膜电位及其产生 膜电位及其产生

二、 膜电位及其产生

产生原因 产生原因 : : 离子在界面上交换与扩散的结果 离子在界面上交换与扩散的结果

膜电位

=

扩散电位

(

膜内

) + Donnan

电位

(

膜与溶液之间

)

1

、扩散电位：液液界面或固体膜内，因不同离子之间或离子相同但浓 度不同而发生扩散即扩散电位。其中，液液界面之间产生的扩散电位也 叫液接电位。这类扩散是自由扩散，正负离子可自由通过界面，没有强

制性和选择性。

2

、

Donnan

电位：选择性渗透膜或离子交换膜，它至少阻止一种离子

从一个液相扩散至另一液相或可与溶液中的离子发生交换。这样将使两 相界面之间电荷分布不均匀——形成双电层——产生电位差——

Donnan

电位。

这类扩散具强制性和选择性。

膜电位 膜电位  

_{M M}

: :

φ

_M 包括液、膜两相界面离子扩散或交换所产生的道南电位

φ

_D 及膜中内、外两表面间离子扩散产生的扩散电位

φ

_d

 

， 如图所示：

因为膜的响应具有选 择性，可认为只有一种 阳离子或阴离子能进行 交换或扩散。

膜电位 膜电位  

_{M M}

: :

其中：

其中：

：被测离子在试液中的活度 ：被测离子在内充液中的活度

Z

：被测离子荷电荷数

+ : 被测离子为阳离子 - ：被测离子为阴离子 因为 为定值，

内 外 内

外

i C i

i i

M

a

a a Z

a ZF

RT 0 . 059 lg

ln 

²⁵

  

⁰





 

外

a

i 内

a

i

外 i o

M

M

a

ZF

RT ln



 

内



a

i

若存在相似离子 的干扰，则

若存在相似离子 的干扰，则  

_{M M ：：}

：电位选择性系数 三、离子选择性电极的电位 ISE

离子选择性电极的电位包括膜电位和内参比电极电位：

可见φISE取决于待测离子的活度――ISE的Nernst方程――ISE方法的依据。

φISEO 包括φ内参 、内膜界面电位、膜内扩散电位、膜不对称电位等

内 外

i

m Z j j i i

M

a

a K

a ZF

RT

_, ^/

ln 



 

 m

a

j

i j

K

_,

外

内参 i

O ISE M

ISE

a

ZF

RT ln







   



3.4 3.4 离子选择性电极的分类及常用电极 离子选择性电极的分类及常用电极

一、一、

ISE ISE

的的

IUPAC

IUPAC

分类法分类法

原电极原电极是指敏感膜是指敏感膜 直接与测定试液接 直接与测定试液接 触的触的

ISE ISE

，

，

敏化 敏化

ISE ISE

是以原是以原 电极为基础装配成 电极为基础装配成 的选择电极。

的选择电极。

二 溶液 pH 的测定

( ( 一 一 ) ) 、 、 pH pH 玻璃电极 玻璃电极

•

非晶体膜电极非晶体膜电极，玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子，玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子 响应的玻璃电极。

响应的玻璃电极。

• H H

⁺⁺响应的玻璃膜电极响应的玻璃膜电极

--- --- pH pH

玻璃电极玻璃电极

• 1906 1906

年 年 丹麦科学家 塞雷森丹麦科学家 塞雷森

( ( M. Cremer) M. Cremer)

• 1909 1909

年 年 德国德国科学家 哈伯科学家 哈伯

( ( F. Haber) F. Haber)

• 1930 1930

年，玻璃电极测定年，玻璃电极测定

pH pH

的方法成为的方法成为最为方便最为方便的方法的方法

1. pH