离子选择电极是一类用特殊敏感膜制成,对溶液中某种特定的离子具有选择性响应的电化学传感器。离子选择电极(ISE)分析是利用电极电位和离子活度的关系进行测定的一种电化学分析法。按测定原理分为直接敏感电极法和间接测定法两类。
直接敏感电极法是指该电极对被测物有直接的响应。在测定时将电极浸入待测溶液中,离子选择电极(指示电极)作为电池的正极,参比电极作为电池的负极,组成原电池。由于膜内外离子活度的差异引起离子从高浓度向低浓度迁移,引起电位改变,即产生电池电动势(E)。该电池电动势可以精确测量,并且符合能斯特(Nernst)方程。
式中,如被测离子为阳离子,以“+”相连,被测离子为阴离子,以“-”相连。n为被测离子电荷数;R为气体常数;T为绝对温度;F为法拉第常数;α为被测离子活度;K为测量条件恒定时的常数。
能斯特方程式表明,在一定条件下,电池电动势与被测离子活度的对数呈线性关系。因此,只要测量电池电动势即可求得被测离子活度。
间接测定法是指现有的电极技术不能对被测物质产生直接的响应,需要通过适当的化学反应(如沉淀、络合)转换后,使敏感膜能选择性响应的离子活度发生改变,从而引起电池电动势的变化。这种变化也符合能斯特方程,其电池电动势与被测物的对数也呈线性关系。
