离子选择性电极是近十多年来在电位法的领域里发展起来的一种新的测试工具,它可以通过简单的电位测量直接测定溶液中某一离子的活度。其实,广泛应用的pH玻璃电极就是一种对H+专属的典型离子选择性电极。目前,新品种的离子选择性电极对用其它方法不易测定的离子如Na+、K+、Ca2+、F-、NO3-、ClO4-、SO42-和S2-等具有特别功效。国外生产的离子选择性电极已有数十种。国内也陆续研制和生产了不少离子选择性电极,已用于测定Na+、K+、Ag+、Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、F-、Cl-、Br-、I-、CN-、S2-、NO3-和CO32-等,还试制了氨气敏电极、二氧化硫气敏电极等最新离子选择性电极。与此同时,还生产了离子活度计,与离子选择性电极配套使用。
应用离子选择性电极测定离子的活度,设备简单、操作方便,并能进行快速连续测定。因此,这类电极深受国内外广大分析工作者的关注。目前,这一新的测试工具已用于工业自动分析、环境监测、理论研究以及海洋、土壤、地质、医学等领域。
离子选择性电极目前还是发展中的一门新技术,除少数品种较为成熟外,多数还不够成熟。在现阶段,还面临着改进电极的选择性,提高测量精度,研制新的品种以及有关基础理论的研究等问题。
离子选择性电极通常采用银盐,氟化稀土金属等难溶性盐的薄膜或液态离子交换薄膜等作为感应膜。电极薄膜的材料不同,制备的方法不同,其性质(如稳定性、选择性和灵敏度等)也不相同。对不同类型的薄膜,其膜电位有不同的理论,其中有的尚在探讨中,但其大多是基于膜和溶液界面的离子交换反应。前面讨论过的pH玻璃电极,已经涉及到离子交换的一些理论。当含有某种能与溶液中的离子进行交换的物质的膜置于溶液中时,在膜和溶液界面将发生离子交换反应,改变了两相中原有的电荷分布,形成双电层,产生了电位差。这种膜电位与溶液中相应离子活度间的关系符合能斯特方程式。
对阳离子有响应的电极,其膜电位为:
△φM=K+0.059/nlga阳离子
对阴离子有响应的电极,其膜电位为:
△φM=K-0.059/nlga阴离子
这是离子选择性电极测量溶液中离子活度的基础。