イオン選択性電極の測定原理

イオン選択性電極の応答膜は、サンプル液中に特定のイオンが存在すると、そのイオン濃度に相応した電位を発生します。発生した電位は、比較電極を基準とした電位差としてイオンメータまたはイオン測定機能を持つ計器で測定されます。
測定電位差とサンプル液中の測定対象イオン濃度（活量）の対数が、比例関係にあり、以下の式で表されます。

E = E0 + （2.303 RT/nF）logγC

E：測定される電極電位（V）
E0：系によって決まる基準電位（V）
　　（比較電極の基準電位や液間電位差を含む）
F：ファラデ一定数（96485 C mol^-1）
R：気体定数（8.314 JK^-1 mol^-1）
T：絶対温度（K）
n：イオンの電荷数
γ：活量係数
C：イオン濃度

この式はネルンストの式と呼ばれ、イオン選択性電極によるイオン濃度測定の基礎となるものです。
（2.303 RT/nF）はイオン濃度（活量）が10 倍変化したときに発生する電極電位の変化分で、感度、電位勾配、傾き、SLOPE（スロープ）、またはネルンス卜係数などと呼ばれています。
上記の式に従えば、標準液の校正を行って電位勾配の値を決めておくと、サンプル液中でのイオン選択性電極の電極電位E を求めることで、測定対象イオンの濃度（活量）C を求めることができます。

イオン濃度（活量）を対数軸にとると、イオン選択性電極で測定された電極電位とイオン濃度（活量）との間に、以下のグラフのような直線関係が成り立ちます。

イオン選択性電極を用いて上記の定量分析を行うには、対数演算機能を持ったイオンメータまたはイオン測定機能を持つ計器を使用するか、片対数方眼紙を用いて検量線を作成して行います。