电化学分析(1)
电化学分析方法简介
电化学分析方法简介化学分析方法是现代化学研究的重要组成部分，其中电化学分析是一种重要的方法之一。
本文旨在简要介绍电化学分析的基本原理、分类和应用。
一、基本原理电化学分析是利用电化学反应的性质对样品进行分析的一种方法。
电化学反应是指化学反应中涉及到电子的转移，包括氧化还原反应、离子迁移反应等。
对于这些反应，可以通过测量其产生的电流或电势来推断反应体系中的各种化学成分。
电化学分析中主要利用电位和电流等性质进行测量和分析，因此需要具备一定的电化学基础知识。
二、分类电化学分析可以分为电位法、电流法、阻抗法等几种不同的方法。
这些方法的本质是不同的，具体适用范围也有所不同。
1. 电位法电位法是通过测量反应体系在电极表面所产生的电势差来推断反应体系中产生的化学反应。
这种方法通常用于测定氧化还原电位、 pH 等参数。
2. 电流法电流法是通过测量反应体系中的电流来推断反应效应。
这种方法可以用于测量未知的化合物浓度、离子迁移率等参数。
3. 阻抗法阻抗法主要是利用反应电阻的变化来推断反应结果。
这种方法通常用于分析电极、膜等材料的电学性质。
三、应用电化学分析有广泛的应用领域，包括生化分析、环境分析等多个方面。
1. 生化分析电化学方法在生物领域应用广泛。
例如，通过将酶与电极表面固定化，可以利用电势或电流等参数测量酶催化的反应。
这种方法可以用于测量血糖、胆固醇等化学成分。
此外，电化学分析还可以用于研究细胞的生物电学性质等。
2. 环境分析电化学方法可以用于环境领域的分析。
例如，通过测量水体中的电导率、 pH 等参数可以推断水体中的离子浓度和酸碱度，这对于水体污染的控制具有重要意义。
另外，电化学分析还可以用于空气中的污染物测量等。
综上，电化学分析方法是一种基于电化学反应的分析方法。
其原理简单、可靠性高，适用于多个领域的分析。
同时，电化学分析方法也存在一定的局限性，需要根据具体实验情况选择合适的分析方法。
电化学分析1
银—氯化银电极250C时电极电位
• 银—氯化银电极的电极电位（250C）
0.1mmol/L 标准Ag- Ag 饱和Ag- Ag Ag- Ag Cl Cl电极 Cl电极 （NCE） （SCE） 电极 1mmol/L KCl（浓度） 0.1mmol/L 饱和 +0.2880 +0.2223 +0.2000 电极电位 （v） 温度校正：对Ag- Ag Cl电极来讲，t0C时的电极电位应该 是Et=0.2223 - 6*10 - 4（t-25）V
直接电位法：利用专用的指示电极（如离子选择电极） 把被测物的浓度转变成电位值。然后根据奈斯特方程式 从测得的电位值计算得出其含量。 电位滴定法：利用电极电位的变化来确定终点的容量 分析法，终点的确定不需要知道终点电位的值仅仅需要 知道其点位的变化就可以，把测得的电位值（E）对消耗 的滴定液体积作图绘制成滴定曲线，由曲线上的电位变 化值得突跃来确定终点。当然也可以用离子选择电极作 为指示电极。
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Zn—Cu原电池
在负极锌失去电 子被氧化成为锌离子， 在正极铜离子得到电 子还原成铜原子，其 结果就是电子由锌极 向铜极移动，而电流 就是由正极流向负极， 其基本原理就是在化 学上铜的活动性小于 锌的活动性。
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电极电位
金属晶体里 有金属阳离子和 电子，当金属放 入含有该金属离 子的浓溶液时， 会发生溶解与沉 淀两种反映的倾 向即。
温度校正：对SCE电极来讲，t0C时的电极电位值应 该是Et=0.2438 - 7.6*10 - 4（t-25）V
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银—氯化银电极
• 银—氯化银电极【图7】 • 在银丝上镀上一层氯化 银AgCl沉淀，浸在一定 浓度的氯化钾溶液中即 构成了银-氯化银电极。 • 电极反应： AgCl+e=Ag+Cl• 电极电位（250C）： • E Ag Cl/Ag=EθAg Cl/Ag – 0.059lgaCl16
电化学分析
（4）气体或均相电极反应，反应本身不能直接作电 极，要用惰性材料作电极，以传导电流，在表示图 中要指出何种电极材料（如Pt, Au, c等）。
（5）电池中的溶液应注明浓（活）度，如有气体则 应注明压力，温度，若不注明系指摄氏25oC和1大 气压
电位分析法分类
直接电位法: 电极电位与溶液中电活性物质的活度有关。
其中，膜 K'－0.0592pH试液
pH玻璃电极
特点
➢ 优点是不受溶液中氧化剂或还原剂的影响
➢ 缺点是其电阻随温度而变化，一般只能在5-60℃使用。
➢ 酸差：在酸度过高（pH﹤1）的溶液中测得的pH偏高，产生pH 测定误差，称其为“酸差” ➢ 碱差：在碱度过高（pH﹥9）的溶液中测得的pH偏低，产生pH 测定误差，称其为“碱差”，尤其是Na+的干扰较显著，故又称为 “钠差”。
任务4
测定溶液pH选择合适的参比电极和指示 电极。
pH玻璃膜电极
玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子响应的 玻璃电极。电极结构图
H+响应的玻璃膜电极：敏感膜是在SiO2基质中 加入Na2O、Li2O和CaO烧结而成的特殊玻璃膜。厚 度约为0.05mm。
水浸泡膜时，表面的Na+与水中的 H+交换， 表面形成水合硅胶层 。
➢溶液 电极 电动势 能斯特方程式 物质的含量
电位滴定法：用电位测量装置指示滴定分析过程中被测组分浓度变化。
➢浓度变化
电动势变化 绘制滴定曲线 计量点Vep
电极
能斯特(Nemst)方程：指示电极电位与被则离子活度的关系
为平衡电位
R摩尔气体常数
(8.314J·mol -1·K1) ；T为绝对温
电化学分析方法之一电位分析法
)
(K2
0.0592
lg
aH 内 aH 内表面
)
K
0.0592
lg
a H
外
K
0.0592
pH
C、PH玻璃电极的电极电位：
E玻 E内参 E膜 E内参 K 0.0592 pH试
E玻 K玻 0.0592 pH试
D、电位法测定溶液pH的基本原理 电位法测定溶液的pH，是以玻璃电
极作批示电极，饱和甘汞电极作参比电 极，浸入试液中构成原电池： E = E甘 – E玻
电位滴定法中拟定终点的办法重 要有下列几个：
第一种办法：以测得的电动势和 对应的体积作图，得到E～V曲线， 由曲线上的拐点拟定滴定终点。
第二种办法：作一次微商曲线， 由曲线的最高点拟定终点。具体 由△E/△V对V作图，得到△E/△V 对V曲线，然后由曲线的最高点拟 定终点。
第三种办法:由二次微商求终点
其中，批示电极是看待测离子的 浓度变化或对产物的浓度变化有 响应的电极，参比电极是含有固 定电位值的电极。
在滴定过程中，随着滴定剂的加 入，待测离子或产物离子的浓度 要不停地变化，特别是在计量点 附近，待测离子或产物离子的浓 度要发生突变，这样就使得批示 电极的电位值也要随着滴定剂的 加入而发生突变。
惯用的有Ag/AgCl、甘汞电极 （Hg/Hg2Cl2电极）。
对于甘汞电极，其电极反映为： Hg2Cl2＋2e=2 Hg＋2Cl－
3. 第三类电极：它由金属，该金属 的难溶盐、与此难溶盐含有相似阴离 子的另一难溶盐和与此难溶盐含有相 似阳离子的电解质溶液所构成。表达 为M (MX，NX，N+)。如： Zn| ZnC2O4(s)，CaC2O4(s)，Ca2+ Ca2+ + ZnC2O4 +2e CaC2O4+ Zn
第一节 电化学分析法
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响应机理
纯SiO2石英玻璃没有可供离子交换 的电荷点
当加入碱金属的氧化物后，使部分 Si－O键断裂，生成带负电荷的Si－ O骨架，在骨架的网络中是活动能 力强的M＋离子。
H＋ ＋ Na＋Gl- ↔ H＋Gl- ＋ Na+
在玻璃膜表面形成一层水化凝胶层。 使用前需活化
充分浸泡，24小时以上
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电位终点的确定
绘制E-V曲线 用加入滴定剂的
体积（V）作横坐标， 电动势读数（E）作 纵坐标，绘制E-V曲 线，曲线上的转折 点即为化学剂量点。 简单、准确性稍差。
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绘（△E/ △V)-V曲线 法
△E/ △V为E的 变化值与相对应的 加入滴定剂的体积 的增量的比。
曲线上存在着极 值点，该点对应着 E-V 曲线中的拐点。
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2、氧化还原滴定 指示电极： 一般为铂电极
参比电极：甘汞电极
3、沉淀滴定
指示电极：根据不同的沉淀反应来采
用不同的指示电极.如：硝酸盐标准溶液滴定 卤素 可用银
电极做指示电极 。
参比电极：双盐桥甘汞电极
4、络合电极
指示电极：铂电极
参比电极：甘汞电极
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2.3电位法测量仪器
原理：将参比电极、指示电极和测量仪器构成回路来测量组成的 原电池的电动势而实现的。
电位分析法根据测量方 式可分为：直接电位法、 电位滴定法。
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电极电位
金属片插入溶液中时，金属表面晶格上的离子，受到 极性水分子的吸引，有脱离金属表面进入溶液形成水 合离子的趋势，金属表面由于电子过剩而带负电而溶 液相带正电。溶液中的金属离子亦有由溶液相进入金 属相而使电极表面带正电的趋势。
金属离子总是从电化学势较高的相转入电化学势较低
电化学分析
电化学分析电化学分析是一种基于电化学原理的分析方法，它通过检测电化学反应过程中的电流、电势等电学信号，对物质进行定量或定性分析。
该分析方法具有灵敏度高、选择性好和操作简便等优点，因此在环境监测、食品安全、药物分析等领域得到广泛应用。
电化学分析的原理基于电化学原理，即物质在电极表面发生氧化还原反应时会产生电流。
根据不同的分析目的，可以采用不同的电化学方法，如电沉积、电解析、电位滴定等。
电沉积是一种通过物质在电极表面沉积形成定量沉积物的方法。
通过对电极施加恒定的电流或电位来控制沉积速率，从而确定被分析物的含量。
该方法适用于多种元素的分析，特别是微量元素的分析。
例如，可以利用电化学沉积方法对水中的微量重金属进行分析。
该方法的操作简单、准确度高，因此在环境监测中得到广泛应用。
电解析是一种通过测量电解物质在电极表面形成的电流或电位变化对物质进行分析的方法。
该方法常用于测量金属离子、无机离子、有机物等物质的含量。
以测定金属离子为例，可以采用直接电解析法、滴定电解析法、极谱分析法等。
其中，直接电解析法适用于测定金属离子的含量，滴定电解析法适用于测定微量金属离子含量，极谱分析法适用于测定金属离子的含量和种类。
电位滴定是一种通过添加滴定剂，并在电位滴定过程中测定电位的变化来确定被测物质的浓度的方法。
电位滴定常用于药物分析中，特别是对药物中金属离子的含量进行测定。
该方法准确度高、选择性好，广泛用于药物质量控制和临床分析。
总之，电化学分析是一种灵敏度高、选择性好、操作简便的分析方法，广泛应用于环境监测、食品安全、药物分析等领域。
通过电化学分析，可以对物质进行定量或定性分析，为科学研究和生产实践提供了重要的工具。
随着科学技术的不断发展，电化学分析方法也会不断创新和完善，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
第12章 电化学分析法(1)
二、电化学分析法的类别
classification of electrochemical analytical methods
电化学分析的分类方法 按IUPAC的推荐，可分为三类: (1)不涉及双电层，也不涉及电极反应。电导分析。 (2)涉及双电层，但不涉及电极反应。 (3)涉及电极反应。电解、库仑、极谱、伏安分析等。 习惯分类方法（按测量的电化学参数分类）: (1)电导分析法：测量电导值； (2)电位分析法：测量电动势； (3)电解(电重量)分析法：测量电解过程电极上析出物重量； (4)库仑分析法：测量电解过程中的电量； (5)伏安分析：测量电流与电位变化曲线； (6)极谱分析：使用滴汞电极时的伏安分析。
21:25:26
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02 化学电池与电极电位 一、化学电池
chemical cell
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。
恒定1-2mV。
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四、电极与电极分类
electrode and classification of electrodes
1.参比电极 标准氢电极 基准，电位值为零(任何温度)。 甘汞电极
0.1mol/L 甘汞电极 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
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电化学分析方法及步骤详解
电化学分析方法及步骤详解电化学分析是指利用电化学原理和方法来进行定性和定量分析的一种实验技术。
它广泛应用于电池材料、环境监测、生物医学等领域。
本文将详细介绍电化学分析的方法和步骤。
一、电化学分析的基本原理电化学分析基于电化学原理，主要包括电化学反应和电极电位的测定。
在电化学反应中，通过在电解质溶液中加入电流，使电解质溶液发生氧化还原反应，产生电流信号。
根据电流信号的大小，可以得到被测物质的浓度或含量。
电极电位的测定是电化学分析的基础。
电极电位是指电极在溶液中的电位差。
通过测量电极电位的变化，可以得到溶液中的离子浓度等信息。
二、电化学分析的常用方法1. 电位滴定法(electrode potential titration)电位滴定法是一种常用的电化学分析方法。
首先，在电解质溶液中加电流，使电解质发生氧化还原反应。
然后，在滴定过程中测量标准电极和指示电极之间的电位差，并根据电位差的变化判断反应的终点。
2. 循环伏安法(cyclic voltammetry)循环伏安法是一种经典且常用的电化学分析方法。
它通过在电解质溶液中施加正弦波电势，并通过测量电流的变化来研究物质的电化学反应过程。
循环伏安法可以用来研究溶液中物质的电化学性质、测量物质的含量和浓度等。
3. 电化学阻抗谱法(electrochemical impedance spectroscopy)电化学阻抗谱法是一种高精度的电化学分析方法。
它通过测量电解质溶液中交流电势和电流的关系，来研究物质的电化学性质。
电化学阻抗谱法可以用来研究物质的电导率、电荷转移、界面反应等。
三、电化学分析的步骤1. 选择电极和电解质在进行电化学分析实验之前，首先需要选择适合的电极和电解质。
电极可以分为参比电极、工作电极和计数电极。
电解质则根据需要选择适当的电解质溶液。
2. 准备电解质溶液根据实验需要，准备适当浓度的电解质溶液。
并注意控制溶液中的温度和pH 值，以保证实验的可靠性和准确性。
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-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
电化学分析
电化学分析电化学分析是应用电化学原理和方法对化学反应进行定量分析的一种方法，广泛应用于化学、环境、生物、材料等领域。
它基于电极在电解质溶液中的电化学反应过程，通过测量电流或电位的变化来获得被测物质的信息。
在电化学分析中，最常用的电化学技术包括电位法、电流法和阻抗法。
其中，电位法主要通过测量电极电位的变化来确定物质的浓度或活性；电流法则是通过测量电流的大小来定量分析；阻抗法是通过测量电极与电解质界面的电阻和电容，推断物质的浓度或电导率。
电化学分析的主要仪器和设备包括电化学工作站、电位计、电流计和阻抗分析仪等。
这些设备通常需要精确地控制电流、电压和频率，以获得准确的测量结果。
在电化学分析中，常用的电极有参比电极、工作电极和计数电极。
参比电极用于提供一个稳定的参比电势，工作电极用于与被测物质发生反应，计数电极用于测量电流。
常见的参比电极有标准氢电极（SHE）和银/银氯化银电极（Ag/AgCl）。
而工作电极则有玻碳电极、金电极、铂电极等。
选择合适的电极对于获得准确的分析结果非常重要。
电化学分析的步骤包括电极的准备、溶液的准备、电位或电流的测量以及数据处理等。
在电极准备过程中，电极表面必须进行清洗、抛光和活化处理，以获得一个干净、规整且高活性的电极表面。
溶液的准备要求溶液浓度适当，并且需要排除氧气的干扰。
在测量时，电位或电流的变化通常在不同的实验条件下进行多次测量，以获得可靠的数据。
数据处理主要包括对数据进行拟合、计算等，最后得出分析结果。
电化学分析在环境监测、药物分析、生物传感器等领域具有重要的应用价值。
例如，在环境方面，电化学分析可以用于检测水体中的重金属离子、有机物质和污染物。
在药物分析方面，电化学方法可以定量测定药物的含量和药物在体内的代谢过程。
而在生物传感器方面，电化学技术可以用于检测生物分子、蛋白质和DNA等。
然而，电化学分析也存在一些局限性。
例如，电化学分析通常需要涉及到电极和电解质溶液的接触，而这个接触界面可能会引发一些非电化学反应，从而影响测量结果的准确性。
电化学分析
电化学分析引言电化学分析是一种利用电化学原理和方法对化学物质进行定性和定量分析的技术。
它基于物质与电子间的相互作用，在电化学电池中实现了化学反应与电流的相互转化。
电化学分析方法包括电位测量、电流测量和电量测量等，广泛应用于环境监测、药物研发、食品安全等领域。
电化学原理电化学分析的理论基础主要源于电化学原理。
根据电化学原理，电化学分析可以通过测量电流、电势和电荷等参数来推断分析物的浓度和性质。
电化学反应在电极上发生，产生的电流与反应速率成正比。
通常情况下，电化学分析中使用电化学电池，其中包含一个工作电极和一个参比电极。
工作电极是用于分析的电极，而参比电极是用于维持电位稳定的电极。
常用的电化学分析方法1. 极谱法极谱法是一种利用极谱曲线研究化学物质的分析方法。
它通过在可控电位下扫描电流，并测量与电流强度相关的电化学信号。
极谱法主要有线性扫描伏安法、循环伏安法和方波伏安法等。
线性扫描伏安法可用于分析不同物质的电位和峰电流，循环伏安法可用于研究电化学反应的可逆性，而方波伏安法则对电极表面发生的快速反应具有较高的灵敏度。
电位滴定法是一种常用的电化学分析方法。
它通过在工作电极上加入电位扫描，并测量电流的变化来测定分析物的含量或浓度。
电位滴定法可在无色、有机或无机物质中进行，可以精确测量非常小的物质浓度。
它主要应用于药物分析、环境监测和食品安全等领域。
3. 计时伏安法计时伏安法是一种基于电位和时间之间的关系进行分析的电化学方法。
它通过在电化学电池中施加可变的电位，并测量电流的变化来确定分析物的测量值。
计时伏安法主要应用于测定微量金属离子和无机物质的浓度。
它具有快速、灵敏和准确的特点，因此在环境监测和生物医学研究中得到广泛应用。
应用领域电化学分析在许多领域中具有广泛的应用。
1. 环境监测电化学分析在环境监测中起着重要的作用，可以用于测定水中的重金属离子、有机物和污染物的含量。
通过电化学分析，可以及时准确地监测环境中的污染物，并采取相应的措施进行治理和保护。
第一节 电化学分析法概述
究”论文，提出Faraday定律Q=nFM．
6
• 1889年W．Nernst提出能斯特方程． • 1922年，J．Heyrovsky，创立极谱学． • 1925年，志方益三制作了第一台极谱仪． • 1934年D．Ilkovic提出扩散电流方程.
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原电池（galvanic cell）：能自发地将化学能
转化为电能（见图）；
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
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电解池（electrolytic cell）：
需要消耗外部电源提供的电能，使电池内部发生 化学反应（见图）。
膜内外被测离子活 度的不同而产生电位 差。
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离子选择性电极
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)
第一节 电化学分析法概述
第一节 电化学分析法概述
1.1 电化学分析的定义及分类
一、电化学分析的定义
电化学分析法又称为电分析化学法，它是应用电化 学原理和实验技术建立起来的一类分析方法的总称。 用电化学分析法测量试样时，通常将试样溶液和两支 电极构成电化学电池，利用试液的电化学性质，即其 化学组成和浓度随电学参数变化的性质，通过测量电 池两个电极间的电位差（或电动势）、电流、阻抗 （或电导）和电量等电学参数，或是这些参数的变化， 确定试样的化学组成或浓度。
电化学分析实验报告
电化学分析实验报告院系：化学化工学院专业班级:学号：姓名:同组者：实验日期:指导老师:实验一：铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原一、实验目的1.掌握循环伏安扫描法。
2.学习测量峰电流和峰电位的方法。
二、实验原理循环伏安法也是在电极上快速施加线性扫描电压，起始电压从E i开始，沿某一方向变化，当达到某设定的终止电压E m后,再反向回扫至某设定的起始电压,形成一个三角波，电压扫描速率可以从每秒数毫伏到1V。
当溶液中存在氧化态物质Ox时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质，即 Ox + ne → Red;反向回扫时，在电极表面生成的还原态Red则可逆地氧化成Ox,即 Red → Ox + ne。
由此可得循环伏安法极化曲线。
在一定的溶液组成和实验条件下，峰电流与被测物质的浓度成正比。
从循环伏安法图中可以确定氧化峰峰电流I pa、还原峰峰电流I pc、氧化峰峰电位φpa和还原峰峰电位φpc。
对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比为:I pa/I pc =125℃时，氧化峰峰电位与还原峰峰电位差为:△φ=φpa—φpc≈56/z （mV）条件电位为:φ=（φpa+ φpc）/2由这些数值可判断一个电极过程的可逆性。
三、仪器与试剂仪器:：电化学分析仪VA2020，玻碳电极、甘汞电极、铂电极.试剂：铁氰化钾标准溶液，0。
5mol/l氯化钾溶液,蒸馏水.四、实验步骤1、溶液的配制移取铁氰化钾标准溶液（10-3mol/L）5ml于50mL的塑料杯中，加入0。
5mol/l氯化钾溶液,使溶液达到30mL .2、调试（1）打开仪器、电脑，准备好玻璃电极、甘汞电极和铂电极并清洗干净。
(2）双击桌面上的VaLab图标。
3、选择实验方法：循环伏安法设置参数：低电位：—100mv；高电位600mv；初始电位-100mv；扫描速度:50mv/s；取样间隔:2mv；静止时间:1s；扫描次数：1；量程： 200μA。
4. 开始扫描：点击绿色的“三角形"。
电化学分析
电化学分析电化学分析是一门研究利用电化学手段测定物质的组成和性质的学科。
它主要是对光、热、力学和化学分析方法的补充，在电化学方面物质的分析具有特殊的优势，电化学分析方法可以测试低浓度物质，也可以检测在其他条件下不能被检测到的物质，因此它在分析化学领域发挥了重要作用。
电化学分析的基本过程要求测试溶液中的电化学反应，并对反应的电位、电流和时间进行测量。
这些测量值再通过不同的数学模型分析，以获得有关物质的信息。
电化学分析的基本原理是利用各种化合物的电化学特性（如催化、离子亲和力、腐蚀性等）来区分或测定特定的组分或物质。
电化学分析技术在现代工业生产和科学研究中都发挥着重要作用。
它在分析各类物质中扮演着重要角色，如有机物、土壤、水、空气、污染物等等。
电化学技术可以检测到普通分析方法无法检测的低浓度物质、微量污染物以及有机物，是定量和定性分析的有效手段。
电化学分析的研究已经开展了很长时间，自从20世纪以来，电化学技术的发展一直处于高速发展之中。
传统的电化学分析方法主要包括滴定分析、电位滤筛分析、测定电位、电极反应动力学等。
近年来，随着电化学分析技术的发展，纳米技术、生物传感技术等新兴技术也被应用于电化学分析，以及其他新技术也逐渐被开发出来，使得电化学分析技术更加先进、更加可靠。
从教学的角度来说，电化学分析作为一门学科的教学亟需进一步发展，以适应新的技术和需求。
首先要让学生了解电化学分析的基本原理和技术，以及电化学分析常用仪器仪表和数据处理等。
在此基础上，可以引入相关的研究成果，使得学生能够更深入地了解电化学分析技术，并结合实验进行更加系统和实用的学习。
有效地掌握电化学分析技术，可以为更好地应用和发展电化学分析技术奠定基础。
总之，电化学分析是一门重要的学科，它的发展在现代工业生产、科学研究和学术教育等方面都发挥了重要作用。
它已经成为日常分析实验、高精密度分析等的必要工具，其未来的发展前景令人期待。
电化学分析
电化学分析电化学分析是一种重要的分析方法，它应用电化学的基本原理和技术手段来研究和分析物质的性质和组成。
本文将介绍电化学分析的基本原理、电化学分析的分类和常用方法，以及电化学分析在环境监测、生物医学和能源领域的应用。
一、电化学分析的基本原理电化学分析是利用电化学原理实现物质分析的方法。
电化学分析基于电解学和电极反应原理，它利用电流和电势的变化来研究物质的性质和组成。
电解学是关于电流通过电解质溶液时发生的化学变化的研究。
当电流通过电解质溶液时，阳极产生正离子，阴极产生负离子，这种离子的迁移和化学反应导致溶液中物质的转化。
电解学的基本原理是法拉第二定律，它描述了电流与物质转化之间的关系。
电极反应是电解过程中发生的化学反应。
电极反应发生在电极上，它由氧化反应和还原反应组成。
在电化学分析中，选择合适的电极反应是非常重要的，它决定了分析方法的灵敏度和选择性。
二、电化学分析的分类和常用方法电化学分析可分为电位法和电流法两类。
电位法是利用电极的电势变化来研究和分析物质。
常用的电位法包括电位滴定法、伏安法和极谱法。
电位滴定法是利用滴定终点的电位变化来确定物质的浓度。
伏安法是利用电位与电流之间的关系来测量物质的浓度，常用的伏安法包括直线极谱法和扫描伏安法。
电流法是利用电流变化来研究和分析物质。
常用的电流法包括阶跃伏安法、循环伏安法和交流伏安法。
阶跃伏安法是在电极电势发生突变时测量电流的方法，它可以研究电极反应的动力学。
循环伏安法是在电势变化范围内反复扫描电流的方法，它可以研究电极反应的可逆性。
三、电化学分析在环境监测、生物医学和能源领域的应用电化学分析在环境监测中的应用包括水质分析、大气污染监测和土壤污染检测。
例如，电位滴定法可以用于测定水中重金属元素的浓度，伏安法可以用于测定大气中臭氧的浓度。
电化学分析在生物医学中的应用包括药物分析、生物分子检测和体内电化学监测。
例如，电化学滴定法可以用于药物含量的测定，生物传感器可以用于检测生物分子的存在。
第2章-电化学分析概论(1-2)
电极电位的符号：
IUPAC规定，不管实际电子流动方向如何，均写成 还原反应的半反应。
2 o Zn 2 e Zn , 0 . 763 V 2 o Cu 2 e Cu , 0 . 337 V
电极电位为负值，表示电子通过外电路由给定电极（Zn）流向 标准氢电极；相反，则为正值。
二电化学分析方法分类1按照测量的电学参数的类型分类电学参数溶液的浓度定量关系?溶液电导电导分析法r电池电动势或电极电位电池电动势或电极电位电位分析法e电位分析法e4??电解称重电重量分析法或电解分析法g?电解电量库仑分析法c?电流安培分析法i?电流电位电压曲线伏安法或极谱分析法ei2国际纯粹与应用化学协会iupac的分类第一类既不涉及双电层也不涉及电极反应如电导分析法
单个离子的活度和活度系数还没有严格的方法测定。正、 负离子的平均活度系数、平均活度以及平均质量摩尔浓 度之间的关系为：
a m
稀溶液中的离子平均活度系数主要受离子的质量摩尔浓 度 m 和价数 z 的影响，于是路易斯提出了离子强度的概 念。离子强度I为：
15
在稀溶液范围内，活度系数与离子强度之间的关系符合 如下经验式：
二、组成化学电池的条件 ---电极、电解质、外电路
(1)电极之间以导线相连； (2)电解质溶液间以一定方式保持接触使离子从一方迁移到另一方；
(3)发生电极反应或电极上发生电子转移。
三、电化学研究的体系和对象：原电池和电解池
7
1、原电池——化学能转化成电能的装置
图2-1 锌-铜原电池
2 Zn 2 e 氧化反应 (负极 －) 阳极：锌电极：Zn
o Hg Cl , Hg 2 2
2Hg+2Cl－
0 . 0592 lg[ Cl ]
电化学分析习题
电化学分析习题1一、简答题1．电位测定法的根据是什么？2．何谓指示电极及参比电极？试各举例说明其作用3．为什么离子选择性电极对欲测离子具有选择性？如何估量这种选择性？4．为什么离子选择性电极对欲测离子具有选择性？如何估量这种选择性？5．直接电位法的主要误差来源有哪些？应如何减免之？6．为什么一般来说，电位滴定法的误差比电位测定法小？7．简述离子选择性电极的类型及一般作用原理8．列表说明各类反应的电位滴定中所用的指示电极及参比电极，并讨论选择指示电极的原则。
二、选择题1．下列参量中，不属于电分析化学方法所测量的是( )A 电动势B 电流C 电容D 电量2．列方法中不属于电化学分析方法的是( )A 电位分析法B 伏安法C 库仑分析法D 电子能谱3．分原电池正极和负极的根据是( )A 电极电位B 电极材料C 电极反应D 离子浓度4．分电解池阴极和阳极的根据是( )A 电极电位B 电极材料C 电极反应D 离子浓度5．量电极的极化程度的参数是( )A 标准电极电位B 条件电极电位C 过电位D 电池的电动势6．浓差极化是由于在电解过程中电极表面附近溶液的浓度与主体溶液的浓度差别引起的，它的大小与哪些因素有关( )A 电极电位B 溶液浓度C 搅拌程度D 电流密度7．于极化的结果，下列说法正确的有（）A 阴极电位变负B 阴极电位变正C 阳极电位变正D 阳极电位变负8．列不符合作为一个参比电极的条件的是( )A 电位的稳定性B 固体电极C 重现性好D 可逆性好9．汞电极是常用参比电极，它的电极电位取决于( )A 温度B 氯离子的活度C 主体溶液的浓度D KCl的浓度10．位分析中所用的离子选择电极属于( )A 极化电极B 去极化电极C 指示电极D 膜电极11．列哪项不是玻璃电极的组成部分？( )A Ag-AgCl 电极B 一定浓度的HCl 溶液C 饱和KCl溶液D 玻璃管12．H玻璃电极膜电位的产生是由于( )A 离子透过玻璃膜B 电子的得失C 离子得到电子D 溶液中H+和硅胶层中的H+发生交换13．璃电极IUPAC分类法中应属于( )A 单晶膜电极B 非晶体膜电极C 多晶膜电极D 硬质电极14．体膜电极的选择性取决于( )A 被测离子与共存离子的迁移速度B 被测离子与共存离子的电荷数C 共存离子在电极上参与响应的敏感程度D 共存离子与晶体膜离子形成微溶性盐的溶解度或络合物的稳定性15．定溶液PH值时，所用的指示电极是：( )A 氢电极B 铂电极C 氢醌电极D 玻璃电极16．定溶液PH时，所用的参比电极是：( )A 饱和甘汞电极B 银-氯化银电极C 玻璃电极D 铂电极17．璃电极在使用前，需在去离子水中浸泡24小时以上，其目的是：( )A 清除不对称电位B 清除液接电位C 清洗电极D 使不对称电位处于稳定18．体膜离子选择电极的灵敏度取决于( )A 响应离子在溶液中的迁移速度B 膜物质在水中的溶解度C 行营离子的活度系数D 晶体膜的厚度19．氟离子选择电极测定溶液中F-离子的含量时，主要的干扰离子是( )A Cl-B Br-C OH-D NO3-20．实验测定溶液pH值时，都是用标准缓冲溶液来校正电极，其目的是消除何种的影响。
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电化学分析
莫金垣 中山大学化学系 教授, 博士生导师。1959 年 毕业于该系, 同年留校任教 至今。任中国化学会分析化 学委员会委员, 广东省化学 会 常 务 理 事 等,《分 析 化 学 》、《分 析 试 验 室 》、《分 析 科 学 学 报》、《计 算 机 与 应 用》等杂志编委。 主要从事 电分析化学的教学和研究 工作, 在国内外重要杂志上 发表论文 150 多篇。 (通讯处: 广州市, 中山大学化学 系, 510275) 谢天尧 中山大学化学系副教 授、博士。主要从事现代电分析 化学、化学计量学、计算机应用 的科研与教学。 任广东省化学 会分析专业委员会委员。 在国 内外重要刊物上发表论文 20 余 篇。 合作出版《分析化学实 验》等。 (通讯处: 广州市, 中山 大学化学系, 510275)
摘 要 本文是《分析试验室》定期评述中电化学分析 第六篇评述文章。 它评述了从 1997 年 1 月至 1998 年 10 月期间我国电化学分析的进展。 内容分基础理论与 应用研究两大部分。前者包括电化学分析理论研究、电 分析化学中的化学计量学方法, 后者包括极谱与伏安 法, 络合吸附波与催化波, 线性扫描伏安法, 示差脉冲 伏安法, 吸附溶出分析法, 示波分析法, 微电极、超微电 极与化学修饰电极, 离子选择电极与各类传感器, 光谱 电化学, 扫描隧道显微法和液 液界面电化学分析, 电 化学检测 电泳、色谱技术, 电化学免疫法, 电位分析法 及其它等。 共引用文献 483 篇。 关键词 电分析化学; 极谱法; 伏安法; 化学修饰电极; 传感器; 评述
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莫金垣等系统地研究了方波伏库仑法的简单可逆 电极体系和平行催化体系[B1 ]、简单吸附体系[B2 ]、络合 吸附体系[B3], 推导了上述体系的电量方程, 讨论了电量 影响因素, 并通过实验加以验证, 其检测限和信噪比优 于现行的方波伏安法; 对平行催化体系线性扫描伏安 法与阶梯扫描伏安法的理论相关性作了对比研究, 讨 论了影响其相似性的因素[B4]; 张润建等推导和验证了 络合吸附催化循环阶梯脉冲伏安法的电流理论方程 式[B5]; 郑小萍、莫金垣等提出了用 RL T 滤波法滤除阶 梯脉冲伏安法中的充电电流的原理和算法[B6], 金葆康 等研讨了微盘电极上线性扫描伏安法动力学行为 [B 7 ]; 郑子荣等对可逆电子转移反应循环伏安法作了数字模 拟研究[B8], 方禹之等从理论上分析了影响毛细管电泳 柱端盘状电极安培检测区带展宽的诸多因素, 给出了 区带展宽的模拟公式。 通过实验验证了模拟公式[B9]。 2. 2 电分析化学中的化学计量学方法
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研 究 内 容 82羟基喹啉极谱法测定硝酸根的研究 磷酸三丁脂增敏极谱法测定铜的研究 锗 ( ) 2没食子酸2钒 ( ) 2ED TA 体系极谱吸附催 化波的研究 2. 5 次微分脉冲伏安法碳糊电极测定酚类化合物 异咯嗪蒙脱石修饰电极的电化学行为 甘草酸的电化学行为研究 吗吲哚的示波极谱法研究 82氮杂腺嘌呤的极谱伏安行为 镓 ( ) 2向红菲咯啉络合物极谱吸附波的研究及应 用 亚硝酸根2巯基乙酸2钴 ( ) 络合物的极谱波研究 盐酸尼卡地平的单扫示波极谱法测定 吸附杂多化合物对亚硝酸根的电催化还原 82氮鸟嘌呤的极谱伏安行为 电分析化学研究锌在乳酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶体
硒 单扫示波极谱法同时测定土壤中有效态铜铅镉 示波极谱法测定内燃机车冷却液中亚硝酸根含量 高温合金中痕量铅的示波极谱测定 锑 ( ) 2高铁试剂络合物吸附波的研究 含砷矿石中锡的测定 铜离子对植物激素 62苄基腺嘌呤的电催化氧化 二价金属离子影响乳酸脱氢酶活性的单扫伏安研究 碳糊电极测定甲硝唑的研究 示波极谱法快速测定金属中的微量砷 锑2铜2茜素络合剂体系极谱行为的研究 极谱法测定地质样品中痕量氯 大黄酚的电化学行为及其应用研究 兴奋剂与钱子碱的电化学氧化及其伏安法测定 原儿茶醛的电化学研究 示波极谱2铜试剂法测定巴比妥药物的含量 土木香内酯的电化学研究 依诺沙星在混合粘合剂碳糊电极上的电化学特性 生物素的微分脉冲极谱行为及其测定 青篙素及其衍生物电化学性质的研究, , 青篙素在 氯化血红素存在下的还原 脱氧核糖核酸 (DNA ) 的极谱伏安行为研究
表 1 电化学分析方面的综述
综 述 内 容 电化学分析 示波分析在中国的发展 遗传算法及其在分析化学中的应用 九十年代中期的毛细管电泳 毛细管电泳电化学检测 超高速平板通道毛细管电泳 导电聚合物酶电极的研究概况 分析化学计量学 探测束偏转光谱电化学 快速循环伏安法及其近期进展 信号处理方法在电分析化学中的应用 电致化学发光研究的新进展 免疫电化学发光 毛细管电泳进样技术新进展 现代方波伏安法 对 NO 生理作用的新认识及其电化学实时检测 碳糊电极新进展 毛细管区带电泳的电渗流 超微电极测定单细胞中神经传质的进展
D1
测定血红蛋白的一种电化学分析方法
D2
舒必利的示波极谱测定与电化学行为
D3
固体石蜡作粘合剂的纯碳糊电极的电化学活化及其
应用于色氨酸的测定
D4
米非司酮的示波极谱测定
D5
大蒜中抗坏血酸的半微分伏安法测定
D6
铋 ( ) 2槲皮素极谱络合吸附波及微量铋的测定
D7
青藤碱和黄芩甙的极谱特性
D8
硒 ( ) 2四乙基碘化铵2砷 ( ) 体系的极谱吸附波及
研究 微生素 K3 亚硫酸氢钠的电化学研究 烟酰胺极谱行为的研究 锡 ( ) 212苯基23242苯甲酰基2吡唑啉酮252络合物吸 附波的研究 砷的氢催化波研究及硫中微量砷的测定 钴 ( ) 2Β2巯基丙酸2N aNO 2 体系的极谱催化波研究 单扫示波极谱法测定测定肾上腺素的研究 苯酚硝化产物的极谱研究 穿心莲内脂的电化学研究 邻苯三酚自氧化的电化学研究 微生素 C 及其制剂的一阶导数差示脉冲极谱法测 定 微分脉冲伏安法测定生物素 微池流氧伏安法测定微量血中铜铅锌铁 杂多酸极谱波测定温泉水中锗 示波极谱法测定头发中痕量锑 氢氧化铁沉淀分离富集催化极谱法测定铅基合金中
近两年来, 化学计量学方法在电分析化学中的研 究和应用取得了较大的进展, 其中又以小波分析的应 用研究最为活跃。 莫金垣等对小波分析在分析化学中 的应用进行了较详细的评论, 用样条小波、正交小波对 含高噪声电化学信号进行噪声滤除, 取得满意的 效 果[C1～C4]; 对比讨论了小波变换与富里叶变换处理伏安 数据的异同点[C5], 并将这两种方法有机地结合起来, 较好地克服了含高噪声信号滤波后峰移位的问题 [C6 ]; 提出了样条小波多重滤波的滤波分析方法, 使峰位置 和峰高的精度得到进一步的提高[C7]; 将样条小波和 RL T 相结合, 以滤除阶跃伏安法中的随机噪声和充电 电流[C 8 ]。 高鸿等将小波变换应用于示波分析信号处理 中, 获得了良好的效果[C9], 郑建斌等用小波变换处理 二次微分交流示波计时电位信号, 提高了分辨率[C10], 陈洪渊等采用小波包变换处理了电分析信号, 较好地 消除了信号中的白噪声[C11]; 提出了无需对数据处理点 数作限制的小波变换方法, 增加了应用的灵活性[C12], 张懋森等用小波变换确定电位滴定终点, 滴定终点的 计算值与理论值完全相符[C13]。 卢小泉等应用 Fou rier 最小二乘法处理了伏安数据, 具有速度快、适应性强的 特点[C14 ]。
文献 A 16 A 17～ 21 A 22 A 23 A 24 A 25 A 26 A 27 A 28 A 29 A 30 A 31 A 32 A 33 A 34 A 35 A 36 A 37 A 38
2 基础与理论研究 2. 1 电分析化学理论研究
第 18 卷第 1999 年 1
1月期 A
线性扫描伏安法, 示差脉冲伏安法, 方波伏安法, 卷积伏安法, 络合吸附波, 催化波等极谱和伏安方法具 有简单、快速、灵敏等特点, 已广泛应用于生化、药物、 材料、环保等方面的检测、以及用于研究一些生化物质 的电化学特性。 见表 2。
表 2 极谱与伏安法
研 究 内 容
文献
头孢拉定的电化学行为
袁倬斌等用目标因子分析法和单扫示波极谱同时 测定了混合液中的三种维生素 (PP , B 13, B 1) [C15 ], 高玲 等用计算机模拟研究目标转换因子分析分辨重叠溶出 伏安峰[C16], 刘思东等将人工神经网络方法用于脉冲极
谱重叠峰解析, 成功地同时测定了邻, 间, 对二硝基苯 混合组分[C17, C18 ], 张凤君等用偏最小二乘催化极谱法 同时测定了铂、钯、铑[C19], 吴建人等用卡尔曼滤波对极 谱分析中的- Sn ( )、Pb ( )、In ( )、Cd ( ) 体系, 和 钴 ( )、镍 ( )、锌 ( ) 体系进行了同时测定[C20, C21 ], 倪 永年等采用比值导数波谱法对极谱及伏安法多组分进 行同时测定[C22], 邢婉丽等将模式识别应用于压电晶体 传感器阵列识别可燃物质[C23 ]。 3 方法与应用 3. 1 极谱与伏安法
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分类号: 065 文献标识码: C 论文编号: 10002 0720 (1999) 1- 098- 009
本文对 1997 年 1 月至 1998 年 10 月期间在电化学 分析方面的主要工作进行评述。 引用资料主要来自国 内各主要期刊, 也适当收录少量我国学者在国外期刊 上发表的论文。 1 学术会议、专著、评述
其应用
D9
硒 ( ) 2碘酸钾体系极谱法测定痕量亚硫酸根
D 10
甲苯胺兰的电化学行为
D 11
氧氟沙星的单扫示波极谱分析
D 12
安力农的极谱测定及其电化学行为