仪器分析：第二章 电化学分析

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1、1第二章第二章 电化学分析法电化学分析法2电化学分析法的特点电化学分析法的特点 灵灵敏敏度度、准准确确度度高高，选选择择性性好好，应应用用广广泛泛。被被测测物物质的最低量可以达到质的最低量可以达到10-12mol/L数量级。数量级。 电电化化学学仪仪器器装装置置较较为为简简单单，操操作作方方便便；尤尤其其适适合合于于化化工工生生产产中中的的自自动动控控制制和和在在线线分分析析、无无机机离离子子的的分分析析、测定有机化合物也日益广泛。测定有机化合物也日益广泛。3电化学分析方法的分类电化学分析方法的分类电化学分析法电位分析法电位分析法电解分析法电泳分析法库仑分析法极谱与伏安分析法电导分析法4Pot

2、entiometry（电位法）（电位法）u电位分析法电位分析法 利用电极电位和溶液活度或浓度利用电极电位和溶液活度或浓度之间的关系来测定被测物质活度或浓度之间的关系来测定被测物质活度或浓度的一种电化学分析法。的一种电化学分析法。 以测量电动势为基础以测量电动势为基础5Potentiometry（电位法）（电位法）直接电位法直接电位法 通过测量电池电动势来确定指示电极的电位，通过测量电池电动势来确定指示电极的电位，然后根据能斯特方程得出被测物质的活度或浓度。然后根据能斯特方程得出被测物质的活度或浓度。电位滴定法电位滴定法 通过测量在滴定过程中指示电极电位的变化通过测量在滴定过程中指示电极电位的变

3、化来确定滴定终点，再按滴定中消耗的标准溶液来确定滴定终点，再按滴定中消耗的标准溶液的体积和浓度来计算待测物质含量。的体积和浓度来计算待测物质含量。6Potentiometry（电位法）（电位法）Fundamentals of potentiometry（基本原理）（基本原理）Reference electrodes（参比电极）（参比电极）Indicator and ion selective electrodes（指示电极及离子选择电极）（指示电极及离子选择电极）Instrumentation and measurement of cell electromotive force（仪器及电动势

4、测量）（仪器及电动势测量）7电位分析法的基本原理电位分析法的基本原理指示电极指示电极+参比电极参比电极+ 溶溶 液液 电电 池池 8电位分析法的基本原理电位分析法的基本原理M M n+ reference electrodeE = (+) - (-) + LE = (+) - (-) = r - - (RT/nF) ln Mn+Liquid junction potential9参比电极参比电极Hydrogen electrode（氢电极氢电极）Calomel electrode（甘汞电极甘汞电极）Silver silver chloride electrode（银银- -氯化银电极氯化银电极

5、）特点：特点：电位已知且恒定、重现性好、电位已知且恒定、重现性好、液接电位差异小、装置简单液接电位差异小、装置简单. .10Hydrogen electrode（氢电极）（氢电极） 标准氢电极标准氢电极 绝对电极电位无法绝对电极电位无法得到，因此只能以一共得到，因此只能以一共同参比电极构成原电池，同参比电极构成原电池，测定该电池电动势。常测定该电池电动势。常用的为标准氢电极用的为标准氢电极. . 人为规定在任何温度人为规定在任何温度下，氢标准电极电位下，氢标准电极电位. H+/H2=011IUPAC( (国际纯粹与应用化学联合会国际纯粹与应用化学联合会) )规定，规定，任何电极与标准氢电极构成

6、原电池所测得的任何电极与标准氢电极构成原电池所测得的电动势作为该电极的电极电位。电动势作为该电极的电极电位。电极电位电极电位12 常温条件下常温条件下( (298.15K) )，活度均为，活度均为1 1mol/L的氧化态和的氧化态和还原态构成如下电池：还原态构成如下电池： Pt H2 (101325Pa), H+(a=1M) M n+(a=1M) M 该电池的电动势该电池的电动势E E即为电极的即为电极的标准电极电位标准电极电位。 如如ZnZn标准电极电位标准电极电位 Zn2+/Zn=-0.763V, , 是下列电池的电是下列电池的电动势：动势： Pt H2(101325Pa), H+(1mo

7、l/L) Zn2+(1mol/L) Zn标准电极电位标准电极电位13Calomel electrode（甘汞电极）（甘汞电极）14Calomel electrode（甘汞电极）（甘汞电极）HgHg2Cl2，KCl(xM)Hg2Cl2(s)+ 2e 2Hg(l)+ 2Cl- Electrode potential = Hg2Cl2 / Hg + (RT/nF) ln (1/ Cl-2) = Hg2Cl2 / Hg - 0.059 lg Cl-15Calomel electrode（甘汞电极）（甘汞电极）甘汞电极的电极电位（甘汞电极的电极电位（2525 ）16Silver silver chlor

8、ide electrode17Silver silver chloride electrodeAgAgCl，KCl(xM)AgCl(s)+ e Ag(s)+Cl-Electrode potential = AgCl / Ag + (RT/nF) ln (1/ Cl-) = AgCl / Ag - 0.059 lg Cl-18Indicator electrode指示电极指示电极The potential depends on the activity of a particular ionic species which it is desired to quantify.电极电位随待测离子活

9、度变化而变化电极电位随待测离子活度变化而变化.19电极的种类电极的种类Electrode of the first kind （第一类电极）（第一类电极）Electrode of the second kind（第二类电极）（第二类电极）The glass electrode（玻璃电极）（玻璃电极）Crystalline membrane electrode（晶体膜电极）（晶体膜电极）Biochemical electrode（生化电极）（生化电极）Inert electrode（惰性电极）（惰性电极）Metal Metal electrodeelectrodeMembraneMembrane

10、 electrode electrode*20Electrode of the first kind第一类电极第一类电极也称为金属基电极也称为金属基电极(M Mn+)电极反应：电极反应：电极电位：电极电位：要要求求： 0(Mn+/M) 0,如如Cu, Ag, Hg等等；其其它它元元素素，如如Zn, Cd, In, Tl, Sn, 虽虽然然它它们们的的电电极极电电位位较较负负，因因氢氢在在这这些些电电极极上上的的超超电电位位较较大大，仍仍可可做做一一些些金金属属离离子子的的指示电极指示电极.21Electrode of the secong kind第二类电极第二类电极 亦称金属亦称金属- -难

11、溶盐电极难溶盐电极（M MXn） 电极反应：电极反应： 电极电位：电极电位： 此此类类电电极极可可作作为为一一些些与与电电极极离离子子产产生生难难溶溶盐盐或或稳稳定定配配 合合 物物 的的 阴阴 离离 子子 的的 指指 示示 电电 极极 ; 如如 对对 Cl-响响 应应 的的Ag/AgCl和和Hg/Hg2Cl2电极电极. 该类电极最为重要的应用是作该类电极最为重要的应用是作参比电极参比电极. .22Metallic redox indicators零类电极零类电极也称为惰性电极也称为惰性电极电极本身不发生氧化还原反应，只提供电子交换场所电极本身不发生氧化还原反应，只提供电子交换场所如如Pt/F

12、e3+,Fe2+电极电极,Pt/Ce4+,Ce3+电极等。电极等。电极反应：电极反应：Fe3+ + e = Fe2+电极电位：电极电位：Pt 未参加电极反应，只提供未参加电极反应，只提供Fe3+及及Fe2+之间之间电子电子交换场所交换场所.23离子选择性电极分类离子选择性电极分类均相膜均相膜晶体膜晶体膜非均相膜非均相膜如硅橡胶膜如硅橡胶膜刚性基刚性基质质pH，pNa带正电荷带正电荷如如NO3-,ClO4-,BF4-带负电荷带负电荷如如Ca2+, Mg2+原电极原电极非晶体膜非晶体膜流动载体流动载体中性中性如如 K+气敏电极气敏电极如如CO2, NH4+电极电极ISE敏化电极敏化电极生物电极生物

13、电极如酶电极，生物组织电极如酶电极，生物组织电极F-, Cl-, Cu+2从上述分类可见到所有膜电极的共性：从上述分类可见到所有膜电极的共性：1）低溶解性：膜在溶液介质）低溶解性：膜在溶液介质(通常是水通常是水)的溶解度近似为的溶解度近似为0，因此，因此，膜材料多为玻璃、高分子树脂、低溶性的无机晶体等；膜材料多为玻璃、高分子树脂、低溶性的无机晶体等；2）导电性）导电性(尽管很小尽管很小)：通常以荷电离子的在膜内的迁移形式传导；：通常以荷电离子的在膜内的迁移形式传导；3）高选择性：膜或膜内的物质能选择性地和待测离子）高选择性：膜或膜内的物质能选择性地和待测离子“结合结合”，通常的通常的“结合结合

14、”方式有：离子交换、结晶方式有：离子交换、结晶、络合。、络合。24The glass electrode（玻璃电极）（玻璃电极）25The glass electrode（玻璃电极）（玻璃电极）Composition-组成组成SiO2 72% + Na2O 22% + CaO 6%SiO2 63% + Li2O 28% + Cs2O 2% + BaO 4% + La2O3 3%26The glass electrode（玻璃电极）（玻璃电极）Theory理论理论27The glass electrode（玻璃电极）（玻璃电极）Theory理论理论- Ion exchange process（离

15、子交换过程离子交换过程） glass = K + (RT/nF) ln H+ = K 0.059 pH28The glass electrode（玻璃电极）（玻璃电极）H+溶液溶液= H+硅胶硅胶 E内内 = k1 + 0.059 lg( a2 / a2 ） E外外 = k2 + 0.059 lg(a1 / a1 ）E膜膜 = E外外 - E内内 = 0.059 lg( a1 / a2）E膜膜 = K + 0.059 lg a1 = K - 0.059 pH试液试液 k1=k2 ， a1 = a229The glass electrode（玻璃电极）（玻璃电极）Properties性能性能Ca

16、n be used in the presence of strong oxidants and reductants（可在强氧化剂和强还原剂存在下使用可在强氧化剂和强还原剂存在下使用）Can be used in viscous media（可用于粘稠介质可用于粘稠介质）Can be used in the presence of proteins（可在蛋白质存在下使用可在蛋白质存在下使用） 30The glass electrode（玻璃电极）（玻璃电极）High resistance（内阻较高）（内阻较高）Acid error and alkaline error（酸差和碱差酸差和碱差）

17、Properties性能性能31酸差和碱差酸差和碱差u酸差酸差是指用是指用pH玻璃电极测定玻璃电极测定pH1的强酸性溶的强酸性溶液时，液时，pH的测定值比实际值高的测定值比实际值高. 原因是由于在强酸性溶液中，水分子活度减原因是由于在强酸性溶液中，水分子活度减小，而氢离子是靠小，而氢离子是靠H3O+传递的，这样达到电极传递的，这样达到电极表面的氢离子减少，表面的氢离子减少，pH增高增高.u碱差碱差是指用玻璃电极测定是指用玻璃电极测定pH10的溶液或钠离的溶液或钠离子浓度较高的溶液时，测得的子浓度较高的溶液时，测得的pH比实际数值偏比实际数值偏低，这种现象称为碱差（或钠差）低，这种现象称为碱差（

18、或钠差）. 碱差是由于在水化胶层和溶液界面之间的离碱差是由于在水化胶层和溶液界面之间的离子交换过程中，不但有氢离子参加，而且有钠离子交换过程中，不但有氢离子参加，而且有钠离子的参加，子的参加，pH降低降低. 32Crystalline membrane electrode-晶体膜电极晶体膜电极Lanthanum fluoride eletrode(氟氟离子电极离子电极)Crystal of lanthanum fluoride（氟化镧单晶）（氟化镧单晶）+0.1 mol/L NaF 0.1 mol/L NaCl+Silver silver chloride electrodeCompositi

19、on-组成组成33Crystalline membrane electrode-晶体膜电极晶体膜电极-Lattice defect（晶格缺陷晶格缺陷） membrane = K - (RT/nF) ln F- = K 0.059 lg F- Theory理论理论34Crystalline membrane electrode-晶体膜电极晶体膜电极Detection limit 10-7 mol/LInterference OH- pH range 5 - 6Properties性能性能35 气敏电极气敏电极NH3 NH4ClCO2 NaHCO3NO2 NaNO236Biochemical el

20、ectrodeCO(NH2)2 + H2O + 2H+ 2NH4+ + CO2Urea electrodeurease37Biochemical electrode组织电极以动物组织内天然存在的某种生物以动物组织内天然存在的某种生物酶来催化反应，并制成敏感膜酶来催化反应，并制成敏感膜香蕉与碳糊制成的香蕉电极香蕉与碳糊制成的香蕉电极多巴胺多巴胺测定测定猪肝切片夹在尼龙网中紧贴在氨气敏电极上猪肝切片夹在尼龙网中紧贴在氨气敏电极上利用其中的谷氨酰胺酶催化谷氨酰胺而释放利用其中的谷氨酰胺酶催化谷氨酰胺而释放出氨气出氨气测定测定谷氨酸谷氨酸38Biochemical electrode39离子选择性电极

21、选择性离子选择性电极选择性膜电位通式膜电位通式 membrane = K (0.059/n) lg 选择性系数选择性系数Kij能产生相同电位的待测离子活度能产生相同电位的待测离子活度 i i和干扰离子活度和干扰离子活度 j j之比值之比值作用作用判断电极好坏判断电极好坏估计误差大小估计误差大小40 例例: :某硝酸根电极对硫酸根的选择系数：某硝酸根电极对硫酸根的选择系数：K NO-,SO2-为为4.110 -5, ,用此电极在用此电极在1.0mol/L硫酸盐介质中硫酸盐介质中测定硝酸根测定硝酸根,如果要求测量误差不大于如果要求测量误差不大于5%,试计算可以试计算可以测定的硝酸根的最低活度为多少

22、测定的硝酸根的最低活度为多少?解：解：NO-，SO-（aSO-）ni/nj/aNO-5%aNO-4.110- -1.0/5aNO-8.210- -molL-1。测定的硝酸根离子的活度应大于测定的硝酸根离子的活度应大于8.2104molL-1。选择性系数选择性系数Kij41 直接电位法直接电位法u用离子选择性电极直接测定溶液的用离子选择性电极直接测定溶液的pH值和离子浓值和离子浓度的方法，称为直接电位法。度的方法，称为直接电位法。1. 电池电动势与离子活（浓）度的关系电池电动势与离子活（浓）度的关系 （1）测量溶液）测量溶液pH值时，参比电极为正极，玻璃电极值时，参比电极为正极，玻璃电极为负极。

23、为负极。 E= SCE - glass （2）测量溶液）测量溶液其他离子活度时，参比电极为负极，其他离子活度时，参比电极为负极，离子选择性电极为正极。离子选择性电极为正极。 E= 离离 - SCE 42 pH 测量装置示意图测量装置示意图pH的测定的测定43 pH 测量测量Glass electrodeSolution X SCE E = SCE - glass = SCE ( AgCl / Ag + K + (RT/nF) ln H+)E = K + (2.303 RT /F) pH = K + 0.0592 pH (25)44 pH 测量测量以以pH玻玻璃璃电电极极为为指指示示电电极极、S

24、CE 电电极极为为参参比比电电极极，用用pH 计分别测定计分别测定pH已知的缓冲液和待测液的电动势：已知的缓冲液和待测液的电动势：二式相减并整理，得二式相减并整理，得pH实用定义实用定义该式其实是标准曲线该式其实是标准曲线(pH E作图作图)的一种，即两点校正方法。的一种，即两点校正方法。 影影响响准准确确度度因因素素：a) a) pHs 的的准准确确性性; ; b) b) 缓缓冲冲液与待测液基体接近的程度。液与待测液基体接近的程度。45 pH 测量测量Solution0.05 M potassium hydrogenphthalate0.025 M KH2PO40.025 M Na2HPO4

25、0.01 M BoraxpH4.0036.8649.182pH标准缓冲溶液标准缓冲溶液(25 C) 46 测定离子活度的定量分析方法测定离子活度的定量分析方法u直读法直读法u标准曲线法标准曲线法 是直接电位法中最常用的方法，适用于测定是直接电位法中最常用的方法，适用于测定组成简单的试样和游离离子的浓度组成简单的试样和游离离子的浓度.u标准加入法标准加入法 适用于测定组成复杂，或溶液中存在络合适用于测定组成复杂，或溶液中存在络合剂，需要测定离子的总浓度（游离和络合）剂，需要测定离子的总浓度（游离和络合）.47 标准曲线法标准曲线法u用测定离子的纯物质配制一系列不同浓度的标准溶用测定离子的纯物质配

26、制一系列不同浓度的标准溶液，并用总离子强度调节缓冲溶液液，并用总离子强度调节缓冲溶液（TotleIonicStrengthAdjustmentBuffer，简称，简称TISAB）保持溶保持溶液的离子强度相对稳定，分别测定各溶液的电位值，液的离子强度相对稳定，分别测定各溶液的电位值，并绘制并绘制E-lgci关系曲线。从图上找出关系曲线。从图上找出Ex与对应的与对应的浓度浓度cx。u注意：注意：离子活度系数保持不变时，膜电位才与离子活度系数保持不变时，膜电位才与logci呈线性关呈线性关系系。48总离子强度调节缓冲溶液总离子强度调节缓冲溶液（TotleIonicStrengthAdjustment

27、Buffer,TISAB） TISAB的作用的作用： 保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定；保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定； 维持溶液在适宜的维持溶液在适宜的pHpH范围内，满足离子电极的要求；范围内，满足离子电极的要求； 掩蔽干扰离子掩蔽干扰离子. . 典型组成：典型组成： 1mol/L的的NaCl，使溶液保持较大稳定的离子强度；，使溶液保持较大稳定的离子强度；0.25mol/LHAc和和0.75mol/LNaAc,使溶液使溶液pH在在5左右；左右；0.001mol/L的柠檬酸钠的柠檬酸钠,掩蔽掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。等干扰离子。49电位滴定法电位滴定法电位滴

28、定法电位滴定法 指示剂滴定法指示剂滴定法 用用指示剂颜色指示剂颜色变化指示终点变化指示终点准确度和精密度准确度和精密度优于直接电位法优于直接电位法用用电极电位突跃电极电位突跃指示终点指示终点对于对于无合适指示剂无合适指示剂的反应有独特价值的反应有独特价值50直接电位滴定法直接电位滴定法适用情况：适用情况： 在在进进行行有有色色或或混混浊浊液液的的滴滴定定时时，使使用用指指示示剂剂确确定定滴定终点会比较困难，此时可采用电位滴定法。滴定终点会比较困难，此时可采用电位滴定法。酸碱滴定酸碱滴定以以玻璃电极玻璃电极为指示电极为指示电极氧化还原滴定氧化还原滴定以以Pt电极电极为指示电极为指示电极沉淀滴定沉

29、淀滴定可采用可采用Ag电极电极作指示电极作指示电极络合滴定络合滴定以以第三类电极第三类电极为指示电极为指示电极51直接电位滴定法直接电位滴定法定定义义：在在滴滴定定液液中中插插入入指指示示电电极极和和参参比比电电极极，通通过过测测量量电电池池电电动动势势在在滴滴定定过过程程中中pHpH或或电电位位的的变变化化来来确确定定终终点点的的方方法法。如图所示：如图所示：52电位滴定终点确定方法电位滴定终点确定方法 (1)E-V 曲线法曲线法 如图（如图（a）所示。）所示。 E-V 曲线法简单，但准确性稍差曲线法简单，但准确性稍差. (2)E/V-V 曲线法曲线法如图（如图（b）所示。）所示。由电位改变

30、量与由电位改变量与滴定剂体积增量之比计算之。滴定剂体积增量之比计算之。E/V-V曲线上存在着极值点，曲线上存在着极值点，该点对应着该点对应着E-V 曲线中的拐点曲线中的拐点. (3)2E/V 2-V 曲线法曲线法2E/V 2表示表示E-V 曲线的二阶微商曲线的二阶微商.2E/V 2值由下式计算：值由下式计算：53电位滴定法电位滴定法应用应用酸碱滴定酸碱滴定沉淀滴定沉淀滴定氧化还原滴定氧化还原滴定络合滴定络合滴定pH pH 电极电极AgPtPt, Hg, Pt, Hg, 离子离子选择性电极选择性电极54电位滴定法的应用电位滴定法的应用1.测定水的总硬度测定水的总硬度55电位滴定法的应用电位滴定法

31、的应用56电位滴定法的应用电位滴定法的应用常规检验氯离子含量的方法是化学分析常规检验氯离子含量的方法是化学分析法中的莫尔法，即在中性或弱碱性溶液中，法中的莫尔法，即在中性或弱碱性溶液中，以铬酸钾为指示剂，用硝酸银标准溶液进行以铬酸钾为指示剂，用硝酸银标准溶液进行滴定滴定.2.测定水中的氯离子含量测定水中的氯离子含量57电位滴定法的应用电位滴定法的应用58电化学分析法的应用电化学分析法的应用- -测定石油及其产品中非金属含量测定石油及其产品中非金属含量测定石油及其产品中非金属含量测定石油及其产品中非金属含量 原油原油主要由碳和氢组成，一般占原油总量的主要由碳和氢组成，一般占原油总量的90%以上，

32、以上，其它非金属元素如硫、氮、氧等含量一般在其它非金属元素如硫、氮、氧等含量一般在10%以下，而以下，而氯、硅、磷、砷等含量很少。尽管原油中的硫、氯、硅、磷、砷等含量很少。尽管原油中的硫、氮、氮、氧、氧、砷、氯等非金属元素含量很少，但是它们对原油加工的影砷、氯等非金属元素含量很少，但是它们对原油加工的影响却很大响却很大。含硫原油含硫原油，特别是含硫醇、二硫化物较高的原油在加工中，特别是含硫醇、二硫化物较高的原油在加工中可能造成设备的严重腐蚀和催化剂中可能造成设备的严重腐蚀和催化剂中毒毒。 原油中的氯在原油加工过程中均可造成催化剂中毒和设原油中的氯在原油加工过程中均可造成催化剂中毒和设备腐蚀备腐

33、蚀.石油石油中的砷在石油催化加工过程中被催化剂吸附，会导致中的砷在石油催化加工过程中被催化剂吸附，会导致催化剂中毒，降低催化剂使用寿催化剂中毒，降低催化剂使用寿命命。59电化学分析法的应用电化学分析法的应用- -测定石油及其产品中非金属含量测定石油及其产品中非金属含量测定石油及其产品中非金属含量测定石油及其产品中非金属含量例如：氧化微库仑法测定重质油中低含量总硫；检测例如：氧化微库仑法测定重质油中低含量总硫；检测下限达到下限达到0.50 g/g，可以广泛用于各种重质油硫含量的，可以广泛用于各种重质油硫含量的测定测定. 测定原油中无机氯，主要有电量法、电导法、电位滴测定原油中无机氯，主要有电量法

34、、电导法、电位滴定法以及火焰光度法等。目前国内普遍应用抽提分离定法以及火焰光度法等。目前国内普遍应用抽提分离-容容量滴定法（量滴定法（GB/T6532）.测定原油、渣油、焦化油等重质油和汽油、柴油、航测定原油、渣油、焦化油等重质油和汽油、柴油、航煤、重整原料油等轻质油中的微量砷，主要采用分光光煤、重整原料油等轻质油中的微量砷，主要采用分光光度法、原子吸收光谱法、等离子发射光谱法和极谱法等度法、原子吸收光谱法、等离子发射光谱法和极谱法等.60酶电极酶电极u酶电极属于生物传感器，是一种检测器，它由固酶电极属于生物传感器，是一种检测器，它由固定化酶和具有传感功能的电极紧密偶连在一起定化酶和具有传感功

35、能的电极紧密偶连在一起.u生物传感器：将一个生化的和一个屋里的转能器生物传感器：将一个生化的和一个屋里的转能器紧密的结合在一起，所产生的电信号与分析试剂紧密的结合在一起，所产生的电信号与分析试剂浓度之间有一个计量的关浓度之间有一个计量的关系系。u适用于测定各种气体（如氧气、氢气及二氧化碳适用于测定各种气体（如氧气、氢气及二氧化碳等）、含氮化合物（如等）、含氮化合物（如NO2，NH3）、离子活性）、离子活性（如碱金属及重金属）及氧化还原型有机化合物，（如碱金属及重金属）及氧化还原型有机化合物，分析灵敏度在亚微摩尔数量分析灵敏度在亚微摩尔数量级级。61酶电极的应用酶电极的应用u医学诊断：测定血医学

36、诊断：测定血清、血浆、全血中清、血浆、全血中的葡萄糖的葡萄糖u过程控制：糖类、过程控制：糖类、抗坏血酸、氨基酸抗坏血酸、氨基酸及青霉素等的测定及青霉素等的测定u食品分析：气体电食品分析：气体电极极u环境检测：毒性化环境检测：毒性化合物、重金属离子、合物、重金属离子、水、空气中有关成水、空气中有关成分的分析和监测分的分析和监测62电化学分析法的应用电化学分析法的应用电化学传感器电化学传感器63血糖仪血糖仪u血糖：血糖：血液中所含的葡萄糖。血液中所含的葡萄糖。u血糖测定：血糖测定：判断糖尿病病情和控制情况的主判断糖尿病病情和控制情况的主要指标。要指标。64血糖值血糖值正常人：正常人：u空腹：空腹：

37、3.66.1mmolu餐后餐后2小小时：7.8mmol/l糖糖尿病：尿病：u空腹：大于空腹：大于7mmol/Lu餐后餐后2小小时：大于：大于11.1mmol/Lu轻度（度（7.27.8mmol）u中中度（度（8.310mmol）u重重度（大于度（大于10.5mmol/L）65血糖的检测方法血糖的检测方法u原理：通过测量血液中的葡萄糖与试纸中的葡萄糖氧化酶反应原理：通过测量血液中的葡萄糖与试纸中的葡萄糖氧化酶反应产生的电流量测量血糖。目前市面上的主流机型大多为葡萄产生的电流量测量血糖。目前市面上的主流机型大多为葡萄糖氧化酶测量法糖氧化酶测量法.u优点：优点：相对于生相对于生化仪和化学法测量更快（

38、化仪和化学法测量更快（30秒以内），用血秒以内），用血量更少（量更少（5微升以下）微升以下）.u目前市场上的家用血糖仪主要分为目前市场上的家用血糖仪主要分为电化学法和光反射技术电化学法和光反射技术两大两大类类.u 电化学法电化学法采用检测反应过程中产生的电流信号的原理来反应采用检测反应过程中产生的电流信号的原理来反应血糖值，酶与葡萄糖反应产生的电子通过电流记数设施，读血糖值，酶与葡萄糖反应产生的电子通过电流记数设施，读取电子的数量，再转化成葡萄糖浓度读数取电子的数量，再转化成葡萄糖浓度读数.u光反射法光反射法是检测反应过程中试条的颜色变化来反应血糖值的，是检测反应过程中试条的颜色变化来反应血糖

39、值的，通过酶与葡萄糖的反应产生的中间物（带颜色物质），运用通过酶与葡萄糖的反应产生的中间物（带颜色物质），运用检测器检测试纸反射面的反射光的强度，将这些反射光的强检测器检测试纸反射面的反射光的强度，将这些反射光的强度，转化成葡萄糖浓度度，转化成葡萄糖浓度.66家用血糖仪家用血糖仪u化验方法化验方法:葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶u血样量血样量:1微升微升u测量时间测量时间:5秒秒u电源电源:一节扣式锂电池（一节扣式锂电池（3.0V),可测量可测量1000次次.u测量范围测量范围:1.1-33.3mmol/l(20-600mg/dl)u血液样本：全血血样血液样本：全血血样u适用温度：摄氏适用温度：摄氏

40、644度度u记忆容量；可记录记忆容量；可记录150个测试结果个测试结果.67M按钮按钮打开设置、打开设置、储存模式储存模式数据口：将测量数据口：将测量结果下载到电脑结果下载到电脑C按钮按钮用于更改信息，指示模用于更改信息，指示模拟血糖结果及查看测试拟血糖结果及查看测试结果。结果。试纸插入口试纸插入口日期日期时间（时间（AM为上午，为上午，PM为下午）为下午）家用血糖仪家用血糖仪68家用血糖仪家用血糖仪所需物品所需物品69家用血糖仪家用血糖仪70酶电极存在的问题酶电极存在的问题传感器必须经过消毒，目前来说是根本不可能的；传感器必须经过消毒，目前来说是根本不可能的；标准曲线应该用分立的或原位的测定

41、方法；标准曲线应该用分立的或原位的测定方法；被分析物的浓度经常超出传感器的线性范围；被分析物的浓度经常超出传感器的线性范围；要考虑各种存在的干扰物质；要考虑各种存在的干扰物质；热或机械张力会使传感器失活热或机械张力会使传感器失活.71本章小结本章小结电位法基本原理电位法基本原理 直接电位法，电位滴定法直接电位法，电位滴定法电极电位表达式电极电位表达式 ( (pH,F-) )会利用能斯特方程进行各种计算会利用能斯特方程进行各种计算玻璃电极和氟离子选择电极响应机理玻璃电极和氟离子选择电极响应机理常用的参比电极和指示电极常用的参比电极和指示电极 定义，分类定义，分类酸差和碱差酸差和碱差72本章小结本

42、章小结pHpH标准溶液的选择标准溶液的选择 各种标准溶液的组成及选择原则各种标准溶液的组成及选择原则电极选择性常数电极选择性常数会计算误差会计算误差标准曲线法及标准加入法标准曲线法及标准加入法 电位滴定法确定终点的方法电位滴定法确定终点的方法滴定时指示电极的选择滴定时指示电极的选择电位法测定时实验条件的选择电位法测定时实验条件的选择73本章练习本章练习1.Ag-AgCl参比电极的电极电位取决于电极内部溶液参比电极的电极电位取决于电极内部溶液中的（中的（）。）。A.Ag+活度活度;B.Cl-活度活度;C.AgCl的活度的活度;D.Ag+和和Cl-活活度度2.玻璃电极使用前，需要（玻璃电极使用前，

43、需要（）。A.酸性溶液中浸泡酸性溶液中浸泡1h；B.碱性溶液中浸泡碱性溶液中浸泡1h；C.水溶液中浸泡水溶液中浸泡24h；D.根据测量溶液不同而不根据测量溶液不同而不同同3.pH玻璃电极的膜电位产生是由于测定时，溶液中玻璃电极的膜电位产生是由于测定时，溶液中的的（）。）。A.Na+离子穿过了玻璃膜；离子穿过了玻璃膜；B.电子穿过了玻璃膜；电子穿过了玻璃膜；C.Na+与水化玻璃膜上与水化玻璃膜上Na+的交换作用；的交换作用；D.H+与水化玻璃膜上与水化玻璃膜上H+的交换作的交换作用用 74本章练习本章练习4.测量溶液测量溶液pH时，需要使用标准时，需要使用标准pH溶液定位，这是为了溶液定位，这是

44、为了（）。）。A.避免产生酸差避免产生酸差;B.避免产生碱差避免产生碱差;C.消除温度的影响消除温度的影响;D.消除不对称电位和液接电位的影响消除不对称电位和液接电位的影响5.用用pH玻璃电极测定玻璃电极测定pH为为13的试液时，的试液时，pH的测定值与实的测定值与实际值的关系为际值的关系为（）。）。A.测定值大于实际值；测定值大于实际值；B.测定值小于实际值；测定值小于实际值；C.测定值等于实际值；测定值等于实际值；D.不确定不确定6.用用pH玻璃电极测定玻璃电极测定pH为为1的试液时，的试液时，pH的测定值与实的测定值与实际值的关系为际值的关系为（）。）。A.测定值大于实际值；测定值大于实

45、际值；B.测定值小于实际值；测定值小于实际值；C.测定值等于实际值；测定值等于实际值；D.不确不确定定75本章练习本章练习7.离子选择性电极的选择性常用选择性系数离子选择性电极的选择性常用选择性系数Kij的大小的大小来衡量（来衡量（）。）。A.Kij的值越大表明电极的选择性越高；的值越大表明电极的选择性越高；B.Kij的值越小表明电极的选择性越高；的值越小表明电极的选择性越高；C.Kij的值越大表明电极的选择性越低；的值越大表明电极的选择性越低；D.Kij的值越小表明电极的选择性越的值越小表明电极的选择性越低低8.直接电位分析法中，加入直接电位分析法中，加入TISAB的目的是为了的目的是为了().A.提高溶液酸度；提高溶液酸度；B.恒定指示电极电位；恒定指示电极电位；C.固定溶液中离子强度和消除共存离子干扰；固定溶液中离子强度和消除共存离子干扰；D.与待测离子形成配合与待测离子形成配合物物9.下列方法中不属于电分析方法的是（下列方法中不属于电分析方法的是（）。）。A.电位分析法电位分析法;B.极谱分析法极谱分析法;C.电子能谱法电子能谱法;D.库库仑滴定法仑滴定法