气敏电极简述

按构型分类

气敏电极的结构

工作原理

气敏电极的性能

气敏电极的参数

气敏电极的测量

用途

气敏电极简述

一类敏化的离子选择性电极，能对溶液中气体的分压产生响应，故常用于测定样品中容易转化成气体的离子组分。实质上,这种电极是一个完整的电化学电池,由离子选择性电极和参比电极组成，所以又称气敏探头。气敏电极主要应用于水质分析、环境监测、生化检验、土壤和食物分析等。

1957年R.W.斯托等研制了第一支气敏电极──二氧化碳电极，十多年后，又相继出现了氨电极和其他电极。现在，常见的商品气敏电极能测定二氧化碳、氨、二氧化硫、氮氧化物、氟化氢、硫化氢、氰化氢。

按构型分类

按构型不同，气敏电极可分为两种：①隔膜式气敏电极，采用平板式离子选择性电极为指示电极，它和参比电极一起置于顶端有透气膜的外套管内，管中充有内电解液，离子选择性电极的敏感膜紧贴透气膜，两者之间只有极薄的液层，当电极插入试液或置于气体样品中时，待测的气体扩散通过透气膜进入薄层溶液，引起其中某一离子活度的变化，它可以通过由离子选择性电极和参比电极所组成的电池来进行测量。②气隙电极，无透气膜，整个电极系统在密闭的容器内直接悬于样品上方，待测气体通过空气层扩散进入附着于离子选择性电极敏感表面的内电解液薄层中。 举例：

1、基于酸碱平衡的气敏电极。如二氧化碳电极和二氧化硫电极等；

2、基于络合平衡的气敏电极。如氨电极和氰氢酸电极等；

3、直接响应由被测气体本身转化的离子。如二氧化氮电极和氟化氢电极等。常用的透气膜有硅橡胶、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯等。

气敏电极的结构

气敏电极是一种气体传感器，由离子选择电极（如pH电极等）作为指示电极，与外参比电极一起插入电极管中组成复合电极，电极管中充有特定的电解质溶液――称为中介液，电极管端部紧靠离子选择电极敏感膜处用特殊的透气膜或空隙间隔把中介液与外测定液隔开，构成了气敏电极。

工作原理

现以氨电极为例说明气敏电极的工作原理，其电化学电池为：

当氨气通过透气膜进入内电解液薄层时，使下列平衡发生移动：

由于内电解液中NH嬃离子浓度保持恒定,根据质量作用定律，氨的分压（正比于试样中的氨浓度）与氢离子活度成反比。因此，由玻璃电极测得的薄层溶液pH值的变化即可计算试样中氨或铵离子（经预处理后）的浓度。

气敏电极的性能

气敏电极亦被称为气体扩散电极,是应用离子选择电极最近发展起来的一种新型电极,。这种间接传感气体的电极,使用的气透膜不能渗透离子,而把测试溶液与内溶液分开,内溶液位于扩散膜与内玻璃pH电极或离子选择电极之间,当气体扩散进入内溶液反应达成平衡后,由内电极作出响应,所以选择性特别好。CO2电极是最先的一种,同一原理又有所谓气隙电极,用气隙代替气透膜,传感电极表面贴有泡沫塑料润湿电解液。目前气敏电极应用普遍的有NH3。

气敏电极的参数

测量范围 :

5 x 10-7 - 1.0 M

0.01 - 17,000ppm

最佳测量温度 : 0 - 50℃

填充液型号 : 951202

校正标准液型号 : 951006 ，0.1 M NH4Cl

ISA型号 : 951211

电极膜（20片）型号 : 951204

电极膜套（3个）型号 : 951205

气敏电极的测量

测量时，试样中的气体通过透气膜或空隙进入中介液并发生作用，引起中介液中某化学平衡的移动，使得能引起选择电极响应的离子的活度发生变化，电极电位也发生变化，从而可以指示试样中气体的分压。

如氨气敏电极，以pH玻璃电极为指示电极，透气膜为聚偏四氟乙烯，中介质为NH4Cl溶液，NH3穿过透气膜进入NH4Cl溶液，引起下列平衡的移动：

可视不变，所以

则pH玻璃的电极电位就表示为：

同理可以做成CO2、NO2、H2S、SO2等气敏电极，见下表所示：

气敏电极的品种及性能表

气敏电极　离子指示电极　中介溶液　化学反应平衡　检测限C/mol.L　试液pH　干扰

CO2　H　0.01mol.LNaHCO3　　10　<4　

NH3　H　NH4Cl　　10　>11　挥发性胺

NO2　H　NaNO2　　5×10　柠檬酸缓冲液　SO2, CO2

SO2　H　NaHSO3　　10　HSO4缓冲液　Cl2, NO2

H2S　S　柠檬酸缓冲液 pH5　　10　<5　O2

HCN　Ag　KAg(CN)2　　10　<7　H2S

HF　F　H　　10　<2　

HAc　H　NaAc　　10　<2　

Cl2　Cl　HSO4缓冲液　　5×10　<2

用途

气敏电极有较高的选择性，它不受试样中离子的直接干扰，但电极的响应速度较慢，对温度的变化也十分敏感。气敏电极的主要应用领域有水质分析、环境监测、生化检验、土壤和食物分析，还用于自动连续监测。