电化学分析--电位分析法
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。
分析化学-电位分析法
膜 外 内
[ H ]2 0.059log [ H ]1
玻璃电极中,内参比溶液中的[H+] 是常数故:
膜 常数 0.059log[H ] 2
常数 0.059PH 试
由上式可见,通过测量膜电位即可得到膜外 溶液得H+ 浓度 [H+]2,这就是玻璃电极测溶液 PH的理论依据。
如果电对中某一物质是固体或水,则它们的浓 度均为常数,即[]=1;如果电对中某一物质为气体, 则它的浓度可用气体分压表示。
例 (1)
Zn 2 2e Zn 0.059 2 1 log[Zn ] / 1m ol* l 2 [ Zn 2 ] 1
Fe e Fe
K的影响因素: 玻璃电极的成分、内外参比电极的电位差、不对 称电位、温度
K在一定条件下为定值,但无法确定,故无 法用上式求得pH值。
实际测定中,式样的pH是同已知pH的标准缓冲 溶液相比求得的。 设pH标准缓冲容液为S,待测溶液为X,有:
E x K x 0.059PH x Es K S 0.059PH S
2、溶液pH值得测定
参比电极:饱和甘汞电极 指示电极:玻璃电极 两电极同时插入待测液形成如下电池:
Ag, AgCl | HCl | 玻璃膜 | 试液溶液 KCl(饱和) | Hg2Cl2(固), Hg
玻璃
E电池 右 左 电池电动势:
SCE
甘汞
玻
SCE 常数 0.059PH试液) K 0.059PH试液
Hg 2 Cl 2 / Hg
1 [Cl ] 2 ( ) 1m ol* l 1 0.059log[Cl ] /(1m ol* l 1 )
第七章 电位分析法
离子敏感场效应晶体管(ISFET)
16-4 离子选择性电极性能参数
一、检测限与响应斜率 离子选择性电极能够检测到被测离子的最低浓 度。如图16-10中的CD与FG两延长线交叉点A 所对应的离子活度。 依能斯特方程直线的理论斜率为:
2.303 RT 理论斜率 zF
实际测定时斜率与理论值不一定相同。
(二)氟电极
氟电极的敏感膜由LaF3单晶片制成,为提高导电性, 在其中参杂少量Eu2+,Ca2+ ,二价离子的引入,使晶 格点阵中La3+被Eu2+,Ca2+取代,形成较多空的F-点 阵,增强了晶体的导电性,导电由F-完成。 氟离子选择性电极是目前最成功的单晶膜电极。
RT EF k ln a F F
能斯特方 程比较
EM
RT k ln a Ag F
二、电位选择性系数
电极选择性是指:电极对被测离子 和干扰离子响应的差异。 这种差异可用电极选择性系数Ki,j表 示。
RT z/m EM k ln( ai K iPot a ) ,j j zF
Ki,j表征了干扰离子对被测离子干扰的程度
玻璃电极的电位与溶液PH关系
玻璃电极的电位与溶液的PH有如下关系 RT E玻 k玻 ln aH F 2.303 RT E玻 k玻 pH 试 F
E玻 k玻 0.0592pH试
(三)阳离子玻璃电极
二、晶体电极
(一)电极结构 晶体电极的基本结构图16-5,其敏感膜 材料系难溶盐加压或拉制成的。能满足 室温下导电的难溶盐晶体只有少数几种, 氟化镧、硫化银、卤化银等。这类晶体 晶格能比较小,离子半径最小电荷最少 的离子F ,Ag+等参与导电。
21电化学分析法1-总结
三. 电极性能评价
➢ 选择性系数
应用
➢ 直接电位法 ➢ 电位滴定法
二. 各类电极及其电位产生原理
参比电极
氢电极:测量基准,电位值为零(任何温度)。
甘汞电极:电极内溶液的Cl-活度一定,甘汞电 极电位固定。
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。
二. 各类电极及其电位产生原理
指示电极
➢ 第一类电极──金属-金属离子电极 金属与该金属离子平衡,只包括一个相界面。
➢ 第二类电极──金属-金属难溶盐电极 金属与该金属难溶盐溶液平衡,包括二个相界面。
➢ 第三类电极──汞电极 金属汞(或汞齐丝)浸入含有少量Hg2+-EDTA配合
物及被测金属离子的溶液中所组成。
二. 各类电极及其电位产生原理
指示电极
➢ 零类电极──惰性金属电极 电极本身不参与反应,但其晶格间的自由电子可 与溶液进行交换。故惰性金属电极可作为溶液中 氧化态和还原态获得电子或释放电子的场所。
第九章 电分析化学小结
(一)电位分析法
知识点
➢ 电位分析法的原理 ➢ 各类电极及其电位产生原理 ➢ 电极性能评价体系 ➢ 应用
一.电位分析法的原理
电极电位与电极活性物质的活度之间的关系可以 Nernst方程表示:
RT ln aO
nF aR
利用此关系建立了一类通过测量电极电位来测定 某物质含量的方法,称为电位分析法。
电位分析法.
H2
H2
盐酸
镀铂黑 铂电极
图5-3 标准氢电极示意图
电极反应为:
2H
2e H 2
(铂电极只起导体的作用,不参于电 极反应)
并且规定:在任何温度下标准氢
电极的电极电位都为零。
对任一给定电极,将其与标准氢电 极组成一原电池,测定电池的电动
势。在已消除液接电位的前提下,
测得的电动势即是该电极的电极电 位。这种标度电极电位的规定就是
(I)
HCl稀 H+
Cl
(III) KCl K+ K+ Cl Cl (b)
(II) HCl浓 H+
Cl
(a)
图5-4 液接电位的形成及消除示意图
液接电位的大小主要受两溶液的
pH值之差、离子的种类和浓度的影响。
液接电位通常可达30~40(mV),
往往难以准确计算和测量。所以,在实 际工作中要设法将液接电位减小到可以
反之则为“负”,如锌电极。
实际工作中,并不采用SHE作为标准
电极去测定其它电极的电极电位。因 为氢电极的装置和纯化比较复杂,而
且对外界条件十分敏感,所以使用很
不方便。为此,往往采用一些结构比 较简单、电位值稳定的电极来代替。
首先,将这种电极与标准氢电极组成
电池,准确测定其电极电位;然后, 再用它作为标准电极来测定其它电极
以Cu电极为例,Cu2+在溶
液相中不很稳定,这时溶
液中的Cu2+进入金属相中, 使金属相带正电。溶液中
由于少了正离子而显示出
带负电,在金属与溶液的
界面上形成了双电层
Cu2+ 电极电位形成示意图
由于双电层的建立,使溶
电位分析法知识点
第八章电位分析法知识点
1、基本概念及原理
电位分析法是电化学分析法中一种重要的分析方法,它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),并由能斯特方程计算待测物质活(浓)度的分析测定方法。
电位分析法一般分为直接电位法和电位滴定法。
2、要求掌握的重点及难点
(1)膜电位产生原理
膜电位是通过敏感膜选择性地进行离子交换和离子扩散而产生的,它包括由选择性离子交换产生的道南电位和由离子扩散而产生的扩散电位。
(2)pH玻璃电极测定溶液pH值的原理及其特性
测定溶液pH值要使用标准缓冲溶液作为基准;pH值的实用定义为:
pH x=pH s+
E x−E s
2.303RT/F
(3)直接电位法测定离子活(浓)度
直接电位法测定离子活度有标准曲线法、标准加入法。
标准曲线法只能用来测定溶液中游离离子的活(浓)度,若要测定总浓度(包括游离的与配位的),可用标准加入法。
(4)电位滴定法
电位滴定法类型有酸碱滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定和配位滴定。
不同类型的滴定方法要选择合适的指示电极及参比电极。
第十章-电位分析法
玻璃膜
15
玻璃膜电位的形成:
玻璃电极在水溶液中浸泡,形成一个三层结构,即 中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层。 浸泡后的玻璃膜示意图:
膜电位构成:相界电位、扩散电位之和。
16
玻璃膜电位的形成:
水化硅胶层具有界面, 构成单独的一相,厚度一 般为0.01~10 μm。在水化 层,玻璃上的Na+与溶液 中的H+发生离子交换而产 生相界电位。
测定的只是某种型体离子的平衡浓度。
电位滴定法:利用电极电位的突变来指示滴定终点的
滴定分析法,是电位测量方法在容量分析中的应用。 测定的是某种参与滴定反应物质总浓度。
概
述
指示电极: 在电位分析中,将电极电位随被测电活性物
质活度变化的电极称为指示电极。
参比电极: 与被测物质无关的、电位比较稳定的、提供
的电极,K后取负号; b. Ki j 称之为电极的选择性系数; 其意义为:在相同的测定条件下,待测离子和干扰离 子产生相同电位时待测离子的活度αi与干扰离子活度αj的
Zi/Zj次方的比值:
Ki j = αi /(α j)Zi/Zj
25
离子选择性电极的性能参数
Nernst响应,线性范围和检测下限
① 线性范围:AB段对应的检测离子 的活度(或浓度)范围。(Nernst响应)
② 级差: AB段的斜率(S), 活度相差一数量级时,电位 改变值,S=2.303 RT/nF , 25℃时,一价离子S=0.0592 V, 二价离子S=0.0296 V。离子电荷数越大,级差越小,测定 灵敏度也越低,电位法多用于低价离子测定。
电极电位(25℃): EAgCl/Ag = EAgCl/Ag - 0.059lgaCl-
7
仪器分析复习第四章电位分析法
第四章电位分析法一、电化学分析法:根据物质的电学和电化学性质,应用电化学的基本原理和技术,测定物质组分含量的方法。
二、电化学分析法的特点1、灵敏度高。
被测物质含量范围可在10-2—10-12 mol/L数量级。
2、准确度高,选择性好,不但可测定无机离子,也可测定有机化合物,应用广泛。
3、电化学仪器装置较为简单,操作方便。
4、电化学分析法在测定过程得到的是电讯号,易于实现自动控制和在线分析,尤其适合于化工生产的过程控制分析。
三、直接电位法:是将参比电极与指示电极插入被测液中构成原电池,根据原电池的电动势与被测离子活度间的函数关系直接测定离子活度的方法。
电位滴定法: 是借助测量滴定过程中电池电动势的突变来确定滴定终点的方法。
四、直接电位法的特点:1)选择性好;2)分析速度快,操作简便;3)灵敏度高,测量范围宽;4)易实现连续分析和自动分析。
五、电极电位的大小,不但取决于电极的本质,而且与溶液中离子的浓度,温度等因素有关六、标准氢电极的条件为:(1)H+活度为1;(2)氢气分压为101325Pa。
规定:任何温度下,氢电极的电位为“零”。
七、只有可逆电极才满足能斯特方程。
八、极化程度的影响因素:(1)电极的大小、形状(2)电解质溶液的组成(3)温度(4)搅拌情况(5)电流密度九、浓差极化:电极反应中,电极表面附近溶液的浓度和主体溶液浓度发生了差别所引起的。
电化学极化:由某些动力学因素引起的。
若电化学反应的某一步反应速度较慢,为克服反应速度的障碍能垒,需多加一定的电压。
这种由反应速度慢所引起的极化称为电化学极化或动力学极化。
十、电位分析法:是电化学分析法的重要分支,其实质是通过零电流情况下测得两电极之间的电位差(即所构成原电池的电动势)进行分析测定。
十一、离子选择性电极:也称膜电极,它能选择性地响应待测离子的浓度(活度)而对其他离子不响应,或响应很弱,其电极电位与溶液中待测离子活度的对数有线性关系,即遵循能斯特方程式。
电化学分析电位法
Ag/AgCl电极
• 结构:同甘汞电极,只是将 HgHg2Cl2换成涂有AgCl的银丝。
• KCl溶液:3.5M或饱和。
– 电极组成:Ag AgCl, KCl
– 电极反应:AgCl + e = Ag + Cl-
–
电极电位:
o Ag /Ag
0.059lgaCl
2 lgKsp,CaC2O4 2 lgaCa2
0.059 K 2 lgaCa2
零类电极
• 亦称惰性电极 • Pt/Fe3+,Fe2+,Pt/Ce4+,Ce3+…… • 电极反应:Fe3+ + e = Fe2+ • 电极电位:
0 0.0592lg aFe3 aFe2
•Pt 未参加电极反应,只提供Fe3+及Fe2+之间电子交换场所。
电分析方法特点
1. 快速、灵敏、在线; 2. 仪器简单、便宜; 3. 可得到许多有用的信息
① 活度而非浓度; ② 元素形态分析:如Ce(III)及Ce(IV)分析; ③ 界面电荷转移的化学计量学和速率; ④ 传质速率; ⑤ 吸附或化学吸附特性; ⑥ 化学反应的速率常数和平衡常数测定等。
第一节 电化学分析基础
0 0.0592 lg aO
n
aR
电池反应的Nernst方程
• 若电池的总反应为:aA + bB = cC + dD
电池电动势为:
E
0
0.0592 n
lg
(aC (aA
)c (aD )a (aB
)d )b
• 其中0为所有参加反应的组份都处于标准状态时
的电动势。
第六章电位分析法
1、指示电极:其电位随待测离子浓度的变化而变化
2、参比电极:其电位不受试液组成变化的影响,而且 具有较恒定的数值,常用的参比电极是甘汞电极(SCE)
3、待测试液
4、电位仪、或pH计或离子计
5、电磁搅拌器。
测定体系可表示为:
参比电试 极液指示电极
(SCE)
(ISE)
一定条件下E池: =K+0.0n59l1gx
2 4
1 2
SO
2 4
4 . 1 10
5
1
(1) 2
100
5
8 . 2 10 4 mol L 1
即 : 硝酸根离子的活度应不 由此可见,测量相对误
低于 8 . 2 10 4 mol L 1。 差可用下式计算:
2
ER
k i, j
( j ) i
m
100
%
例、已知
k
i,
=
j
10
2,
离子选择性电极,也称“离子特效性电极”,选择性离子敏感电极,为了使命 名和定义标准化,1975年IUPAC推荐使用“离子选择性电极”这个术语,并定义: 离子选择性电极是一类电化学传感体,它的电位对溶液中给定的离子的活度的对数 呈线性关系,这些装置不同于包含氧化还原的体系。
大家所熟知的pH玻璃电极就是具有氢离子专属性的典型离子选择性电极,随着 科学技术的发展,目前已制成几十种离子选择性电极。离子选择性电极的类型和品 种很多,但它们的基本结构可用下图表示:
当实测斜率与理论斜率
基本
一致时,就称该电极具
有能
斯特响应。
2、检测限
离子选择电极能够检测被测离子的最低浓度称为电极的检测限,是离子选择 电极的重要性能指标之一,是灵敏度的标志。
3电位分析法解析
3 应用
➢用于测定阴阳离子(包括碱金属离子及一价 阴离子)、有机离子、生物物质,并用于气体 分析
➢适用的浓度范围宽
➢医疗卫生部门、工业流程自动控制、环境监 测等各种传感器
➢微型及超微型电极用于单细胞等活体分析
➢与化学平衡理论相结合测定有关常数
§2 离子选择电极电位法基本原理
电位分析法的理论依据是能斯特公式,它 是通过测量电池电动势进行定量分析。
E电池 ISE SCE 液接
那么,ISE(离子选择电极,膜电极)的
电极电位 ISE 是多少?
一、膜电位的产生
1 含义——膜的一侧或两侧与电解质溶液接触 而产生的电位差,它实质上是一种相间电位。
2 产生 膜电位的产生是由于离子在溶液与膜相内
同理,膜对RZ-产生响应时,
膜
k '
RT ZF
ln
外
故对阴、阳离子产生响应时:
膜
k '
RT ZF
ln 外
3 离子选择电极的电极电位
ISE 内参 膜
膜电位和膜电极的电 极电位(ISE的电极 电位)有不同的含义
k RT ln
ZF
(k由膜内界面上的相间 电位、内外膜表面不完 全相同的不对称电位和 内参比电极电位决定)
离子缔合物 (有机相)
由于只有响应离子能通过膜与溶液的界面进行扩散,因此
破坏了两相界面附近电荷分配的均匀性,产生相间电位。
电极的选择性决定于缔合物的稳定性及响应离 子在有机溶剂中的淌度;电极的灵敏度取决于活 性物质(缔合物)在有机相和水相中的分配系数, 分配系数越大,灵敏度越高。
➢流动载体
测定阳离子采用带负电荷的流动载体,测定阴离 子采用带正电荷的流动载体,形成离子缔合物
分析化学电位分析法
分析化学电位分析法分析化学电位分析法是一种基于电位的分析方法,通过测量化学反应中的电位差异,从而快速准确地分析物体的成分、浓度以及其他相关信息。
本文将介绍分析化学电位分析法的原理、应用以及优势。
一、原理分析化学电位分析法是建立在电化学原理的基础上的。
当一个物质在溶液中发生化学反应时,通常会伴随着电子的转移。
这些电子转移会导致电位的变化,因此我们可以通过测量这种电位变化来分析化学反应的过程和特性。
二、应用1. 离子浓度分析:分析化学电位分析法可以快速准确地测量溶液中的离子浓度。
以 pH 测定为例,我们可以通过测量溶液的电位来推导出溶液的酸碱性质,并计算出溶液中的氢离子浓度。
这对于环境监测、水质检测等领域具有重要意义。
2. 金属腐蚀分析:金属在腐蚀过程中也会伴随着电位变化。
通过测量金属电位的变化,我们可以了解金属腐蚀的程度、速率以及影响因素。
这有助于制定合适的防腐措施,延长金属材料的使用寿命。
3. 化学反应研究:在化学反应中,往往会伴随着各种电位变化。
利用分析化学电位分析法,我们可以实时监测化学反应中的电位变化,揭示反应过程中的动力学和热力学信息,为反应条件的优化提供依据。
4. 生物传感器:分析化学电位分析法在生物传感器中也得到了广泛应用。
通过测量生物体内的电位变化,我们可以得到有关生物体状态、代谢活性等信息。
这对于疾病诊断、药物研发等具有重要意义。
三、优势1. 快速:分析化学电位分析法具备快速分析的优势,可以在短时间内得到准确结果。
这对于实时监测、快速检测等领域非常有用。
2. 灵敏:分析化学电位分析法对微弱的电位变化具有较高的灵敏度。
这使得它可以测量低浓度物质或微量物质,并对微小变化做出准确响应。
3. 高准确性:分析化学电位分析法在仪器设备和测量技术方面都非常精确,可以保证分析结果的准确性。
这对于科研、工业生产等领域至关重要。
4. 非破坏性:与一些传统分析方法相比,分析化学电位分析法具有非破坏性的特点。
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
电位分析法、库仑分析法、气相色谱法的方法原理
电位分析法、库仑分析法、气相色谱法的方法原理1、电位分析法的基本原理是用两支电极与待测溶液组成工作电池(原电池),通过测定该工作电池的工作电池的电动势,设法求出待测物质的含量。
组成工作电池的两支电极分别称作指示电极和参比电极。
电位分析法(potentiometricanalysis)是以测量原电池的电动势为基础,根据电动势与溶液中某种离子的活度(或浓度)之间的定量关系(Nernst方程式)来测定待测物质活度或浓度的一种电化学分析法。
它是以待测试液作为化学电池的电解质溶液,于其中插入两支电极,一支是电极电位随试液中待测离子的活度或浓度的变化而变化,用以指示待测离子活度(或浓度)的指示电极(常作负极),另一支是在一定温度下,电极电位基本稳定不变,不随试液中待测离子的活度的变化而变化的参比电极(常作正极),通过测量该电池的电动势来确定待测物质的含量。
2、库仑分析法创立于1940年左右,其理论基础就是法拉第电解定律。
库仑分析法是对试样溶液进行电解,但它不需要称量电极上析出物的质量,而是通过测量电解过程中所消耗的电量,由法拉第电解定律计算出分析结果。
为此,在库仑分析中,必须保证:电极反应专一,电流效率100%,否则,不能应用此定律。
以测量电解过程中被测物质在电极上发生电化学反应所消耗的电量来进行定量分析的一种电化学分析法。
3、气相色谱原理如下:利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同,当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组份就在其中的两相间进行反复多次分配,固定相对各组份的吸附或溶解能力不同,即各组份在色谱柱中的运行速度就不同;经过一定的柱长后,便彼此分离,按顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流讯号经放大后,在记录器上描绘出各组份的色谱峰。
第14章-电位分析法
1. 第一类电极(Electrode of the first kind): (M Mn+) 电极反应: M n ne M 电极电位: E E o M n / M 0.0592lg a n M z 要 求:E0(Mn+/M)> 0,
主要有Cu, Ag, Hg ,Zn,Cd,Pb等
第十四章 电位分析法 Potentiometric analysis
14、1 概述
定义:利用电极电位与浓度的关系测定物质含量的 电化学分析法称为电位分析法。
分类: 直接电位法:测定原电池的电动势或电极电位,利用 Nernst方程直接求出待测物质含量的方法。
电位滴定法:向试液中滴加可与被测物发生氧化还原 反应的试剂,以电极电位的变化来确定滴定终点, 根据滴定试剂的消耗量间接计算待测物含量的方法。
选择性渗透膜或离子交换膜,它至少阻止一种离子从一个液相
扩散至另一液相或与溶液中的离子发生交换。这样将使两相界面 之间电荷分布不均匀——形成双电层——产生电位差——Donnan 电位。 这类扩散具强制性和选择性。
3.膜电位EM、Donnan电位ED和扩散电位Ed 的 定量关系 膜相
溶液(外)
Ed
溶液(内)
a) 制作简单、应用广泛;
b) 使用温度较低(< 80°C)
Hg2Cl2→Hg+HgCl2 c) 当温度改变时,电极电位平衡时间较长; d) Hg(II)可与一些离子产生反应。
3、Ag/AgCl电极
定 义:该参比电极是在银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定 浓度的KCl溶液中即构成 电极组成:Ag AgCl KCl (xmol· -1) L 电极反应:AgCl + e -== Ag + Cl电极电位:EAgCl/Ag = EAgCl/Ag - 0.0592lgaCl-
电化学分析方法之一_电位分析法
(4). 配位滴定:在用EDTA滴定金
属离子时,可采用相应的金属离
子选择性电极和第三类电极作为
指示电极。
E = E 甘 – E玻
E E甘 K玻 0.0592 pH 试 K ' 0.0592 pH 试
膜太薄,易破损,且不能用于 含F- 的溶液;电极阻抗高,须配
用高阻抗的测量仪表。 存在酸差和碱差(或钠差)
2) 晶体膜电极:晶体膜电极的敏
感膜一般为难溶盐加压或拉制成的
薄膜。根据膜的制备方法可分为单 晶膜电极和多晶膜电极两类。
离子选择性电极的电位与溶液中 特定离子活度之间的关系可用能
斯特方程式表示,即:
0.0592 EK lg a n
C E
D G F 检测下限 -lgai
线性范围:图中的直线部分CD
所对应的活度范围。
检测下限:E与lga的关系符合 能斯特方程式的最低离子活度,
叫离子选择性电极的检测下限。
2)选择性系数 Kij 选择性系数表示干扰离子j对待测 离子i的干扰程度。它越大,干扰
变化来确定滴定终点容量的分
析法。
二.电位分析法的理论基础
能斯特方程,即电极电位方程
RT aA aB 0 EE ln c d nF aC aD
a
b
三. 电位分析法中所用的电极 根据电极上是否发生电化学反 应分为两种: 1.基于电子交换反应的电极
2.离子选择性电极
(一)基于电子交换反应的电极
2.第二类电极:由金属及其难溶盐 及与含有难溶盐相同阴离子溶液所组
成的电极,表示为M/MnXm,Xn-,电极
反应为: MnXm + mneˉ= nM + mXn- 电极电位为:
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电位滴定过程中E 值的明显变化
离子选择性电极 Ion-Selective Electrode
The equipment required for direct potentiometric measurement includes an ion-selective electrode (ISE), a reference electrode, and a potential-measuring device. Fig.1 shows a schematic diagram of an electrochemical cell for potentiometric measurement.
The composition of the membrane is designed to yield a potential that is primarily due to the ion of interest. The trick is to find a membrane that will selectively bind the analyte ions, leaving co-ions behind. Membrane materials that process different ion-recognition properties have thus been developed to impart high selectivity.
(一)电位分析法原理
1. 直接电位法基本原理 将金属浸入该金属离子的水溶液中,则 在金属和水溶液之间产生电极电势 :( MnFra bibliotekn/M )
(M
n
RT ln aM n /M ) nF
n
aM 为M n+ 的活度 a M 式中, ,当浓 c 度很小时,活度系数 M 1 ,则:
Information on the composition of a sample is obtained through the potential appearing between two electrodes. Potentiometry is a classical analytical technique with roots before the turn of this century. However, the rapid development of new selective electrodes and more sensitive and stable electronic components over the past 25 years has expanded tremendously the range of analytical applications of potentiometric measurements.
第二章
电位分析法
离子选择性电极和膜电位
Ion Selective Electrode and Membrane Potential
离子选择性电极的性能参数 Parameters of Ion Selective Electrode 直接电位法
Direct Potentiometry
电位滴定法
EK (2.303RT / zi F) log ai
Equation above has been written on the assumption that the electrode responds only to the ion of interest, i.
In practice, no electrode responds exclusively to the ion specified, the actual response of the electrode in a binary mixture of the primary and interfering ions (i and j, respectively) is given by the Nikolskii-Eisenman equation .
By the way, the ISEs sense the activity rather than the concentration of ions in solution. The term “activity” is used to denote the effective concentration of the ion. The difference between concentration and activity arises because of ionic interactions.
Thermodynamic arguments tell us that the potential produced across the membrane corresponds to the free energy difference (Δ G) associated with the gradient of activity of the analyte ions in the outer and inner solutions. Such a potential arises whenever the membrane separates two solutions of different ion activities.
EK (2.303RT / zi F) log (ai kij a
zi / z j j
)
EK (2.303RT / zi F) log ai
Compare to the two equations above,we may……
where kij is the selectivity coefficient, a quantitative measure of the electrode’s ability to discriminate against the interfering ion (For example, a measure of the relative affinity of ions i and j toward the ionselective membrane, if an electrode is 50 times more responsive to i than to j, kij has a value of 0.02, a kij of 1.0 corresponds to a similar response for both ions).
The speed at which this field has developed is a measure of the degree to which potentiometric measurements meet the need of the analytical chemist for rapid, low-cost, and accurate analysis. In this chapter, the principles of direct potentiometric measurements, based on ion-selective electrodes, will be described.
The resulting potential of the ion-selective electrode that reflects the unequal distribution of the analyte ions across the boundary is generally monitored relative to the potential of a reference electrode.(why?) Since the potential of the reference electrode is fixed, the measured cell potential reflects the potential of the ISE, and can thus be related to the activity of the target ion.
Emem and Ej are the potentials generated between the internal-filling /the referencebridge solutions, respectively, and the external sample solution.
( M n / M )
RT ln aM n nF
参比 为参比电极电位。 式中,
因为当温度一定时, 参比 和 ( M
都是常 数,故根据测得的电动势E,可求得离子的 活度 aM n 。
n
/M )
2.电位滴定法基本原理
当采用电位滴定法测定 M n+ 时, 在化学计量点附近(滴定突跃内)时, 一滴滴定剂可使指示电极的电位发生 突变,这将导致测得的电动势E也发生 明显的变化。通过测量不同体积滴定 剂时E值的变化,绘制相应的滴定曲线 (V-E),根据滴定曲线来确定化学计 量点时滴定剂消耗的体积,从而计算 出待测组分的浓度或含量 。
Ion-Selective Electrodes are mainly membrane-based devices, consisting of permselective ion-conducting materials, which separate the sample from the inside of the electrode. On the inside is a filling solution containing the ion of interest at a constant activity. The membrane is usually nonporous, water insoluble, and mechanically stable.