1.了解氯离子选择性电极的基本性能及其测试方法。
2.掌握用氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。
3.掌握氯离子选择性电极的使用方法。
二、预习要求1.了解氯离子选择性电极测定氯离子浓度的基本原理。
2.了解固定离子强度的意义及方法。
3.了解酸度计的较正及测量直流毫伏值的使用方法。
三、实验原理离子选择性电极是近年来迅速发展起来的一种新的分析测量工具。
利用这一工具，可以通过简单的电势测量直接测定溶液中某一离子的活度。
目前，该项技术已广泛应用于海洋、土壤、地质、化工、医学等各个领域中。
图1 氯离子选择性电极结构示意图本实验所用的电极是把AgCl和Ag2S的沉淀混合物压成膜片，用塑料管作为电极管，并以全固态工艺制成的。
其结构如图1所示。
1、电极电位与离子浓度的关系离子选择性电极是一种以电位响应为基础的电化学敏感元件，将其插入待测液中时，在膜-液界面上产生一特定的电位响应值。
电位与离子活度间的关系可用能斯特(Nernst)方程来描述。
若以甘汞电极作为参比电极，则有下式成立:(1)由于:：(2)根据路易士经验式:：(3)可视作定其中，Ｉ为离子强度。
在测定工作中，只要固定离子强度，则值，所以式(1)可写为：(4)之间呈线性关系。
只要我们测出不同值时的由上式可知，E与电位值E，作E—子选择性电极的测量范围约为10-1mol／dm3～10-5mol／dm3。
2、离子选择性电极的选择性及选择系数离子选择性电极对待测离子具有特定的响应特性，但其它离子仍可对其发生一定的干扰。
电极选择性的好坏，常用选择系数表示。
若以i和j分别代表待测离子及干扰离子，则：(5)式中，Z i及Z j分别代表i和j离子的电荷数;k ij为该电极对j离子的选择系数。
式中的“-”及“+”分别适用于阴、阳离子选择性电极。
由上式可见，k ij越小，表示j离子对被测离子的干扰越小，也就表示电极的选择性越好。
通常把k ij值小于10-3者认为无明显干扰。
实验诊断实验 离子选择电极法测定血清电解质[实验目的]掌握：离子选择电极法测定血清钾、钠、氯、钙的基本原理。
熟悉：离子选择电极法测定血清钾、钠、氯、钙离子的操作过程及血清钾、钠、氯、钙测定的临床意义。
了解：测定钾、钠、氯、钙的其他方法及电解质分析仪的使用和维护。
[试验原理]离子选择电极（ion selective electrodes,ISE ）法是以测定电池的电位为基础的定量分析方法，可以通过简单的电动势测量直接测定溶液中某一离子的活度。
电解质分析仪将K +、Na +、CL +、Ca 2+、pH 等测量电极组装在一起，与参比电极（银/氯化银电极）相连接，置于待测的电解质溶液中，形成一个测量电池。
测量电池的电位分别随标本中K +、Na +、CL +、Ca 2+、H +浓度的改变而改变，电位的变化与离子活度的对数符合能斯特（Nernst ）方程。
E=E o +nFRT 303.2Log(C x .f x ）式中：E 为离子选择电极在测量溶液中的电位；E o 为离子选择电极的标准电极电位；R为摩尔气体常数[8.314 J/（K.mol）]；n为待测离子的电荷数；T为绝对温度（K）；F为法拉第常数（96487 C/mol）；C x为待测离子浓度；f x为待测离子活度系数。
[试验器材与试剂]（一）器材电解质分析仪及常用的四种电极1、钾电极对钾离子具有选择性响应的缬氨霉素液膜电极。
此敏感膜的一侧与电极电解液接触，另一侧与样品液接触，膜电位的变化与样品中钾离子活度的对数成正比。
2、钠电极由对钠离子具有选择性响应的特殊玻璃毛细管组成。
3、氯电极由氯化铁、氯化银、硫化汞为膜性材料制成的固体膜电极，对样品中的CL+有特殊响应。
4、参比电极通常由Ag/AgCl组成，保持一个恒定不变的电位。
（二）试剂1、商品化的配套试剂，包括高、低浓度斜率液，去蛋白液，电极活化液。
高、低浓度斜率液除用NaCl溶液、KCl溶液外，还要加一定量的醋酸钠或磷酸二氢钠和磷酸氢二钠溶液，以调节特定的pH值来模拟血清的离子活度。
＊国家自然科学基金资助项目(编号:20471024)、广东省重点攻关项目(编号:2001C31401)及广州市重点科技项目(2001-Z -123-01); ■通讯作者离子选择性电极对尿液中钙、镁、草酸、柠檬酸和尿酸的测定＊吴秀梅 欧阳建明■ 综述 白 钰 审校暨南大学生物矿化和结石病防治研究所(广州510630) 泌尿系结石(简称尿石)的形成与尿液中钙、镁、草酸、枸橼酸及尿酸的浓度密切相关。
尿中钙、草酸和尿酸浓度上升,镁和柠檬酸浓度下降,均会促进尿石形成。
采用离子选择电极测定这些离子的浓度,检测范围在10-1～10-7mol /L 之间,检测快速、灵敏、设备简单,并能做到无损分析、原位测量和连续自动分析。
1 钙电极对尿钙的测定尿液中的钙有两种存在方式:络合钙(如蛋白结合钙、有机酸结合钙)和离子钙,离子钙才具有生理活性。
在尿液中,离子钙的浓度是形成结石的重要因素,总钙并不能完全反映体内钙的生理状况,故离子钙更具有临床意义。
离子钙的测定受众多因素的影响,包括尿液pH 值、抑制剂和抗凝剂的种类与浓度、采样方式与样本保存以及温度等。
与血液中钙的测定稍有区别,尿液中离子钙的测定受蛋白质的干扰很小,而离子强度的影响占主要地位,因此,应用钙离子选择电极测定尿钙的浓度时需要进行离子强度校正。
在正常成年人的尿液中,男性的24h 总钙是(180.60±72.00)mg ,女性(159.00±68.70)mg ,而男女尿液中的离子钙分别为(72.33±38.24)和(63.26±31.69)mg ,均接近总钙的40%。
pH 影响尿液中离子钙的百分比。
在高钙尿的结石患者当中,总钙和离子钙的浓度及排泄量均明显高于正常人。
给结石患者服用柠檬酸盐之后,离子钙的排泄量和在总钙中的百分比均明显下降;服用米糠之后尿液中的离子钙也明显降低。
应用于钙离子选择电极中的活性物质主要有3种类型:大环抗生素、冠醚化合物及非离子型表面活性剂。
离子选择性电极测定法——矿物质的测定方法一、概述 [H+]的测量关键性的问题是电位计是否能被用来测定其他离子。
最近几年这个问题已引起了广泛的重视。
事实上，许多电极已经进展为可挺直对多种阳离子和阴离子举行测定，如溴化物、钙、氯化物、氟化物、钾、钠和硫，甚至有可以测定可溶性气体的电极，如氨、CO2和O2。
因为其他离子的干扰，使得一些办法在应用上有一定的限制，通常这一问题的解决可以通过调整pH来削减干扰或通过络合作用、沉淀反应来去除干扰。
转变玻璃电极的组成可转变玻璃膜对其他离子的敏感性，一种对钾敏感的电极的膜组成为：71% SiO2、11% Na2O和18% Al2O3。
一种典型的钠离子电极可在0.000001一1mol/L或0.023一23000mg/kg范围内举行测定。
但是可能会受到银离子、锂离子，钾离子，铵离子的干扰，反应时光少于30s。
在这个系统中也可用法复合钠离子挑选性电极，其中包含了甘汞参比电极。
固态离子挑选性电极也同样牢靠。
这些电极不用法玻璃传感膜，其活性膜是由单一的经稀土元素处理的无机结晶体组成，氟电极就是一个很好的例子，其电极是由经铕处理过的氟化镧组成，转变了电荷通透性并且降低了电阻，用这种电极可以测出浓度达到0.02mg/kg浓度的氟化物。
其他普遍用法的固态离子挑选性电极同样牢靠，例如溴电极可以测定的浓度极限为0.04mg/kg,氯电极为0.178mg/kg；相应地，全部固态离子挑选性电极的响应时光都少于30s，但这些电极同样碰到其他干扰离子的干扰问题。
除了各种玻璃膜电极和固态电极外，值得强调的是，还有许多其他类型的电极，如沉淀一渗透膜，液一液膜，甚至酶电极一气体感应电极的应用也日益增强，这些电极具有气体渗透性膜和与内部缓冲溶液相衔接的pH复合电极，透过这层膜，气体能溶解于小包着复合电极的pH缓冲溶液的薄膜层中，溶解的气体引起了溶液pH的变幻，同时复合电极也能探测到这种变幻，氨、CO2、SO2和O2都能由该类电极举行测定。
离子选择性电极技术：高效离子分离与测量
离子选择性电极技术（ISE，Ion-Selective Electrode technology）是一种用于分离和测量特定离子浓度的高效方法。
该技术基于离子与选择性离子传感器之间的特定相互作用，通过测量电极膜中离子的活度来实现快速和可靠的离子分离和测量。
离子选择性电极主要由两个部分组成：选择性电极和参考电极。
选择性电极是一种由特定化学物质制成的电极，它在处理后成为具有特定离子选择性的薄膜。
薄膜中的选择性物质与目标离子之间发生特定的相互作用，从而使选择性电极只响应于特定离子。
参考电极是用于确定电极电位的电极，它提供了一个参考点，使得样品中离子的活度能够被测量。
离子选择性电极技术的工作原理是基于了Nernst方程。
在测
量过程中，当选择性电极暴露在含有目标离子的溶液中时，溶液中的离子与选择性电极薄膜中的选择性物质发生反应，导致在电极内部发生电位差。
根据Nernst方程，该电位差与溶液
中目标离子的活度成正比。
通过测量电极的电位差并进行适当的校正，可以准确地确定溶液中目标离子的浓度。
离子选择性电极技术具有许多优点，使其成为离子分离和测量的首选方法之一。
首先，该技术具有高选择性，可以针对特定的离子进行分离和测量，而不受其他离子的干扰。
其次，离子选择性电极技术具有高灵敏度和快速响应的特点，可以在短时间内实现准确的测量结果。
此外，该技术还具有操作简便、成本低廉和无需复杂的前处理步骤的优点。
离子选择性电极技术在许多领域中得到了广泛的应用。
在环境监测中，该技术可以用于测量水体中的离子浓度，如pH值、
氨氮、硝酸根和铵离子等，从而实现快速和准确的水质评估。
在生物医学领域，离子选择性电极技术被应用于体液中离子浓度的测量，如血液中的钠离子浓度。
此外，该技术还可以在食品工业中用于检测食品样品中的离子含量，以保证食品的质量和安全。
总而言之，离子选择性电极技术是一种高效的离子分离和测量方法，具有高选择性、高灵敏度和快速响应的特点。
该技术已广泛应用于环境监测、生物医学和食品工业等领域，为相关领域的研究和应用提供了重要的工具和方法。
离子选择性电极技术在环境监测中的应用非常广泛。
例如，在水体中，选择性电极可以用于测量pH值、氨氮、硝酸根和铵离子等离子的浓度。
这些测量对于评估水质的污染状况非常重要。
通过实时监测这些离子浓度，可以及时发现水体中的污染源，并采取相应的措施进行处理。
此外，离子选择性电极还可以用于测量土壤中的离子浓度，有助于研究土壤中的养分水平，为农业生产提供指导。
在生物医学领域，离子选择性电极技术也扮演着重要的角色。
临床上，测量血液中的离子浓度对于评估患者的生理状态具有重要意义。
例如，血液中钠离子浓度的变化可以评估患者的水电解质平衡情况，从而指导临床治疗。
选择性电极可以快速、准确地测量血液中的离子浓度，为医生提供重要的参考数据。
离子选择性电极技术在食品工业中也得到了广泛的应用。
食品
中的离子含量是评估食品质量和安全的关键指标之一。
例如，食品中的钠含量对于高血压患者的饮食安排非常重要。
离子选择性电极可以用于快速测量食品中钠离子的浓度，以便制定低钠饮食的方案。
此外，离子选择性电极还可以用于检测酒类和果汁中的离子含量，以保证产品的质量和安全。
离子选择性电极技术的进一步发展和应用，还面临一些挑战。
首先，选择性电极的稳定性和寿命是当前的研究重点。
长时间的使用和环境的变化都会对电极的性能产生影响，进而影响测量结果的准确性。
因此，研究人员正在致力于开发更稳定、寿命更长的选择性电极材料。
其次，离子选择性电极仍然需要标定和校准，以确保测量结果的准确性。
标定和校准的过程需要严格的控制条件，以保证测量结果的可靠性。
此外，离子选择性电极技术的应用范围还可以进一步扩展。
例如，近年来，有学者尝试将离子选择性电极用于环境污染物和重金属离子的测量。
这些污染物的检测对于环境保护和生态安全具有重要意义。
离子选择性电极技术的应用还可以拓展到其他领域，如药物分析和化学过程监控等。
总而言之，离子选择性电极技术是一种高效的离子分离和测量方法，具有高选择性、高灵敏度和快速响应的特点。
该技术在环境监测、生物医学和食品工业等领域有着广泛的应用。
随着离子选择性电极技术的不断发展和完善，相信它将为更多领域的研究和应用提供重要的工具和方法，为我们提供更准确、高效的离子分离和测量手段。
