極譜法及傳感器習(xí)題及答案

1、經(jīng)典極譜法與電解法的異同點(diǎn)

答：極譜分析和電解分析不同方面為：

(1)極譜分析時(shí)溶液是靜止的，以利產(chǎn)生濃差極化，而電解分析是在攪拌的溶液中進(jìn)行的。

(2)極譜分析是利用被測(cè)物質(zhì)所產(chǎn)生的氧化還原電流的強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定量；而電解分析是將

被測(cè)離子還原為金屬或氧化為金屬氧化物，最后稱重進(jìn)行定量分析。

(3)極譜分析是一-種微量成分的分析方法，而電解分析是一種常量成分的分析方法。

2、經(jīng)典極譜法的優(yōu)缺點(diǎn)

經(jīng)典直流極譜的缺點(diǎn)：

1)用汞量及時(shí)間：經(jīng)典極譜獲得一個(gè)極譜圖需汞數(shù)百滴，而且施加的電壓速度緩慢，

約200mV/min。在一滴汞的壽命期間，滴汞電極電位可視為不變，因此經(jīng)典極譜也稱恒電

位極譜法?？梢?，經(jīng)典極譜法既費(fèi)汞又費(fèi)時(shí)間；

2)分辨率：經(jīng)典直流極譜波呈臺(tái)階形，當(dāng)兩物質(zhì)電位差小于200mV時(shí)兩峰重疊，使峰

高或半峰寬無(wú)法測(cè)量，因此分辨率差；

3)靈敏度：經(jīng)典極譜的充電電流大小與由濃度為10-5M的物質(zhì)(亦可稱去極劑)產(chǎn)生

的電解電流相當(dāng)，因此靈敏度低。沒法減小充電電流，增加信噪比是提高靈敏度的重要途徑;

4)iR降：在經(jīng)典極譜法中，常使用兩支電極，當(dāng)溶液iR降增加時(shí)，會(huì)造成半波電位

位移以及波形變差。

總之(1)速度慢

一般的分析過程需要5?15分鐘。這是由于滴汞周期需要保持在2?5秒，獲得一條極

譜曲線一般需要幾十滴到一百多滴汞。

(2)方法靈敏度較低

檢測(cè)下限一般在10-4?10-5mol/L范圍內(nèi)。這主要是受干擾電流的影響所致。

優(yōu)點(diǎn)：在經(jīng)典的直流極譜法基礎(chǔ)上建立的擴(kuò)散電流理論為以后發(fā)展的其它各種極譜法奠定

了理論基礎(chǔ)。

極譜分析法的特點(diǎn)：

1)較高的靈敏度。

普通極譜法(10-5-10-2moi/L)

現(xiàn)代新技術(shù)極譜法

2)分析速度快，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

3)重現(xiàn)性好。同一試液可反復(fù)測(cè)定

4)應(yīng)用范圍廣。

凡在電極上被氧化或還原的無(wú)機(jī)離子和有機(jī)物質(zhì)，一般都可用極譜法，還常用于化學(xué)

反應(yīng)機(jī)理及動(dòng)力學(xué)過程的研究及配合物的組成化學(xué)平衡常數(shù)的測(cè)定等。

3、現(xiàn)代極譜法如何在經(jīng)典極譜法的基礎(chǔ)上改善了方法的靈敏度和選擇性？

在現(xiàn)代極譜法中，常采用三電極系統(tǒng):設(shè)法減小充電電流，增加信噪比是提高靈敏度的重

要途徑；發(fā)展新的極譜法：極譜催化波、單掃描極譜法、循環(huán)伏安法、脈沖極譜法、溶的

伏安法

4、為什么脈沖極譜靈敏度比方波極譜的靈敏度高？

電解池總電流包括電解電流if、毛細(xì)管噪聲電流iN和充電電流ico它們分別按t-1/2、

t-n和e-t/RC衰減，其中毛細(xì)管噪聲介于電解電流和和充電電流之間。由于脈沖極譜中的脈

沖持續(xù)時(shí)間為40-80ms,比方波極譜的幾ms要長(zhǎng)。在脈沖后期測(cè)量電流時(shí)，此時(shí)的毛細(xì)管

噪聲電流iN和充電電流把幾乎都衰減至0,測(cè)得的主要是電解電流，從而提高了脈沖極譜

的靈敏度。

5、微分脈沖極譜法和常規(guī)脈沖極譜法的差異？

施加脈沖電壓方式不同

常規(guī)脈沖極譜法

在每??滴汞生長(zhǎng)到一定時(shí)間（約2~4s），在一個(gè)恒定直流電壓Ui上疊加一個(gè)矩形脈沖電

壓。

微分脈沖極譜法

在每一滴汞生長(zhǎng)到一定時(shí)刻（l~2s）在線性變化的直流電壓上疊加一個(gè)恒定振幅的脈沖

電壓。記錄電流的方式是在每一滴汞生長(zhǎng)期間記錄兩次電流；一次是疊加脈沖前20ms,另一

次是在脈沖結(jié)束前20ms瞬間，第一次記錄的直流電壓的背景電流（殘余電流）。第二次記

錄的是疊加脈沖電壓后的電解電流，取兩次電流值之差i,所得電沆即扣除了直流電壓所

引起的背景電流。

6、極譜法中三電極系統(tǒng)有何作用？

三電極系統(tǒng)及裝置：

極譜圖是極譜電流i與滴汞電位的關(guān)系曲線。前面討論中的雙電極系統(tǒng)中，將iR

降勿略了。實(shí)際工作中，當(dāng)回路電流較大或內(nèi)阻較高時(shí)，此時(shí)參比電極也發(fā)生極化，并產(chǎn)生

iR降。此時(shí)測(cè)得的是i~V曲線，而不是i-曲線！此時(shí)半波電位負(fù)移，總電解電流減小旦

極譜波變形。此時(shí)要準(zhǔn)確測(cè)定滴汞電極電位，必須想辦法克服iR降！通常的做法是使用三

電極系統(tǒng)，如下圖所示。

高阻抗回路：

無(wú)電流，因而

無(wú)極化

極譜電流i容易從回路WC中測(cè)得，滴汞工作電極電位可由高阻抗回路WR中獲得（因阻

抗高，因而此回路無(wú)明顯電流通過），即可通過此監(jiān)測(cè)回路顯示。

（思考：三電極系統(tǒng)的作用？）

7.溶出伏安法包含哪幾個(gè)過程，根據(jù)過程原理分為哪幾類？主要的應(yīng)用對(duì)象有

哪些？哪些因素影響方法的靈敏度？▲

富

溶出伏安法包含電解富集和電解溶出兩個(gè)過程。電解富集：首先將工作電極固定,+集

在產(chǎn)生極限電流電位上進(jìn)行電解，使待測(cè)物質(zhì)富集在電極上，經(jīng)過一段時(shí)間的富0

集后，停止攪拌。

電解溶出：再逐漸反方向改變電極電位，使富集在電極上的物質(zhì)重新溶出，記錄

所得的電流一電位曲線，尖峰狀。

根據(jù)溶出時(shí)工作電極發(fā)生氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)，分為：陽(yáng)極溶出伏安法

氧化反應(yīng)，陰極溶出伏安法還原反應(yīng)。

陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定鹽酸溶液中微量Cu2+(5X10-7mol-L-l)Pb2+(1X10-5mol-L-l)

和Cd2+(5X10-7mol?L-l),用陰極溶出伏安法測(cè)溶液中痕量S2-

峰高與待測(cè)物濃度、電解富集時(shí)間、溶液攪拌速度、電極面積及溶出時(shí)電位變化速度等

因素有關(guān)，當(dāng)這些因素都固定時(shí)，峰高與待測(cè)物的濃度呈線性關(guān)系。

三角波電壓

循環(huán)伏安圖有兩個(gè)峰電流和兩個(gè)峰電位。陰極峰電流ipc,峰電位為Epc表示。陽(yáng)極峰電

流ipa,峰電位Epa表示。兩個(gè)峰電位差4EP重要參數(shù)。

△EP=EPa-EPc=56.5/nmv

循環(huán)伏安法一般不作成分分析，它一般用于研究電極過程的可逆性，吸附性，以及測(cè)定

可逆體系的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。

9、生物傳感器的構(gòu)造及其原理

生物傳感器的模型:

待測(cè)物

件

敏感元件：酶、抗體、核酸、細(xì)胞等。轉(zhuǎn)換器：電化學(xué)電極、光學(xué)檢測(cè)元件、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、

壓電石英晶體、表面等離子共振。

換

生

物

敏能

感

待分析物膜器

圖1-2生物傳感器傳感原理

、生物傳感器的令類一酶?jìng)鞲衅?/p>

10Enzymesensor

免疫傳感器Immunosensor

—組織傳感器Tissuesensor

分子識(shí)別元件

細(xì)胞傳感器Organellesensor

核酸傳感器DNA/RNAsensor

—微生物傳感器Microbialsensor

1

—分子印跡生物Molecularimprintedbiosensor

光生物傳感器Opticalbiosensor

熱生物傳感器Calorimetricbiosensor

聲波生物傳感器Acousticwavebiosensor

器件分類法一—

電導(dǎo)/阻抗生物傳感器Conductive/impedancebiosensor

—

電化學(xué)生物傳感器Electrochemicalbiosensor

半導(dǎo)體生物傳感器Semiconductbiosensor

懸臂梁生物傳感器Cantileverbiosensor

微型生物傳感器（microbiosensor）

尺寸.

,納米生物傳感器（nanobiosensor）

r免疫傳感器

凡以分子間特異識(shí)別

ini-------＞親和生物傳感器<前PZ生物傳感器

并結(jié)合的生物傳感器

Affinitybiosensor

〔SPR生物傳感器

滋味傳感器

嗅覺傳感器

能夠同時(shí)測(cè)定兩種以多功能傳感器

上指標(biāo)的生物傳感器|鮮度傳感器

Multifunctionalbiosensor

I血液成分傳感器

兩種以上不同的分子識(shí)別元件組成的C多酶?jìng)鞲衅?/p>

生物傳感器或采用兩種或多種反應(yīng)原皿——>雜合生物傳感器

理構(gòu)成Hybridizedbiosensor>酶-微生物雜合傳感器

I電化學(xué)-熱生物傳感器

對(duì)于個(gè)別生物傳感器的命名，一般采用“功能+構(gòu)成特征”的方法，比如：葡萄糖氧化酶

電極，谷氨酸脫氫酶電極，BOD微生物電極，葡萄糖酶光纖傳感器等。

P畝山話a*店jffim-c向Iu電m谷在/iz二件，為什么？

透氣膜

:;;0口Pt陰電極皿*

PtPH電極電流測(cè)域

NH,k崗一豕，電極

C6Q因一S\*廄帔電位測(cè)域

電位（電極）

電流（場(chǎng)效應(yīng)筲>

熱—*熱敏電阻傳逑器

他腴粕一光訐傳感腐

確傳感需的類型

Covalent

12、酶?jìng)鞲衅鞯拿傅闹饕潭ǚ椒ㄓ心男〢dsorptionbinding

（1）共價(jià)鍵結(jié)合：牢固，易失活，單層

（2）交聯(lián)固定：固定量大，部分失活

（3）包埋：多樣，失活小，影響因素多

MicrobeficapsulatloiiCross」加k加R

（4）吸附：簡(jiǎn)單，失活小，牢固性差

（5）夾心：簡(jiǎn)單

.中BOD（生物需氧量）測(cè)定的原理或畫出示意

傳感器原理：

須苗女同小右如歸"消耗由甘瓊由

封閉式

微生物氣電極

俄測(cè)固定化氣消耗變化電信

物質(zhì)（呼吸機(jī)能）或co2號(hào)

陵電極

BOD微生物傳感器結(jié)構(gòu)示意

1-電解液；2—。形環(huán)；3—陰

極；4一聚四氟乙烯膜；5—微

生物膜；6-尼龍網(wǎng)；7—陽(yáng)極

（b）代謝機(jī)能型

微生物傳感需的工作原理

14、組織電極與酶電極相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？

以動(dòng)植物組織薄片材料作為生物敏感膜的生物傳感器

特點(diǎn)：

①酶處于天然、理想狀態(tài)，穩(wěn)定、功效高

②壽命一般較長(zhǎng)

③有些沒有了解的反應(yīng)途徑或無(wú)條件擬合的體系，可直接用組織代替

④組織可直接成膜，便于固定，成本低

⑤組織酶源廣

⑥商品化難以實(shí)現(xiàn)

15、免疫傳感器的原理和特點(diǎn)？

免疫傳分析特點(diǎn)：

利用抗原、