仪器分析第章电化学分析法
《仪器分析》第二章 电分析化学概论
条件电位
条件电位
氧化态和还原态的浓度 浓度等于1mol·L-1时体系的实 浓度 际电位。 例如： 例如 ： 在盐酸溶液中，由Cu(I)和MnO4- 两相应 电对组成的电池的反应为：
10C − +5 uC 2 +M 4 +8H+ ⇔ 5 uC 4− +M 2+ +4H2O l C l− nO− C l2 n
1 原电池与电解池
化学电池－电化学研究的体系和对象，化学能与
电能相互转变的装置，电化学分析法中必不可少。 电池的三要素－电极、电解质、 外电路
e H2
HCl 固体 AgCl
Ag Pt
无液体接界电池Biblioteka 有液体接界电池电极电位
Zn片与ZnSO4 溶液接触时，金属中Zn2+ 的化学势大于 溶液中Zn2+ 的化学势，因此，Zn不断溶解到溶液中，金属 带负电，形成双电层，建立电位差，阻止Zn2+ 继续进入溶 液，金属表面的负电荷对Zn2+ 又有吸引，最终达到平衡， 形成平衡相间电位，也就是平衡电极电位。 对Ag电极来说，Ag+溶液中的化学势比金属中高， Ag+ 容易沉积到金属上，形成的平衡电极电位符号与Zn电极相 反，即电极表面带正电，溶液带负电。
Fe3+ +Y4− = FeY−, K稳（FeY−）=1.26×1025
Fe +Y = FeY , K稳（FeY2−）= 2.09×10
2+
4−
2−
14
（1）计算 FeY- + e ＝FeY2- 体系的条件电位； （2）将Y4- 加入含等量的Fe3+ 和Fe2+ 溶液中后，该 溶液的氧化能力比原来强还是弱？
仪器分析第二章 电化学分析
4.伏安分析
伏安分析是通过测定特殊条件下的电流 电 伏安分析是通过测定特殊条件下的电流—电 是通过测定特殊条件下的电流 压曲线来分析电解质的组成和含量的一类 分析方法的总称。 分析方法的总称。 凡是在滴汞电极上可发生氧化还原反应的 物质，如金属离子、金属络合物、 物质 ， 如金属离子 、 金属络合物 、 阴离子 和有机物均可用伏安法测定。 和有机物均可用伏安法测定。
原电池和电解池
在化学电池内，发生氧化反应的电极称为阳极，发生还 原反应的电极称为阴极。阳极和阴极上所发生的氧化还 原反应如下： 在阳极上 Zn ⇒ Zn2+ + 2e 在阴极上 Cu2+ + 2e ⇒ Cu 二者都是化学能与电能相互转化： 二者都是化学能与电能相互转化： 化学能与电能相互转化 电解池是外加电压提供能量， 原电池是把化学能转化为 电能释放出去。
Calomel electrode（甘汞电极） （甘汞电极）
两个玻璃套管,内套管 两个玻璃套管 内套管 封接一根铂丝,铂丝插 封接一根铂丝 铂丝插 入纯汞中,汞下装有甘 入纯汞中 汞下装有甘 汞(Hg2Cl2) 和汞的湖 状物;外套管装入 外套管装入KCl溶 状物 外套管装入 溶 液。甘汞电极的电极电 位与KCl浓度有关（表 浓度有关（ 位与 浓度有关 2-1 ）。 。
第二章 电化学分析法
什么是电化学分析 ?
将化学变化与电的现象紧密联系起来的学科便是电化学。 将化学变化与电的现象紧密联系起来的学科便是电化学。应用电化学的 电化学 基本原理和实验技术，依据物质的电化学性质来测定物质组成及含量的分析 基本原理和实验技术， 方法称之为电化学分析或电分析化学。 方法称之为电化学分析或电分析化学。 电化学分析或电分析化学
电位分析法的主要分类
仪器分析 第八章 电分析化学导论
42/68
盐桥：一个盛满饱和KCl和3%琼脂的U形管。
由于饱和KCl溶液浓度很高（3.5-4.2 mol/L）， 因此，K+和Cl-离子向外扩散成为盐桥与两个溶 液液接界面上离子扩散的主要部分。
盐桥中，K+和Cl-的扩散速度几乎相等，因此在 两个液接界面上产生两个数值很小、且几乎相 等、方向相反的液接电位，近于完全消除。
38/68
39/68
40/68
2. 液体接界电位 L
定义：两种不同离子或不同浓度溶液接触界
面上，存在着微小电位差，称之为液体接界电位。 产生原因：各种离子具有不同的迁移速率。
41/68
电化学分析中，经常使用有液接界面的参比电 极，所以液接电位普遍存在。
液接电位往往难于测量，为减小其影响，实际 工作中通常在两个溶液之间用 盐桥 连接。
34/68
以锌电极为例：当锌片与含有Zn2+的溶液相
接触时：
金属锌有失去电子氧化为Zn2+的倾向；同时溶 液Zn2+中有从锌片上取得电子而沉积的倾向。
由于Zn氧化倾向大于Zn2+的还原倾向，致使锌 片上聚集了较多电子而带负电荷，溶液中Zn2+ 受锌片负电荷吸引，使溶液界面带正电荷，形 成双电层，产生电位差，即电极电位。
电极电位的测定方法。 液体接界电位的产生原因及消除方法。 浓差极化的产生原因与消除方法。 电化学极化的产生原因。
48/68
第八章 电分析化学导论
1. 根据电极的组成分类 2. 根据电极所起的作用分类
第四节 电极的种类
1. 根据电极的组成分类
第一类电极：金属-金属离子电极；
电化学分析法
电化学分析法电化学分析法（electrochemical analysis），是建立在物质在溶液中的电化学性质基础上的一类仪器分析方法，是由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域的，仪器分析法始于1922年捷克化学家J.海洛夫斯基建立极谱法。
电化学分析(electrochemical analysis)，是仪器分析的重要组成部分之一。
它是根据溶液中物质的电化学性质及其变化规律，建立在以电位、电导、电流和电量等电学量与被测物质某些量之间的计量关系的基础之上，对组分进行定性和定量的仪器分析方法。
1.发展历史电分析化学的发展具有悠久的历史，是与尖端科学技术和学科的发展紧密相关的。
近代电分析化学，不仅进行组成的形态和成分含量的分析，而且对电极过程理论，生命科学、能源科学、信息科学和环境科学的发展具有重要的作用。
作为一种分析方法，早在18世纪，就出现了电解分析和库仑滴定法。
19世纪，出现了电导滴定法，玻璃电极测pH值和高频滴定法。
1922年，极谱法问世，标志着电分析方法的发展进入了新的阶段。
二十世纪六十年代，离子选择电极及酶固定化制作酶电极相继问世。
二十世纪70年代，发展了不仅限于酶体系的各种生物传感器之后，微电极伏安法的产生扩展了电分析化学研究的时空范围，适应了生物分析及生命科学发展的需要。
纵观当今世界电分析化学的发展，美国电分析化学力量最强，研究内容集中于科技发展前沿，涉及与生命科学直接相关的生物电化学；与能源、信息、材料等环境相关的电化学传感器和检测、研究电化学过程的光谱电化学等。
捷克和前苏联在液-液界面电化学研究有很好的基础。
日本东京，京都大学在生物电化学分析，表面修饰与表征、电化学传感器及电分析新技术方法等方面很有特色。
英国一些大学则重点开展光谱电化学、电化学热力学和动力学及化学修饰电极的研究。
2. 基本原理电化学分析法的基础是在电化学池中所发生的电化学反应。
电化学池由电解质溶液和浸入其中的两个电极组成，两电极用外电路接通。
仪器分析第八章
第八章电化学分析法一、选择题（一）单项选择题1．下列可作为基准参比电极的是：AA. SHEB. SCEC.玻璃电极D.惰性电极2.下列属于惰性电极的是： DA. 锌电极B.铅电极C.玻璃电极D.铂电极3．甘汞电极的电极电位于下列哪些因素与有关AA.[Cl-]B.[H+]C.[AgCl]D.Pcl2(氯气分压)4.用电位法测定溶液的PH应选用的方法CA.永停滴定法B.电位滴定法C.直接电位法D.电导法5.玻璃电极的膜电位的形成基于DA.玻璃膜上的氢离子得到电子而形成的B.玻璃膜上的氢气失去电子而形成的C.玻璃膜上的钠离子得到电子而形成的D.溶液中的氢离子与玻璃膜上的钠离子进行交换和膜上的氢离子与溶液中的氢离子之间的扩散而形成的6.电位法测定溶液的PH常用的指示电极是 CA.氢电极B.甘汞电极C.玻璃电极D.银-氯化银电极7.玻璃电极的内参比电极是 BA.银电极B.银-氯化银电极C.甘汞电极D.标准氢电极8.在25度时SCE的电极电位值是 DA.0.288VB.0.222VC.0.2801VD.0.2412V9.玻璃电极在使用前应预先在纯水中浸泡 CA.2小时B.12小时C.24小时D.42小时10.在PH计上的电表指针所指示的PH与标准缓冲溶液的PH不相符合时，可通过调节下列哪种部件使之相符 BA.温度补偿器B.定位调节器C.零点调节器D.PH-mV转换器11.滴定分析与电位滴定法的主要区别是 DA.滴定的对象不同B.滴定液不同C.指示剂不同D.指示终点的方法不同12.离子选择性电极电位产生的机制为 CA.离子之间的交换B.离子的扩散C.A和B均是D.A和B均不是13.进行酸碱电位滴定时，应选择的指示电极是AA.玻璃电极B.铅电极C.铂电极D.银电极14.电位滴定法中，电极组成为 DA.两支不同的参比电极B.两只相同的指示电极C.两支不同的指示电极 D.一只参比电极一只指示电极15.以下电极属于膜电极的是 CA.银-氯化银电极B.铂电极C.玻璃电极D.氢电极16.PH计上的温度补偿器的作用是 CA.使待测溶液的PH与标准溶液的PH保持一致B. 使待测溶液的温度与标准溶液的温度保持一致C.调节适当的电位抵消因温度改变对电位测定的影响D.调节待测溶液的温度抵消因温度改变对电位测定的影响17.用直接电位测定法测定溶液的PH，为了消除液接电位对测定的影响，要求标准溶液的PH与待测溶液的PH之差为 BA.3B.<3C.>3D.418.消除玻璃电极的不对称电位常采用的方法是 DA.用水浸泡玻璃电极B.用碱浸泡玻璃电极C.用酸浸泡玻璃电极 D.用两次滴定法19.若用一级微商法确定电位滴定的化学计量点，则化学计量点时电池电动势的变化特征是 AA.电动势的变化最大B.电动势的变化最小C.电动势的变化为零 D.电动势的变化较小20.玻璃电极在使用前应在纯水中充分浸泡，其目的是 DA.除去杂质B.减少稳定不对称电位C.在膜表面形成水化凝胶层 D.B和C均是（二）多项选择题1.离子选择性电极的组成是ABCDA.电极膜B.电极管C.内参比溶液D.内参比电极E.外参比电极2.电位法测定溶液的PH，常选择的电极时ACA.玻璃电极B.银-氯化银电极C.饱和甘汞电极D.汞电极 E.银电极3.可作为酸碱滴定法的参比电极是CEA.玻璃电极B.汞电极C.银-氯化银电极D.银电极E.饱和甘汞电极4.用两次测定法测定溶液PH的目的是BCA.稳定PHB.消除玻璃电极的不对称电位C.消除公式中的常数D.消除玻璃电极的酸差 E.消除玻璃电极的碱差二、简答题1.电位滴定法与永停滴定法有何区别？略2.简述玻璃电极的测定原理略3.用PH计测定溶液PH时，为什么用两次测定法？略三、实例分析题1.用下面电池测定溶液的PH玻璃电极|H+（xmol/L）||SCE在25度时，测得PH=4.00的标准缓冲溶液的电池电动势为0.209V，测得待测溶液的电池电动势为0.312V。
仪器分析：电化学分析2
lg
a1 a1,
内凝胶层相界电位：
V2
K2
2.303RT F
lg
a2 a2,
若V1＞V2，玻璃膜电位为：
E膜 = V1 - V2 若膜内外表面物理性能相同（Na+点位数相同，
且完全被H+占据），则 K1 = K2 ， a1’ = a2’
E膜
2.303RT F
lg
a1 a2
K’ 2.303RT lg F
玻
a1
AgCl / Ag E膜
AgCl / Ag
K’
2.303RT F
K”
2.303RT F
lg
a1
lg
a1
玻
K” 0.059 pH
（25℃）
3、性能
①
转换系数
S
pH
溶液pH每改变一个单位，玻璃电极电位的
变化。若作 pH 曲线，S是该曲线斜率
，S理论 = 59MV，但S实际<S理论，若相差太大， 不能用。
电极电位：
, Hg2Cl2 / Hg
0.059 2
lg
C2 Cl
, Hg2Cl2 / Hg
0.059 lg
CCl
甘汞电极的电极电位（25℃）
KCl溶液的浓度
名称
电极电位
0.1mol/L 1mol/L 饱和
0.1mol/L甘汞电极 标准甘汞电极 饱和甘汞电极
+0.3337V +0.2801V +0.2412V
E
E Cu2 /Cu
H /H2
因： H / H2 0.00V
故： Cu 2 / Cu 0.34V
2、饱和甘汞电极 SCE
《仪器分析教程》教学课件—第11章 电化学分析
11.2 参比电极与指示电极
11.2.1 参比电极 11.2.2 指示电极
11.2 参比电极与指示电极
电极：将溶液中的浓度或活度信息转变成电信号的一种传感器
指示电极（indicator electrode）：指示待测溶液中离子活度变 化的电极。 参比电极（reference electrode）：在测量电极电位时用来提供 电位标准的电极
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
11.1.2 电化学分析法的特点
（1）灵敏度、准确度高，选择性好 被测物质的最低量可以达到10-12mol/L数量级。
（2）电化学仪器装置较为简单，操作方便 直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动
控制和在线分析。 （3）所需试样的量较少 （4）应用广泛
传统电化学分析：无机离子的分析； 测定有机化合物也日益广泛； 有机电化学分析；药物分析；
lg
a(Hg 2Cl 2 ) a2(Hg) a2(Cl
)
E Hg 2Cl/Hg
EO
Hg
2 2
Cl/Hg
0.059 lg
a(Cl )
当电极内溶液的Cl-活度一定，甘
汞电极电位为定值，故可作参比电极。
11:48:03
11.2.1 参比电极
2.甘汞电极
表11.1甘汞电极的电极电位（ 25℃）
KCl 浓度 电极电位（V）
0.1mol/L 甘汞电极 0.1 mol / L +0.3365
标准甘汞电极(NCE) 1.0 mol / L +0.2828
饱和甘汞电极(SCE) 饱和溶液 +0.2438
甘汞电极的电极电位随温度变化，故需进行温度校正， 对于饱和甘汞电极（SCE），t ℃时的电极电位为：
电化学分析法范文
电化学分析法范文电解分析是通过电解物质溶液的电导率来分析样品中的物质。
当电荷通过电解质溶液时，溶液中的离子会发生电位变化，从而产生电流。
通过测量电流的大小，可以确定溶液中离子的浓度，并进一步确定样品中物质的含量。
电学化合物分析是利用电位变化来分析样品中的物质。
当在电位上升或下降的条件下，样品中的物质会发生氧化还原反应，从而在电极表面产生电流。
通过测量电流的大小，可以判断样品中物质的浓度或含量。
根据电化学反应类型的不同，电化学分析法可以分为电沉积分析、极谱分析和电化学光谱分析等。
其中，电沉积分析通过电极上的沉积层的质量变化来定量物质；极谱分析则是通过测量电流与电位的关系来分析样品中的物质；而电化学光谱分析则利用电流和频谱的关系来定性分析样品中的物质。
电化学分析法具有广泛的应用。
在环境监测方面，电化学分析法可以用于水中重金属和有机物的检测。
例如，电沉积分析可以用于测定水中铜、铬等重金属的含量；而极谱分析则可以用于测定水中苯酚、氯苯酚等有机物的浓度。
在食品安全方面，电化学分析法可以用于检测食品中的添加剂和残留物。
例如，电化学光谱分析可以用于检测食品中的硝酸盐残留物；而电沉积分析可以用于测定食品中的防腐剂和甜味剂的含量。
在药物分析方面，电化学分析法也有着重要的应用。
例如，极谱分析可以用于药物的定量分析，可以通过测量药物在不同电位下的氧化或还原峰来确定药物的含量。
此外，电化学分析法还可以用于生物传感器的开发，例如用于测定血糖、尿酸等生物标志物的含量。
总的来说，电化学分析法是一种灵敏、准确、可靠的分析方法。
它可以用于定量和定性分析样品中的化学物质，广泛应用于环境监测、食品安全和药物分析等领域。
随着电化学理论和技术的不断发展，电化学分析法在分析科学中的应用将会越来越广泛，为人们提供更多的精确分析数据。
什么是电化学分析法
什么是电化学分析法
电化学分析法是应用电化学原理和技术，利用化学电池内被分析溶液的组成及含量与其电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法。
其操作方便，应用广泛，既可定性，又可定量；既能分析有机物，又能分析无机物，并且许多方法便于自动化，可用于生产、生活等各个领域。
电化学分析法通常将试液作为化学电池的一个组成部分，根据该电池的某种电参数（如电阻、电导、电位、电流、电量或电流-电压曲线等）与被测物质的浓度之间存在一定的关系而进行测定的方法。
其中，电位分析法是基于溶液中某种离子活度和其指示电极组成的原电池的电极电位之间关系的分析方法。
直接电位法是通过测量溶液中某种离子与其指示电极组成的原电池的电极电动势直接求算离子活度的方法。
电位滴定法是通过测量滴定过程中原电池电动势的变化来确定滴定终点的滴定分析方法。
电解分析法则是根据基于溶液中某种离子和其指示电极组成的电解池的电解原理建立的分析方法。
电化学分析法的优点包括灵敏度高、选择性好、设备简单等。
许多电化学分析法既可定性，又可定量，既能分析有机物，又能分析无机物，并且许多方法便于自动化，可用于生产、生活等各个领域。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
7电化学分析法详解
当KCl为饱和溶液时，其电极电位是一定值， 即：
全国高职高专 “十二五”规划教材
Analytical Chemistry 分析化学
第二节 直接电位法
直接电位法是利用电池电动势与待测组分浓度之间的函数关系， 通过测定电池电动势而直接求得样品溶液中待测组分的浓度的电 位法。该法通常用于溶液的pH测定和其他离子浓度的测定。
23.80
24.00
24.10 24.20 24.30 24.40 24.50
161
13 0.20
65
23.90
174
9 0.10
90
24.05
183
11 0.10
110
24.15
194
39 0.10
390
24.25
280
2800
233
440
4400
316
83 0.10
830
24.35
-590
-5900
K0.05p9H
该式表明，电池的电动势与溶液pH呈线性关系。
全国高职高专 “十二五”规划教材
Analytical Chemistry 分析化学
2. 测定方法
实际测定时每支玻璃电极的K′均不同，并且每一支玻璃电极 的不对称电位也不相同，因此导致公式中常数K值很难确定。
在具体测定时常采用两次测量法以消除其影响。
一、电位法测定溶液的pH
电位法测定溶液pH，目前最常用的指示电极是pH玻璃电 极、最常用的参比电极是饱和甘汞电极。下面着重介绍pH玻 璃电极。
全国高职高专 “十二五”规划教材
Analytical Chemistry 分析化学
大二化学仪器分析知识点
大二化学仪器分析知识点化学仪器分析是一个重要的化学分析技术领域，涉及多种仪器的原理、操作和应用。
对于大二化学专业的学生来说，了解和掌握化学仪器分析的知识点是非常重要的。
本文将介绍一些大二化学仪器分析中的关键知识点，帮助学生更好地理解并应用于实践。
一、电化学方法1. 电化学分析基本原理：电化学方法是利用电极与溶液中的物质发生氧化还原反应进行分析的方法。
通过测定电流、电压等电化学参数，可以获得样品中物质的含量信息。
2. 电极的分类与特点：常见的电极有玻璃电极、金属电极、气体电极等。
不同类型的电极具有不同的应用范围和特点。
3. 电化学分析方法：包括电位滴定法、电位分析法、电导法、极谱法等。
每种方法有其独特的测量原理和应用场景。
二、光谱分析方法1. 紫外可见吸收光谱：利用物质对紫外或可见光的吸收特性，来了解物质的结构和含量。
常见的仪器有紫外可见分光光度计。
2. 红外光谱：利用物质对红外光吸收的特性，了解化合物的结构和特性。
常见的仪器有红外光谱仪。
3. 原子吸收光谱：利用原子对特定波长的光的吸收特性，测定样品中特定元素的含量。
常见的仪器有火焰原子吸收光谱仪和石墨炉原子吸收光谱仪。
三、色谱分析方法1. 气相色谱：根据物质在气相载体中的分配行为，来分离和定量分析混合物。
常见的仪器有气相色谱仪。
2. 液相色谱：根据物质在液相载体中的分配行为，来进行分离和定量分析。
常见的仪器有高效液相色谱仪和离子色谱仪。
四、质谱分析方法1. 质谱仪原理：利用质谱仪对化合物分子进行分析和测定，常见的质谱仪有质谱联用仪和飞行时间质谱仪等。
2. 质谱指纹图谱：利用质谱仪对样品进行分析，通过分析得到的质谱指纹图谱来鉴定和定量物质。
五、其他仪器分析方法1. 热分析：通过对样品在升高温度过程中的物理和化学性质的变化进行分析，包括差示扫描量热法、热重分析法等。
2. 核磁共振：通过对样品中的核自旋进行磁共振现象的研究，来了解样品的分子结构和化学环境。
仪器分析-电化学分析法
银-氯化银电极：
银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度 的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极。 电极反应：AgCl + e- = Ag + Cl半电池符号：Ag，AgCl（固）︱KCl 电极电位（25℃）：
O EAgCl/Ag EAgCl/Ag 0.059lg aCl
表 银-氯化银电极的电极电位（25℃）
流动载体电极(electrodes with a mobile carrier)
敏化电极（sensitized electrodes） 气敏电极（gas sensing electrodes）
酶电极（enzyme electrodes）
4 离子选择性电极的结构与原理
组成：敏感膜，内参比电极、内参比溶液 （敏感膜：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等） 特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。 测定依据： 膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差 使用方法及原理 将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，组成电池:
3 离子选择性电极的种类
Type , principle and structure of ion selective electrode (ISE) 离子选择性电极(又称膜电极)。
1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类： 原电极（primary electrodes） 晶体膜电极（crystalline membrane electrodes） 均相膜电极（homogeneous membrane electrodes） 非均相膜电极(heterogeneous membrane electrodes) 非晶体膜电极（crystalline membrane electrodes） 刚性基质电极（rigid matrix electrodes）
仪器分析-电化学分析
电位法是一种基于测量电极电 位变化的电化学分析方法。
02
电位法可以用于研究电极反应 的动力学参数和电极反应机理 ，还可以用于电化学合成和电 化学传感器等领域。
03
电位法具有操作简便、灵敏度 高、选择性好等优点，因此在 电化学分析中得到了广泛应用 。
电解法
电解法是一种通过电解溶液来分离和富集金属的方法。
3
极谱法具有操作简便、灵敏度高、选择性好等优 点，因此在电化学分析中得到了广泛应用。
电导法
01
电导法是一种基于测量溶液电导率变化的电化学分析方法。
02
电导法可以用于研究离子在电极表面的吸附和脱附过程，以及
离子在溶液中的迁移和扩散过程。
电导法具有操作简便、灵敏度高、选择性好等优点，因此在电
03
化学分析中得到了广泛应用。
通过开发便携式电化学分析设备，实 现个性化医疗和健康监测，为人们的 日常生活带来更多便利。
THANKS
感谢观看
展望
新材料的应用
新型电极材料和修饰剂的开发将为电 化学分析带来更多可能性，拓展其应 用领域。
与其他技术的联用
结合色谱、质谱等其他分析技术，实 现复杂样品中目标组分的分离与鉴定。
实时监测与原位分析
利用微型化仪器和传感器，实现实时 监测和原位分析，为环境、生物和医 学等领域提供有力支持。
个性化医疗与健康监测
干扰问题
在复杂样品中，电化学分析容易受到多种物质的干扰，导致检测结果 不准确。
局限性
某些电化学反应仅适用于特定类型的目标物质，对于其他物质可能不 适用，这限制了电化学分析的应用范围。
05
电化学分析的发展趋势与展望
发展趋势
智能化与自动化
仪器分析各个章节小结
仪器分析各个章节小结仪器分析是对于物质进行定性、定量和结构分析的一种方法。
它是近几十年来发展迅猛的一门科学，已经成为当代化学、生物学、药学和地球科学等各类研究工作中不可缺少的分析技术。
在仪器分析课程中，涵盖了许多章节，如下。
第一章：分光光度法分光光度法是利用物质对光的吸收作用来分析物质的一种方法。
该方法是一种非常常用、快速准确的分析方法，可以用于测定有机和无机物质，例如测量肝素、胆固醇、蛋白质、染料、金属离子等的浓度。
分光光度法的测定方法有单波长法、多波长法和倒置分光光度法等。
单波长法测定速度快，但多波长法测定的结果更加准确。
第二章：原子吸收光谱法原子吸收光谱法利用物质吸收特定波长的光来分析物质的成分和浓度，这种方法是一种分析化学的经典技术。
原子吸收光谱法的主要优势是其选择性、准确性和精确程度都比较高。
原子吸收光谱法的应用范围广泛，可以用于测定钠、钾、镁、铜、铅、锌等元素的含量。
第三章：荧光分析法荧光分析法是利用物质对光的荧光特性来分析物质的一种方法。
这种方法对于非常微小的样本也具有极高的灵敏度，可以用于检测基于荧光信号的分子诊断，荧光标记的细胞和生物分子等。
在荧光分析法的范畴中，有几种不同的方法，包括比色融合法、固相光谱法和时间分辨荧光光谱法等。
每种方法都有其独特的应用领域和优劣点。
第四章：分析色谱法分析色谱法是一种广泛应用于分析化学、生物化学和环境科学中的方法。
该方法是通过将样品通过色谱柱来分离各种成分，再用检测器来检测成分的浓度来进行分析。
分析色谱法包括气相色谱法、液相色谱法和毛细管电泳法等。
它们的使用范围广泛，涉及到生物和药物的分析、环境监测等方面。
第五章：电化学分析法电化学分析方法是利用电化学反应的原理进行定量分析的方法。
在电化学分析领域中，包括电位滴定法、极谱法和循环伏安法等多种方法。
电化学分析法的优点在于对物质进行非常精确的定量分析，对样品的形状和大小没有要求。
这种方法可以应用于分析化学、电化学和材料科学中的很多方面。
第2章电化学分析法导论仪器分析ppt课件
式中EL为液体接界电位 。
铜锌原电池由于右边铜电极的电位比锌电极高，
故E电池为正值，表示电池反应能自发地进行；
铜锌电解池右边锌电极的电位比铜电极低，则其
E电池为负值，表示电池反应不能自发地进行，必须
外加一个大于该电池电动势的外加电压，才能使电 池反应进行。
15
二、电极电位(Electrode Potential)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原电池
电解池
13
正确区分阴、阳极，正、负极
( ) 右 左
E为正时，为自发电池，为负时，是电解池。
原电池（Galvanic Cell） ： 阳极—负极（左-，氧化反应，失电子） 阴极—正极（右+，还原反应，得电子）
电解池（Electrolytic Cell） ： 阴极—负极（右-，与电源负极相连，得电子） 阳极—正极（左+，与电源正极相连，失电子）
30
以阴极还原过程为例，在电流密度较大的情 况下，单位时间内供给电极的电荷数量相当多， 如果电极反应速度很快，则可在维持平衡电位不 变的条件下，使金属离子被还原。
相反，如果电极反应速度有限，离子来不及 与电极表面上过剩的电子结合，就将使电子在电 极表面上积聚起来，从而使阴极电位变负。对于 阳极来说，则将使阳极电位变正。
可用于常量组分、微量组分和痕量组分的测定;
选择性高，应用范围广等。
3
2010年7月28日，吉林省永吉县境内发生特大洪水，永吉县经济
开发区新亚强化工厂一批装有三甲基一氯硅烷的原料桶被冲入松花江中。最新
统计称，流入松花江的化工物料桶达7000只左右，其中4000只左右为空桶，
3000只左右为原辅料桶。
仪器分析-电化学分析
精品课件
精品课件
当电池工作时，电流必须在电池内部和 外部流通，构成回路。电流是电荷的流 动，外部电路是金属导体，移动的是带 负电荷的电子。电池内部是电解质溶液， 移动的是分别带正、负电荷的离子。为 使电流能在整个回路中通过，必须在两 个电极的金属／溶液界面处发生有电子 跃迁的电极反应，即离子从电极上取得 电子，或将电子交给电极。
通过将测定对象构成化学电池的一部分 来实现
测量电池的电化学参数如电位、电流、 电导、电量等
得到物质的种类及含量信息或物质的电 化学性质
精品课件
2. 电化学分析的分类
按电化学参数分：
电导、电位*、伏安*、库仑*
按工作原理（方式）：
直接法* 、滴定法* 、电重量法
精品课件
3. 电化学分析法的特点
根据组成膜材料的活性物质不同，分为 带电荷的载体电极和中性载体电极两类
钙离子选择性电极是这类电极的重要例 子
精品课件
RM R M
KklgM,试
精品课件
（3）晶体膜电极
敏感膜：难溶盐加压或拉制成的单晶、 多晶或混晶。对形成难溶盐的阳离子或 阴离子产生响应。
氟离子选择性电极是目前最成功的单晶 膜电极
讨论：影响测定的因素及其解决方法
1. 活度，浓度？ 加入离子强度调节剂
2. 温度 采用温度补偿（仪器）
3. 干扰离子
掩蔽、分离
4. pH
加缓冲溶液控制pH
5. 浓度范围 6. 响应时间
稀释等 搅拌等
精品课件
总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）
TISAB的作用：
①保持较大、稳定的离子强度，使活度系数恒定 ②维持溶液适宜的pH范围，满足电极的要求 ③掩蔽干扰离子
仪器分析-电位分析法
E电池 = E甘 – E玻
E电 池
E甘
K玻
2.303RT F
pH试
K'
2.303RT F
pH试
取标准pH缓冲液和被测溶液分别测得的电 池电动势为 Es 和 Ex 时：
pH x
pHs
Ex Es 2.303RT /
F
§4-4 离子选择性电极法
一、离子选择性电极的响应原理 离子选择电极（ion selective electrode,
Cx = -
cSVS V0
方法特点：能校正单次加标样造成的偶然误差，
定量精度较高。但必须作图，数据处理慢。
பைடு நூலகம் 下图
4、离子选择电极电位法的应用
离子选择性电极是一种以电位法测量溶液 中某些特定离子活度的指示电极。由于所需仪 器设备简单，轻便，适于现场测量，易于推广， 对于某些离子的测定灵 敏度可达ppm级（个别 可达ppb数量级），特效性较好，因此发展极 为迅速。
(standard curve, working curve)
特点：简单、快速、
logai
需要配置浓度稳定的一系
列标准溶液、便于批量分 E
析。但不能完全消除样品
中基底组分的干扰，需要
加大量“总离子强度缓冲
剂”。
logci
2、标准加入法 Standard addition method
设某未知试样的体积为V0 , 被测离子浓度为Cx , 则测得的电动势 Ex为：
极电位（E ’ )与反应型体活度的关系由能斯特
方程（Nernst equation ）表示：
若某一电极上半反应的方程式为： Ox + ne Red
a 则其电极电位为 E E RT ln Ox a nF
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/1/28
电位分析法分类
电位分析法按应用方式可为两类 ： 直接电位法: 电极电位与溶液中电活性 物质的活度有关，通过测量溶液的电动 势，根据能斯特方程计算被测物质的含 量；
电位滴定: 分析法用电位测量 装置指示滴定分析过程中被测组 分的浓度变化，通过记录或绘制 滴定曲线来确定滴定终点的分析 方法。
溶液位于两电极之间。
Pt|H2(101 325 Pa ),H+(1mol/L)||Ag2+(1mol/L)|Ag
Pt，气体或均相反应，惰性材料作为电极，交换电子的场所。 H2,25℃ 下的压强。
2020/1/28
电池电动势
E电池＝E右－E左 Zn |Zn2+(0.1mol/L ) || Cu2+(1mol/L) | Cu
电极反应：Hg2Cl2 + 2e = 2Hg + 2 Cl半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）KCl 电极电位（25℃）：
EH2gC2l/Hg EH O2 2 gC2l/H g 0.025l9 ga2(aH (H )g2ag C 2(2C )l)l
EH2gC2l/Hg EH O2 2 gC2l/H g0.05lg 9a(C)l
电极内溶液的Cl-活度一定，甘汞电极电位固定。
0 .1 m o l/L 甘 汞 电 极标 准 甘 汞 电 极 (N C E ) 饱 和 甘 汞 电 极 (S C E )
Z n
C u
负，该反应不能自发进行，必须外加能量。－－电解池
2020/1/28
电极电位
EE RTlnao
a0_氧化态活度
nF
aR 还原态活度
aR
电池电动势：由组成电池的两个电极计算得出。
电极电位：统一以标准氢电极(SHE)作为标准，人为规定它 的电极电位为零，并且将氢电极作为负极。
标准氢电极|| 待测电极
研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析 法最活跃的研究领域之一。
2020/1/28
二、电位分析原理
电位分析是通过在零电流条件下测 定两电极间的电位差（电池电动势）所 进行的分析测定。
ΔE = E+ - E- + E液接电位 装置：参比电极、指示电极、电位
差计； 当测定时，参比电极的电极电位保
持不变，电池电动势随指示电极的电极 电位而变，而指示电极的电极电位随溶 液中待测离子活度而变，有金属基指示 电极和离子选择性电极。
直接法和间接法。
2020/1/28
化学电池
电极：将金属放入对应的溶液后所组成的 系统。 化学电池：由两支电极构成的系统；化学 能与电能的转换装置； 电化学分析法中涉及到两类化学电池： 原电池：自发地将化学能转变成电能； 电解电池：由外电源提供电能，使电流通 过电极，在电极上发生电极反应的装置。 电池工作时，电流必须在电池内部和外部 流过，构成回路。 溶液中的电流：正、负离子的移动。
第二章 电化学分析法
第一节 电位分析法
一、基本概念和术语
什么是电化学分析
应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质 来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化 学。
电化学分析法的重要特征
（1）直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量， 在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与 反应的化学物质的量。 （2）依据测定电参数分别命名各种电化 学分析方法：如电位、电导分析法； （3）依据应用方式不同可分为：
2020/1/28
电位分析的理论基础
理论基础：能斯特方程（电极电位与溶液中待测离子间 的定量关系）。
对于氧化还原体系： Ox + ne- = Red
EEO Ox/RedR nF TlnaaR Oedx
对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）：
EEM On/MR n F TlnaMn
2020/1/28
2020/1/28
原电池
阳极：发生 氧化反应的 电极（负极） 阴极：发生 还原反应的 电极（正极）
阳极≠正极 阴极≠负极 电极电位较 正的为正极
2020/1/28
电解电池
阳极：发生氧 化反应的电极 （正极）； 阴极：发生还 原反应的电极 （负极）； 阳极=正极 阴极=负极
2020/1/28
电池的表达式
Zn+ Cu2+＝ Cu+ Zn2+
E 电 ＝ E 池 右 － E 左 ＝ E C u 2 － E Z n 2 ＝ 0 .3 3 0 .7＝ 7 1 6 .1 V 3
正，该反应自发进行。C －u－－原Z n 电池
Cu+ Zn2 + ＝ Zn+ Cu2 +
E 电 ＝ E 池 Z n 2 － E C u 2 ＝ 0 .3 3 0 .7＝ 7 6 1 .1 V 3
M n O 4 8 H 5 e M n 2 4 H 2 O
EE RTlnaMnO4 nF aMn2
EE RTlnaMn4OaH
nF
aM2n
2020/1/28
EE
RTlnaM
Байду номын сангаас
a8
n4O H
nF
aM2n
金属基指示电极
（1）第一类电极──金属-金属离子电极
例如：Ag-AgNO3电极(银电极)，Zn-ZnSO4电极(锌电极 )等
电极电位为(25°C) ： EMn+ /M = E Mn+ /M +0.059/n lgaMn+
第一类电极的电位仅与金属离子的活度有关。
2020/1/28
2）第二类电极──金属-金属难溶盐电极
二个相界面,常用作参比电极。
甘汞电极
2020/1/28
电位符号
规定： 规定半反应写成还原过程：
Ox+ne＝Red Cu2++2e＝Cu Zn2++2e＝Zn 电极电位的符号：电极与标准氢电极组成电 池时，电极所带静电荷的符号。
2020/1/28
电极的分类
指示电极和工作电极：其电极电位反应离子或分子
浓度的变化。
参比电极：在测量过程中，其电位基本不发生变化。 辅助电极或对电极：电流过大时，提供电子传导的
Zn |Zn2+(0.1mol/L ) | Cu2+(1mol/L) | Cu
用盐桥后 Zn |Zn2+(0.1mol/L ) || Cu2+(1mol/L) | Cu
|表示由电势差产生。用于两相界面不相混的两种溶液 之间。
左边：氧化反应，负极
右边：还原反应，正极
||用盐桥连接，消除液接电位。