膜电极(又称 p 离子电极),其使用的膜能够选择性地与游离的分析物离子进行相互作用,从而在膜上产生电位差。即使分析物浓度在膜两侧是相等的,所产生的膜电位(又称为不对称电位)也不会为零。膜的反应通常对于单个分析物来说不具有选择性,而是与样品溶液中能够在膜的活性位点进行相互作用的所有离子的浓度成正比。选择性系数测量的是干扰物对分析物的相对响应。小于 1.00 的值意味着对分析物具有良好的选择性。根据电极中使用的膜材料可以将这些电极分为玻璃电极、结晶固态电极、液体电极和气敏电极电极。
玻璃电极中含有掺入金属离子的玻璃膜。当将其浸入溶液中时,膜会发生水合,从而形成带有负电荷、钠离子作为反离子的位点。溶液中的氢离子会扩散到膜中,取代钠离子并在较低的 pH 值的水平下产生 H^+ 选择性。这种选择性在较高的 pH 值水平下会扩展到其他阳离子。
固态电极通过使用由无机盐晶体组成的选择性渗透膜来对所用盐的阳离子或阴离子进行测量。
液膜电极可以快速准确地对离子浓度进行评估。这些电极由疏水膜和选择性有机络合剂或离子交换剂组成,这些络合剂或离子交换剂对于溶液中的某些多价阳离子或多价阴离子来说具有选择性。
气敏电极使用透气膜来确定溶解气体的浓度,这一透气膜允许目标气体扩散到内部电解质溶液中。随后气体和电解质之间发生的化学反应能够产生与外部溶液中的气体浓度成正比的电位差。
基于电位计的生物传感器(包括酶电极)是通过在膜电极上将生物活性物质进行固定而形成的。分析物与酶的反应能够产生一种产物,这一产物的浓度由离子选择性电极进行监测。
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