伏安分析法PPT课件
合集下载
相关主题
- 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)。
❖ ②B.Kucéra 1903年 利用汞滴重量测量不同电压下汞的表面张力、得毛 细管曲线，发现曲线上有几次极大现象
❖ ③*J.Heyrovóky（海洛夫斯基） 1922年 电流—电压曲线创建极谱学，解释次极大现象是由 于波电空位气→中定O2性造分成析的，发现浓差极化→定量分析/半
❖ ④海洛夫斯基+志方益三 1925 自动照相记录极谱仪，记录Cu, Zn,Cd.
方法 测量物 电极面
Fra Baidu bibliotek
理量
积
电位分 电位、 -析法 电动势
电解分 电重量、 大面积 析 电量
极化
无浓差 极化 尽量减 小极化
电流 ~0 有电流
待测物 浓度 --
较高浓 度
待测物 消耗量 极小
完全消 耗
伏安法 电流 小面积 完全浓 有电流 稀溶液 极小 差极化
历史及发展
❖ ①G. Cippman 1873年 汞与电解溶液接界面上的表面张力与外加汞电极电 压间关系
定义：
伏安法和极谱法是一种特殊的电解方法。以小面积、易极化 的电极作工作电极，以大面积、不易极化的电极为参比电极组 成电解池，电解被分析物质的稀溶液，由所测得的电流－电压 特性曲线来进行定性和定量分析的方法。当以滴汞电极作工作 电极时的伏安法，称为极谱法，它是伏安法的特例。
伏安法-电位分析-电解分析区别：
Pan ❖ 单扫描极谱法 1948 A.Sevčik ❖ 方波极谱 1952 C.Barker&I.L.Jenki ❖ 脉冲与微分极谱 1960 E.P.Parry and
R.A.Osteryoung
Prof. Jaroslav Heyrovsky and his polarographic apparatus
定几种物质，具有一定的选择性；
5、由于极谱电解电流很小，分析结束后浓度几 乎不变，试液可以连续反复使用；
6、应用比较广，仪器较为简单、便宜，凡能在 电极上起氧化―还原反应的有机或无机物均可 采用，有的物质虽不能在电极上反应，但也可 以间接测定。
7、汞电极对氢的超电位比较大─可在酸性介 质中进行分析(对SCE，其电位可负至-1.2V)。 8 、滴汞作阳极时，因汞会被氧化，故其电位 不能超过+0.4V。即该方法不适于阴离子的测 定。
改变电阻(电压) 测量(记录电压)
阳极
阴极
可分为三个基本部分 ： 外加电压装置：提供可变的外加直流电压 （分压器） 电流测量装置：包括分流器，灵敏电流计 电解池：极谱法装置的特点明显反映在电 极上
参比电极――是去极化电极，其电极电位不随 外加电压的变化而变化，通常用饱和甘汞电极 （SCE），接于电解池外边，用盐桥与电解池 连接。
❖ ⑤尤考维奇（D.Ilkovič） 1934年 扩散电流理论/电流方程式奠定经 典极谱定量分析基础
❖ ⑥尤考维奇（D.Ilkovič） 1935年 极谱波方程式定量基础
方法与仪器
❖ 交流示波极谱 1938/1958 B. Breyer ❖ 极谱滴定 1939 I. M. Kolthoff&T. D.
第一节 极谱分析原理与过程
伏安法：是一种特殊的电解方法。以小 面积、易极化的电极作工作电极，以大 面积、不易极化的电极为参比电极组成 电解池，电解被分析物质的稀溶液，由 所测得的电流－电压特性曲线来进行定 性和定量分析的方法。
用滴汞电极为指示电极进行电解，以测定电解过 程中的电流～电压曲线（伏安曲线）为基础的一 类分析方法叫极谱分析法。
浓差极化： 由于电解过程中电极表面离子浓 度与溶液本体浓度不同而使电极电位偏离平 衡电位的现象。
电化学极化： 因电化学反应本身的迟缓而造 成电极电位偏离可逆平衡电位的现象称为电 化学极化。 注意：由于电解过程中电极表面的浓差极化是 不可避免的现象，外加电压要严格控制工作电 极上的电位大小就要求另一支电极为稳定电位 的参比电极，实际上由于电解池的电流很大， 一般不易找到这种参比电极，故只能再加一支 辅助电极组成三电极系统来进行伏安分析。
滴
汞 电 极 及 其 电 极 架 装 置
极谱方法分类
1） 有电极反应并施加可变大振幅激发信号 a. 线性或循环扫描法 b. 交流示波极谱 c. 导数示波，微分极谱 d. 快速极谱 e. 单扫（多扫，导数单扫）极谱
成都仪器厂 生产的JP303 －极谱仪
2)有电极反应和施加可变小振幅激发信号
a. 级阶极谱 b. 脉冲和微分脉冲 c. 交流和相敏交流极谱 d. 方波极谱 e. 高频调谐极谱和射频极谱
第五章 伏安分析法
Voltammetry
基本要求：
❖ 理解极谱分析法的基本原理； ❖ 掌握极谱定量依据-扩散电流方程式； ❖ 理解极谱干扰电流及其消除方法； ❖ 掌握半波电位及其极谱波方程式； ❖ 了解新极谱法的原理和应用。
第一节 极谱分析原理与过程 第二节 极谱定性定量分析方法与应用 第三节 现代极谱分析技术 第四节 溶出伏安分析原理与技术
在含义上，伏安法和极谱法是相同的， 而两者的不同在于工作电极： ――伏安法的工作电极是电解过程中表 面不能更新的固定液态或固态电极，如 悬汞、汞膜、玻璃碳、铂电极等；
――极谱法的工作电极是表面能周期 性更新的液态电极，即滴汞电极。
伏安和极谱分析法按其电解过程可以
分为两大类：
❖ 控制电位极谱法――如直流极谱法，单 扫描极谱法，脉冲极谱法，方波极谱法， 催化极谱法，溶出伏安法等。
❖ 控制电流极谱法――如计时极谱法，交 流示波极谱法等。
极谱分析法的特点
1、直流极谱法的测量浓度范围为10－2～
10－5mol·L－1，即灵敏度一般，采用其他新技 术，可以获得较高的灵敏度，脉冲极谱法检测 限可达10－9 mol·L－1； 2、准确度高，重现性好，相对误差一般在2% 以内； 3、滴汞和周围的溶液始终保持新鲜─保证同 一外加电压下的电流的重现和前后电解不相 互影响。 4、选择合适的极谱底液时，可不经分离而同时测
一、电解池的伏安行为
当外加电压达到镉离子的电解 还原电压时，电解池内会发生 如下的氧化还原反应。 阴极还原反应:
Cd2+ + 2e Cd
阳极氧化反应:
2OH- －2e H2O + 1/2 O2
U外 ∝ i
U外- Ud= iR
U外代表外加电压、R代表电路
(Cd2+)
阻抗、 Ud代表分解电压
二.极谱法基本装置和电路
❖ ③*J.Heyrovóky（海洛夫斯基） 1922年 电流—电压曲线创建极谱学，解释次极大现象是由 于波电空位气→中定O2性造分成析的，发现浓差极化→定量分析/半
❖ ④海洛夫斯基+志方益三 1925 自动照相记录极谱仪，记录Cu, Zn,Cd.
方法 测量物 电极面
Fra Baidu bibliotek
理量
积
电位分 电位、 -析法 电动势
电解分 电重量、 大面积 析 电量
极化
无浓差 极化 尽量减 小极化
电流 ~0 有电流
待测物 浓度 --
较高浓 度
待测物 消耗量 极小
完全消 耗
伏安法 电流 小面积 完全浓 有电流 稀溶液 极小 差极化
历史及发展
❖ ①G. Cippman 1873年 汞与电解溶液接界面上的表面张力与外加汞电极电 压间关系
定义：
伏安法和极谱法是一种特殊的电解方法。以小面积、易极化 的电极作工作电极，以大面积、不易极化的电极为参比电极组 成电解池，电解被分析物质的稀溶液，由所测得的电流－电压 特性曲线来进行定性和定量分析的方法。当以滴汞电极作工作 电极时的伏安法，称为极谱法，它是伏安法的特例。
伏安法-电位分析-电解分析区别：
Pan ❖ 单扫描极谱法 1948 A.Sevčik ❖ 方波极谱 1952 C.Barker&I.L.Jenki ❖ 脉冲与微分极谱 1960 E.P.Parry and
R.A.Osteryoung
Prof. Jaroslav Heyrovsky and his polarographic apparatus
定几种物质，具有一定的选择性；
5、由于极谱电解电流很小，分析结束后浓度几 乎不变，试液可以连续反复使用；
6、应用比较广，仪器较为简单、便宜，凡能在 电极上起氧化―还原反应的有机或无机物均可 采用，有的物质虽不能在电极上反应，但也可 以间接测定。
7、汞电极对氢的超电位比较大─可在酸性介 质中进行分析(对SCE，其电位可负至-1.2V)。 8 、滴汞作阳极时，因汞会被氧化，故其电位 不能超过+0.4V。即该方法不适于阴离子的测 定。
改变电阻(电压) 测量(记录电压)
阳极
阴极
可分为三个基本部分 ： 外加电压装置：提供可变的外加直流电压 （分压器） 电流测量装置：包括分流器，灵敏电流计 电解池：极谱法装置的特点明显反映在电 极上
参比电极――是去极化电极，其电极电位不随 外加电压的变化而变化，通常用饱和甘汞电极 （SCE），接于电解池外边，用盐桥与电解池 连接。
❖ ⑤尤考维奇（D.Ilkovič） 1934年 扩散电流理论/电流方程式奠定经 典极谱定量分析基础
❖ ⑥尤考维奇（D.Ilkovič） 1935年 极谱波方程式定量基础
方法与仪器
❖ 交流示波极谱 1938/1958 B. Breyer ❖ 极谱滴定 1939 I. M. Kolthoff&T. D.
第一节 极谱分析原理与过程
伏安法：是一种特殊的电解方法。以小 面积、易极化的电极作工作电极，以大 面积、不易极化的电极为参比电极组成 电解池，电解被分析物质的稀溶液，由 所测得的电流－电压特性曲线来进行定 性和定量分析的方法。
用滴汞电极为指示电极进行电解，以测定电解过 程中的电流～电压曲线（伏安曲线）为基础的一 类分析方法叫极谱分析法。
浓差极化： 由于电解过程中电极表面离子浓 度与溶液本体浓度不同而使电极电位偏离平 衡电位的现象。
电化学极化： 因电化学反应本身的迟缓而造 成电极电位偏离可逆平衡电位的现象称为电 化学极化。 注意：由于电解过程中电极表面的浓差极化是 不可避免的现象，外加电压要严格控制工作电 极上的电位大小就要求另一支电极为稳定电位 的参比电极，实际上由于电解池的电流很大， 一般不易找到这种参比电极，故只能再加一支 辅助电极组成三电极系统来进行伏安分析。
滴
汞 电 极 及 其 电 极 架 装 置
极谱方法分类
1） 有电极反应并施加可变大振幅激发信号 a. 线性或循环扫描法 b. 交流示波极谱 c. 导数示波，微分极谱 d. 快速极谱 e. 单扫（多扫，导数单扫）极谱
成都仪器厂 生产的JP303 －极谱仪
2)有电极反应和施加可变小振幅激发信号
a. 级阶极谱 b. 脉冲和微分脉冲 c. 交流和相敏交流极谱 d. 方波极谱 e. 高频调谐极谱和射频极谱
第五章 伏安分析法
Voltammetry
基本要求：
❖ 理解极谱分析法的基本原理； ❖ 掌握极谱定量依据-扩散电流方程式； ❖ 理解极谱干扰电流及其消除方法； ❖ 掌握半波电位及其极谱波方程式； ❖ 了解新极谱法的原理和应用。
第一节 极谱分析原理与过程 第二节 极谱定性定量分析方法与应用 第三节 现代极谱分析技术 第四节 溶出伏安分析原理与技术
在含义上，伏安法和极谱法是相同的， 而两者的不同在于工作电极： ――伏安法的工作电极是电解过程中表 面不能更新的固定液态或固态电极，如 悬汞、汞膜、玻璃碳、铂电极等；
――极谱法的工作电极是表面能周期 性更新的液态电极，即滴汞电极。
伏安和极谱分析法按其电解过程可以
分为两大类：
❖ 控制电位极谱法――如直流极谱法，单 扫描极谱法，脉冲极谱法，方波极谱法， 催化极谱法，溶出伏安法等。
❖ 控制电流极谱法――如计时极谱法，交 流示波极谱法等。
极谱分析法的特点
1、直流极谱法的测量浓度范围为10－2～
10－5mol·L－1，即灵敏度一般，采用其他新技 术，可以获得较高的灵敏度，脉冲极谱法检测 限可达10－9 mol·L－1； 2、准确度高，重现性好，相对误差一般在2% 以内； 3、滴汞和周围的溶液始终保持新鲜─保证同 一外加电压下的电流的重现和前后电解不相 互影响。 4、选择合适的极谱底液时，可不经分离而同时测
一、电解池的伏安行为
当外加电压达到镉离子的电解 还原电压时，电解池内会发生 如下的氧化还原反应。 阴极还原反应:
Cd2+ + 2e Cd
阳极氧化反应:
2OH- －2e H2O + 1/2 O2
U外 ∝ i
U外- Ud= iR
U外代表外加电压、R代表电路
(Cd2+)
阻抗、 Ud代表分解电压
二.极谱法基本装置和电路