【文章內(nèi)容簡介】 酶特性 ：酶是具有特殊生物活性的催化劑，對反應(yīng)的選擇性強(qiáng)，催化效率高，可使反應(yīng)在常溫、常壓下進(jìn)行； 可被現(xiàn)有離子選擇性電極檢測的常見的酶催化產(chǎn)物 ： CO2， NH3， NH4+， CN， F， S2， I， NO2 06:23:25 酶催化反應(yīng) ： CO(NH2 )2 + H2O ──→ 2NH3 + CO2 氨電極檢測 尿酶 葡萄糖氧化 酶 氨基酸氧化 酶 葡萄糖 + O2 + H2O ────→ 葡萄糖酸 + H2 O2 氧電極檢測 RCHNH2 COO +O2 +H2 O ────→ RCOCOO +NH4+ +H2 O2 氨基酸通過以上反應(yīng)后檢測，或進(jìn)一步氧化放出 CO2 ，用氣敏電極檢測。 06:23:25 （ 3）組織電極 (tissue electrodes ) 特性 ：以動植物組織為敏感膜； 優(yōu)點(diǎn) ： a. 來源豐富，許多組織中含有大量的酶； b. 性質(zhì)穩(wěn)定，組織細(xì)胞中的酶處于天然狀態(tài)，可發(fā)揮較佳功效； c. 專屬性強(qiáng)； d. 壽命較長； e. 制作簡便、經(jīng)濟(jì)，生物組織具有一定的機(jī)械性能。 制作關(guān)鍵 ：生物組織膜的固定，通常采用的方法有物理吸附、共價附著、交聯(lián)、包埋等。 06:23:25 組織電極的酶源與測定對象一覽表 06:23:25 5. 離子敏感場效應(yīng)晶體管 ( ion sensitive field effective transistor , ISFET ) 微電子化學(xué)敏感器件，既具有離子選擇性電極對離子敏感的特性，又保留場效應(yīng)晶體管的性能。 在源極和漏極之間施加電壓（ Vd）， 電子便從源極流向漏極（產(chǎn)生漏電流 Id）， Id的大小受柵極和與源極之間電壓（ Vg） 控制，并為 Vg與 Vd的函數(shù)。 06:23:25 離子敏感場效應(yīng)晶體管原理 將 MOSFET的金屬柵極用離子選擇性電極的敏感膜代替，即成為對相應(yīng)離子有響應(yīng)的 ISFET。 當(dāng)它與試液接觸并與參比電極組成測量體系時，由于在膜與試液的界面處產(chǎn)生膜電位而疊加在柵壓上，將引起ISFET漏電流（ Id） 相應(yīng)改變， Id 與響應(yīng)離子活度之間具有類似于能斯特公式的關(guān)系。 應(yīng)用時，可保持 Vd 與 Vg 恒定，測量 Id 與待測離子活度之間的關(guān)系（ Id 以 μA為單位）。也可保持 Vd 與 Id 恒定，測量Vg 隨待測離子活度之間的關(guān)系（也具有類似于能斯特公式的關(guān)系）。 06:23:25 ISFET的特點(diǎn)： 全固態(tài)器件、體積小、響應(yīng)快、易于微型化 。 本身具有高阻抗轉(zhuǎn)換和放大功能，集敏感元件與電子元件于一體，簡化了測試儀器的電路。 應(yīng)用較廣。 鄭建斌等 , 離子敏感場效應(yīng)晶體管及其應(yīng)用 , 分析化學(xué) , 1995, 23(7), 842 06:23:25 離子選擇電極的特性 specific property of ion selective electrode 1．膜電位及其選擇性 共存的其它離子對膜電位產(chǎn)生有貢獻(xiàn)嗎 ? 若測定離子為 i， 電荷為 zi； 干擾離子為 j， 電荷為 zj。 考慮到共存離子產(chǎn)生的電位 ， 則膜電位的一般式可寫成為： 陽離子膜 anFRTKE ln????????????? jizz)(ln jiji aKanFRTKE 膜陰離子膜 anFRTKE ln??06:23:25 討論 a 對 陽離子 響應(yīng)的電極， K 后取 正號 ；對 負(fù)離子 響應(yīng)的電極， K 后取 負(fù)號。 b Ki J稱之為 電極的選擇性系數(shù) ， 其意義為：在相同的測定條件下，待測離子和干擾離子產(chǎn)生相同電位時待測離子的活度 αi與干擾離子活度 αj的比值 : Ki j = αi /α j ??????????? jizz)(ln jiji aKanFRTKE膜06:23:25 討論 c 通常 Ki j 1, Ki j值越小 ,表明電極的選擇性越高 。例如： Ki j = , 意味著干擾離子 j 的活度比待測離子 i 的活度大 1000倍 時 , 兩者產(chǎn)生相同的電位。 d 選擇性系數(shù)嚴(yán)格來說不是一個常數(shù) ， 在不同離子活度條件下測定的選擇性系數(shù)值各不相同 。 e Kij僅能用來 估計(jì)干擾離子存在時產(chǎn)生的測定誤差 或確定電極的適用范圍 。 ??????????? jizz)(ln jiji aKanFRTKE 膜06:23:25 例題 1： 用 pNa玻璃膜電極 （ KNa+， K+= ） 測定 pNa=3的試液時 ,如試液中含有 pK=2的鉀離子 ,則產(chǎn)生的誤差是多少 ? 解 : 誤差 %=(KNa+， K+ aK+ )/aNa+ 100% =( 10－ 2)/10－ 3 100% =1% 06:23:25 例題 2： 某硝酸根電極對硫酸根的選擇系數(shù)： K NO３ , SO４ 2= 10 － 5 用此電極在 ,如果要求測量誤差不大于 5%,試計(jì)算可以測定的硝酸根的最低活度為多少 ? 解： Ｋ NO３ ， SO４ ２－ （ aSO４ ２－ ） zi/zj /aNO３ ≤5% aNO３ ≥ 10－５ １／２ /5％ aNO３ ≥ 10－４ mol/L。 測定的硝酸根離子的活度應(yīng)大于 10－ 4mol/L。 06:23:25 2．線性范圍和檢測下限 ① 線性范圍 AB段對應(yīng)的檢測離子的活度（或濃度）范圍。 ② 級差 AB段的斜率： 即活度相差一數(shù)量級時，電位改變的數(shù)值，用 S表示。理論上 S= RT/nF , 25℃ 時 , 一價離子 S= V, 二價離子 S= V。 離子電荷數(shù)越大，級差越小，測定靈敏度也越低， 電位法多用于低價離子測定 。 06:23:25 ③ 檢測下限 圖中 AB與 CD延長線的交點(diǎn) M所對應(yīng)的測定離子的活度（或濃度） 。離子選擇性電極一般不用于測定高濃度試液（ ）， 高濃度溶液對敏感膜腐蝕溶解嚴(yán)重，也不易獲得穩(wěn)定的液接電位。 06:23:25 響應(yīng)時間 :是指參比電極與離子選擇電極一起接觸到試液起直到電極電位值達(dá)到穩(wěn)定值的 95%所需的時間。 06:23:25 溫度系數(shù) 離子選擇性電極的電極電位受溫度影響是顯而易見的 。將能斯特方程式對溫度 T 微分可得： 第一項(xiàng)： 標(biāo)準(zhǔn)電位溫度系數(shù) 。取決于電極膜的性質(zhì)，測定離子特性，內(nèi)參電極和內(nèi)充液等因素。 第二項(xiàng)： 奈斯特方程中的溫度系數(shù)項(xiàng)。 對于 n=1， 溫度每改變 1℃ ，校正曲線的斜率改變 。離子計(jì)中通常設(shè)有溫度補(bǔ)償裝置，對該項(xiàng)進(jìn)行校正。 第三項(xiàng)： 溶液的溫度系數(shù)項(xiàng) 。溫度改變導(dǎo)致溶液中的離子活度系數(shù)和離子強(qiáng)度改變。 tanantEtE ii dd l dddd O ???06:23:25 等電位點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)表明： 不同溫度所得到的各校正曲線相交于一點(diǎn)，圖中A點(diǎn)。在 A點(diǎn)，盡管溫度改變，但電位保持相對穩(wěn)定，即此點(diǎn)的溫度系數(shù)接近零。 A點(diǎn)稱為電極的等電位點(diǎn)。 A點(diǎn)對應(yīng)的溶液濃度（ B點(diǎn)）稱為 等電位濃度 。 試樣濃度位于等電位濃度附近時，溫度引起的測定誤差較小。 電位分析法的應(yīng)用 direct potentiometry potentiometric titration 電位分析法的應(yīng)用與計(jì)算示例 application and calculate example of potentiometry Application of Potentiometry 06:23:25 一、 直接電位法 direct potentiometry 1． pH測定原理與方法 指示電極： pH玻璃膜電極 參比電極 ： 飽和甘汞電極 Ag, AgCl | HCl | 玻璃膜 | 試液 溶液 ?? KCl(飽和） | Hg2Cl2（ 固）， Hg ?玻璃 ?甘汞 電池電動勢為： 常數(shù) K180。包括： 外參比電極電位 內(nèi)參比電極電位 不對稱電位 液接電位 LH EaFRTKEEEEEEEEEE?????????????lg)(A g C l / A g/ H gClHgA g C l / A g/ H gClHg2222 液接膜液接玻璃甘汞 :C25????????KEFRTKE06:23:25 pH的實(shí)用定義 （比較法來確定待測溶液的 pH） 兩種溶液 ， pH已知的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液 s和 pH待測的試液 x。 測定各自的電動勢為： 若測定條件完全一致，則 K’s = K’x , 兩式相減得： 式中 pHs已知，實(shí)驗(yàn)測出 Es和 Ex后，即可計(jì)算出試液的 pHx ，ICPAC推薦上式作為 pH的實(shí)用定義。 使用時，盡量使溫度保持恒定并選用與待測溶液 pH接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。 X39。S39。 。FRTKEFRTKEXXSS ????FRTEE SX/3 0 SX???06:23:25 表 標(biāo)準(zhǔn) pH 溶液 溫度t ℃ 0 . 0 5 M 草酸三氫鉀 25 ℃ 飽和酒石酸氫鉀0 . 0 5 M 鄰 苯二甲酸氫鉀 0. 0 1 m o l / L 硼 砂 2 5 ℃ C a ( O H ) 2 1 0 1 . 6 7 1 3 . 9 9 6 9 . 3 3 0 1 3 . 0 1 1 1 5 1 . 6 7 3 3 . 9 9 6 9 . 2 7 6 1 2 . 8 2 0 2 0 1 . 6 7 6 3 . 9 9 8 9 . 2 2 6 1 2 . 6 3 7 2 5 1 . 6 8 0 3 . 5 5 9 4 . 0 0 3 9 . 1 8 2 1 2 . 4 6 0 3 0 1 . 6 8 4 3 . 5 5 1 4 . 0 1 0 9 . 1 4 2 1 2 . 2 9 2 3 5 1 . 6 8 8 3 . 5 4 7 4 . 0 1 9 9 . 1 0 5 1 2 . 1 3 0 4 0 1 . 6 9 4 3 . 5 4 7 4 . 0 2 9 9 . 0 7 2 1 1 . 9 7 506:23:25 2．離子活度 (或濃度 )的測定原理與方法 將離子選擇性電極（指示電極）和參比電極插入試液可以組成測定各種離子活度的電池， 電池電動勢為 ： 離子選擇性電極作正極時， 對陽離子響應(yīng)的電極，取正號； 對 陰離子響應(yīng)的電極，取負(fù)號。 ianFRTKE lg3 0 ???06:23:25 (1)標(biāo)準(zhǔn)曲線法 用測定離子的純物質(zhì)配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并用 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液 （ Totle Ionic Strength Adjustment Buffer簡稱 TISAB） 保持溶液的離子強(qiáng)度相對穩(wěn)定，分