氣敏電極

氣敏電極，是一類敏化的離子選擇性電極，能對溶液中氣體的分壓產生回響，故常用於測定樣品中容易轉化成氣體的離子組分。

氣敏電極簡述

一類敏化的離子選擇性電極，能對溶液中氣體的分壓產生回響，故常用於測定樣品中容易轉化成氣體的離子組分。實質上,這種電極是一個完整的電化學電池,由離子選擇性電極和參比電極組成，所以又稱氣敏探頭。氣敏電極主要套用於水質分析、環境監測、生化檢驗、土壤和食物分析等。
1957年R.W.斯托等研製了第一支氣敏電極──二氧化碳電極，十多年後，又相繼出現了氨電極和其他電極。現在，常見的商品氣敏電極能測定二氧化碳、氨、二氧化硫、氮氧化物、氟化氫、硫化氫、氰化氫。

按構型分類

按構型不同，氣敏電極可分為兩種：①隔膜式氣敏電極，採用平板式離子選擇性電極為指示電極，它和參比電極一起置於頂端有透氣膜的外套管內，管中充有內電解液，離子選擇性電極的敏感膜緊貼透氣膜，兩者之間只有極薄的液層，當電極插入試液或置於氣體樣品中時，待測的氣體擴散通過透氣膜進入薄層溶液，引起其中某一離子活度的變化，它可以通過由離子選擇性電極和參比電極所組成的電池來進行測量。②氣隙電極，無透氣膜，整個電極系統在密閉的容器內直接懸於樣品上方，待測氣體通過空氣層擴散進入附著於離子選擇性電極敏感表面的內電解液薄層中。 舉例：
1、基於酸鹼平衡的氣敏電極。如二氧化碳電極和二氧化硫電極等；
2、基於絡合平衡的氣敏電極。如氨電極和氰氫酸電極等；
3、直接回響由被測氣體本身轉化的離子。如二氧化氮電極和氟化氫電極等。常用的透氣膜有矽橡膠、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯等。

氣敏電極的結構

氣敏電極是一種氣體感測器，由離子選擇電極（如pH電極等）作為指示電極，與外參比電極一起插入電極管中組成複合電極，電極管中充有特定的電解質溶液――稱為中介液，電極管端部緊靠離子選擇電極敏感膜處用特殊的透氣膜或空隙間隔把中介液與外測定液隔開，構成了氣敏電極。

工作原理

現以氨電極為例說明氣敏電極的工作原理，其電化學電池為：
當氨氣通過透氣膜進入內電解液薄層時，使下列平衡發生移動：
由於內電解液中NH嬃離子濃度保持恆定,根據質量作用定律，氨的分壓（正比於試樣中的氨濃度）與氫離子活度成反比。因此，由玻璃電極測得的薄層溶液pH值的變化即可計算試樣中氨或銨離子（經預處理後）的濃度。

氣敏電極的性能

氣敏電極亦被稱為氣體擴散電極,是套用離子選擇電極最近發展起來的一種新型電極,。這種間接感測氣體的電極,使用的氣透膜不能滲透離子,而把測試溶液與內溶液分開,內溶液位於擴散膜與內玻璃pH電極或離子選擇電極之間,當氣體擴散進入內溶液反應達成平衡後,由內電極作出回響,所以選擇性特別好。CO2電極是最先的一種,同一原理又有所謂氣隙電極,用氣隙代替氣透膜,感測電極表面貼有泡沫塑膠潤濕電解液。目前氣敏電極套用普遍的有NH3。

氣敏電極的參數

測量範圍 :
5 x 10-7 - 1.0 M
0.01 - 17,000ppm
最佳測量溫度 : 0 - 50℃
填充液型號 : 951202
校正標準液型號 : 951006 ，0.1 M NH4Cl
ISA型號 : 951211
電極膜（20片）型號 : 951204
電極膜套（3個）型號 : 951205

氣敏電極的測量

測量時，試樣中的氣體通過透氣膜或空隙進入中介液並發生作用，引起中介液中某化學平衡的移動，使得能引起選擇電極回響的離子的活度發生變化，電極電位也發生變化，從而可以指示試樣中氣體的分壓。
如氨氣敏電極，以pH玻璃電極為指示電極，透氣膜為聚偏四氟乙烯，中介質為NH4Cl溶液，NH3穿過透氣膜進入NH4Cl溶液，引起下列平衡的移動：
可視不變，所以
則pH玻璃的電極電位就表示為：
同理可以做成CO2、NO2、H2S、SO2等氣敏電極，見下表所示：
氣敏電極的品種及性能表

氣敏電極	離子指示電極	中介溶液	化學反應平衡	檢測限C/mol.L	試液pH	干擾
CO2	H	0.01mol.LNaHCO3	​	10	<4	​
NH3	H	NH4Cl	​	10	>11	揮發性胺
NO2	H	NaNO2	​	5×10	檸檬酸緩衝液	SO2, CO2
SO2	H	NaHSO3	​	10	HSO4緩衝液	Cl2, NO2
H2S	S	檸檬酸緩衝液 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緩衝液	​	5×10	<2

用途

氣敏電極有較高的選擇性，它不受試樣中離子的直接干擾，但電極的回響速度較慢，對溫度的變化也十分敏感。氣敏電極的主要套用領域有水質分析、環境監測、生化檢驗、土壤和食物分析，還用於自動連續監測。