电位分析法的测量电池由离子选择电极、参比电极及待测溶液组成,用磁力搅拌器搅拌测量溶液,用高输入阻抗的测量仪器测量电动势,如图2.13所示 图2.13 测量电池
特别指出的是:测量电动势的仪器必须是高输入阻抗的电子伏特计。这是因为ISE的内
阻极高,尤以玻璃电极最高,达108 Ω。若不是采用高输入阻抗的测量仪器,当有极微小的电流(如10-920世纪重大发明A)通过回路时,在内阻108 Ω的电极上电位降达鱼精蛋白锌胰岛素0.1V,造成pH测量误差近2pH单位。
可用图2.14表示电极内阻R电极及测量仪器输入阻抗R仪器的关系,而用下式估计测量仪器所需的输入阻抗
测量误差%=
比如要达到0.1%的测量误差,对于内阻108 Ω的电极来说,仪器输入阻抗需1011 Ω。
参比电极:
要求:可逆性、重现性、稳定性; 类型:氢电极、Ag/AgCl、Hg/Hg2Clgamil2(甘汞电极); 最常使用的是饱和甘汞电极(SCE)。该电极25℃时电位为0.2438V,稳定性很好,但使用温度不能超过80℃。否则Hg2Cl2发生歧化反应。甘汞电极测量时温度滞后现象较为严重。 | 图2.14 测量仪器的输入阻抗 |
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活度与浓度
Nernst方程式表示的是电极电位与离子活度之间的关系式,而对于分析化学来说,测定的是离子浓度而不是活度,活度与浓度的关系为:
γ为活度系数,由溶液的离子强度所决定。
所以电位方程式变换为:
为此,在系列的测量中必须使γ基本不变,才不会影响测定系列的结果,在电位分析法中通过加入总离子强度调节缓冲剂(TISAB)来实现的。 在实际工作中,林默涵TISAB所含的成分有三个作用:控制一定的离子强度,控制一定的测量酸度,含有络合剂可掩蔽干扰离子。 直接电位法
1. 直接比较法--也称直读法
如测量离子A,组成电池为:
则
先测定标准溶液pAs的电动势Es,再测未知溶液pAx的电动势Ex
得到 (阳离子为+,阴离子为-)
llr在实际测量中,需用两个不同浓度的标准溶液pAs1、pAs2,且pAs1<pAx<pAs2,分别用两个标准溶液对离子计进行斜率校正及定位,然后测定未知溶液,从离子计上直接读出pAx值。
2. 标准曲线法--适于大批量且组成较为简单的试样分析
配制一系列(一般为5个)与试样溶液组成相似的标准溶液Ci,与试样溶液同样加入TISAB,分别测量E(或φ)。绘制E~lgCi(或E~pCi)标准曲线,由未知试样溶液所测的Ex从曲线中求得Cx。
3. 标准加入法--也称添加法
将小体积――Vs(一般为试液的1/50~1/100)而大浓度――Cs(一般为试液的100~50倍)的待测组分标准溶液,加入到一定体积的试样溶液中,分别测量标准加入前后的电动势,从而求出Cx。可分为单次标准加入法和连续标准加入法两种。美国劳务输出
(1)单次标准加入法
按照上述测量电池的构成图示式,对于阳离子的测量来说先测量体积为Vx的试样溶液的电动势Ex,则,再加入浓度为Cs,体积为Vs的标准溶液后测定,则
(标准加入前后测量溶液的组份基本不变)
则
整理后得到(S为ISE的实际响应斜率,而非)
当Vs<<Vx时,
若是测定阴离子,则,而Cx的结果表达式和上式一样。
因此,测定阴阳离子的统一式为