第二章电化学分析方法选编

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电化学分析方法简介

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。

电化学分析方法

电化学分析方法

杨航锋化学工程2111506055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。

操作方便,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,在生产、等各个领域有着广泛的应用。

电化学分析法可分为三种类型。

第一种类型是最为主要的一种类型,是利用试样溶液的浓度在某一特定的实验条件下与化学电池中某种电参量的关系来进行定量分析的,这些电参量包括电极电势、电流、电阻、电导、电容以及电量等;第二种类型是通过测定化学电池中某种电参量的突变作为滴定分析的终点指示,所以又称为电容量分析法,如电位滴定法、电导滴定法等;第三种类型是将试样溶液中某个待测组分转入第二相,然后用重量法测定其质量,称为电重量分析法,实际上也就是电解分析法。

习惯上按电化学性质参数之间的关系来划分,可分为:电导分析法、电位分析法、电解与库仑分析法、极谱与伏安分析法等。

1.电位分析法电位分析法是利用电极电位与溶液中待测物质离子的活度(或浓度)的关系进行分析的一种电化学分析法。

Nernst方程式就是表示电极电位与离子的活度(或浓度)的关系式,所以Nernst方程式是电位分析法的理论基础。

电位分析法利用一支指示电极(对待测离子响应的电极)及一支参比电极(常用SCE)构成一个测量电池(是一个原电池)如上图所示。

在溶液平衡体系不发生变化及电池回路零电流条件下,测得电池的电动势(或指示电极的电位)E =φ参比-φ指示由于φ参比不变,φ指示符合Nernst方程式,所以E的大晓取决于待测物质离子的活度(或浓度),从而达到分析的目的。

1.1电位分析法的分类直接电位法――利用专用的指示电极――离子选择性电极,选择性地把待测离子的活度(或浓度)转化为电极电位加以测量,根据Nernst方程式,求出待测离子的活度(或浓度),也称为离子选择电极法。

化学实验中的常见电化学分析方法

化学实验中的常见电化学分析方法

化学实验中的常见电化学分析方法电化学分析是一种常见的化学分析方法,通过应用电化学原理,利用电流、电势、电解质溶液等参数来进行物质的检测和分析。

它能够快速、灵敏地检测出微量物质,并且具有较高的准确性和重现性。

本文将介绍几种在实验室中常见的电化学分析方法。

一、电解电位法电解电位法是最常见的电化学分析方法之一,它通过测量电极在电解质溶液中产生的电位变化来分析物质。

在实验中,通常采用参比电极和工作电极的组合,参比电极用于提供一个标准的电势参考,而工作电极用于与待测物质发生反应。

主要包括极谱法、库仑分析法和电势滴定法等。

1. 极谱法极谱法是通过控制电解质溶液中的电流,测量电极的电势变化来分析物质。

常见的极谱法包括阳极极谱和阴极极谱。

阳极极谱常用于有机化合物的分析,如药物、农药等,而阴极极谱常用于金属、合金等无机物质的分析。

2. 库仑分析法库仑分析法是通过测量电解质溶液中的电流大小和时间,计算出反应物质的含量。

它常用于分析氧化还原反应、电沉积和电解等过程中的物质。

3. 电势滴定法电势滴定法是利用电解电位的变化来进行滴定分析的方法。

它常用于测定银离子、溶氧量、氟离子等物质的含量。

二、电化学传感器法电化学传感器法是基于电化学原理的一种常见的快速检测方法,它通过改变电极电位来检测待测物质。

电化学传感器的结构一般由工作电极、参比电极和引用电极(或对电极)组成。

1. 离子选择电极离子选择电极通过选择性地与某种特定离子发生反应,从而改变电极电位来检测离子的浓度。

常见的离子选择电极包括氢离子选择电极、钠离子选择电极等。

2. 气体传感器气体传感器是使用气敏电极或半导体电极来检测气体成分的一种电化学分析方法。

它广泛应用于环境监测、工业安全等领域,能够快速、灵敏地检测气体的浓度。

三、电化学阻抗法电化学阻抗法是通过测量电化学电路中的阻抗变化来分析物质。

它主要用于表征电极界面的电化学过程,包括界面电容、界面电导、界面电阻等参数。

电化学阻抗法常用于金属腐蚀、电池性能评价、涂层质量检测等领域。

电化学分析法(最全)

电化学分析法(最全)

电化学分析法[日期:2011-06—24] 来源:作者:[字体:大中小] 电化学分析法(electroanalytical chemistry)是根据电化学原理和物质在溶液中的电化学性质及其变化而建立起来的一类分析方法。

这类方法都是将试样溶液以适当的形式作为化学电池的一部分,根据被测组分的电化学性质,通过测量某种电参量来求得分析结果的。

电化学分析法可分为三种类型.第一种类型是最为主要的一种类型,是利用试样溶液的浓度在某一特定的实验条件下与化学电池中某种电参量的关系来进行定量分析的,这些电参量包括电极电势、电流、电阻、电导、电容以及电量等;第二种类型是通过测定化学电池中某种电参量的突变作为滴定分析的终点指示,所以又称为电容量分析法,如电位滴定法、电导滴定法等;第三种类型是将试样溶液中某个待测组分转入第二相,然后用重量法测定其质量,称为电重量分析法,实际上也就是电解分析法。

电化学分析法与其他分析方法相比,所需仪器简单,有很高的灵敏度和准确度,分析速度快,特别是测定过程的电信号,易与计算机联用,可实现自动化或连续分析。

目前,电化学分析方法已成为生产和科研中广泛应用的一种分析手段。

第一节电势分析法电势分析法是一种电化学分析方法,它是利用测定原电池的电动势(即用电势计测定两电极间的电势差),以求得物质含量的分析方法。

电势分析法又可分为直接电势法(potentiometric analysis)和电势滴定法(potentiometric titration)。

直接电势法是根据测量原电池的电动势,直接求出被测物质的浓度.应用最多的是测定溶液的pH。

近些年来,由于离子选择性电极的迅速发展,各种类型的离子选择性电极相继出现,应用它作为指示电极进行电势分析,具有简便、快速和灵敏的特点,特别是它能适用于其它方法难以测定的离子.因此,直接电势法在土壤、食品、水质、环保等方面均得到广泛的应用.电势滴定法是利用电极电势的变化来指示滴定终点的分析方法。

电化学分析法

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。

第二章 电化学分析法1PPT课件

第二章 电化学分析法1PPT课件
F3 e/F2 eF3 e/F2 e0.05V 9 lg a a 1 ((F F 6 2 3 e e ))
特点:电极不参与反应,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。
3.辅助电极或对电极
• 辅助电极与工作电极构成电池,形成通路,提供电子传递的场所。 • 当通过电流很小时,一般由工作电极和参比电极组成电池,当通过电流
很大时,需采用辅助电极、工作电极和参比电极构成三电极系统来测 量. • 在电解分析中,和工作电极一起构成电解池的电极称为对电极;有时 辅助电极也叫对电极
第二章 电化学分析法
2.1 电化学分析法的基本原理 2.2 电极的分类 2.3 离子选择性电极 2.4 电位分析法
2.1 电化学分析法基本原理
一、化学电池:
电化学分析法——根据电化学基本原 理和技术建立起来的分析方法。
研究对象:电能和化学能相互转换。 电化学反应场所:化学电池 分析依据:利用试样中待测组分的组 成和含量与电化学参数的关系,进行定性或 定量分析。
+ 0 .2 8 2 8
+ 0 .2 4 3 8
温度校正,对于SCE,t ℃时的电极电位为:Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25)(V)
3. 第三类电极——惰性金属电极
由惰性金属与含有可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极,也称为零类电极。 电极反应 Fe3+ + e- = Fe2+
ox/Red
0.059lg n
a
ox/c
b
Red/c
式中:Cθ(或aθ):标准浓度(或标准活度)为
1mol·L-1
C/Cθ为相对浓度 a/aθ为相对活度,通常写为C或a

电化学分析法(最全)汇总

电化学分析法(最全)汇总

电化学分析法[日期:2011-06-24] 来源:作者:[字体:大中小] 电化学分析法(electroanalytical chemistry)是根据电化学原理和物质在溶液中的电化学性质及其变化而建立起来的一类分析方法。

这类方法都是将试样溶液以适当的形式作为化学电池的一部分,根据被测组分的电化学性质,通过测量某种电参量来求得分析结果的。

电化学分析法可分为三种类型。

第一种类型是最为主要的一种类型,是利用试样溶液的浓度在某一特定的实验条件下与化学电池中某种电参量的关系来进行定量分析的,这些电参量包括电极电势、电流、电阻、电导、电容以及电量等;第二种类型是通过测定化学电池中某种电参量的突变作为滴定分析的终点指示,所以又称为电容量分析法,如电位滴定法、电导滴定法等;第三种类型是将试样溶液中某个待测组分转入第二相,然后用重量法测定其质量,称为电重量分析法,实际上也就是电解分析法。

电化学分析法与其他分析方法相比,所需仪器简单,有很高的灵敏度和准确度,分析速度快,特别是测定过程的电信号,易与计算机联用,可实现自动化或连续分析。

目前,电化学分析方法已成为生产和科研中广泛应用的一种分析手段。

第一节电势分析法电势分析法是一种电化学分析方法,它是利用测定原电池的电动势(即用电势计测定两电极间的电势差),以求得物质含量的分析方法。

电势分析法又可分为直接电势法(potentiometric analysis)和电势滴定法(potentiometric titration)。

直接电势法是根据测量原电池的电动势,直接求出被测物质的浓度。

应用最多的是测定溶液的pH。

近些年来,由于离子选择性电极的迅速发展,各种类型的离子选择性电极相继出现,应用它作为指示电极进行电势分析,具有简便、快速和灵敏的特点,特别是它能适用于其它方法难以测定的离子。

因此,直接电势法在土壤、食品、水质、环保等方面均得到广泛的应用。

电势滴定法是利用电极电势的变化来指示滴定终点的分析方法。

仪器分析:电化学分析2

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

a1
AgCl / Ag E膜
AgCl / Ag
K’
2.303RT F
K”
2.303RT F
lg
a1
lg
a1

K” 0.059 pH
(25℃)
3、性能

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

2电化学分析导论

2电化学分析导论

电分析方法特点: 1) 分析检测限低;灵敏度高 2) 元素形态分析:如Ce(III)及Ce(IV)分析 3) 产生电信号,可直接测定。仪器简单、便宜; 4) 多数情况可以得到化合物的活度而不只是浓度。如生理学研究 中,Ca2+或K+的活度大小比其浓度大小更有意义; 5) 可得到许多有用的信息:界面电荷转移的化学计量学和速率; 传质速率;吸附或化学吸附特性;化学反应的速率常数和平衡 常数测定等;
B)非液接电池:两电极分别与不同溶液接触。如图所示。
据能量转换方式亦可分为两类: A)原电池(Galvanic or voltaic cell):化学能——电能 B)电解池(Electrolytic cell):电能——化学能
二、 电池表达式 (-) 电极a 溶液(a1) 溶液(a2) 电极b (+) 阳极 E 阴极
• 电极电位的性质: 所有标准电极电位均为还原电位; 电极电位越正,氧化态氧化性越强,越 易发生还原得到电子; 电极电位越负,氧化态氧化性越弱,还 原态易氧化失去电子。
二、Nernst方程式 对于任一电极反应: Ox ne Re d 电极电位为:
aO RT ln zF aR
0.0592 ( aC )c ( aD )d E lg z ( a A )a ( a B )b
0
Hale Waihona Puke 该式称为电池反应的 Nernst方程。其中 E0为所有参加反应的组份都处 于标准状态时的电动势。 当电池反应达到平衡时,E=0,此时
c d ( a ) ( a ) 0 . 0592 0.0592 0 lg C a D b lg K z z ( a A ) ( aB )
2
lg 0.512z i2 [

电化学分析法范文

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。

物理化学中的电化学分析方法

物理化学中的电化学分析方法

物理化学中的电化学分析方法电化学分析是物理化学领域中的一种重要分析方法。

通过电化学分析方法,可以研究物质的电化学特性以及其在化学反应中的电子转移过程。

本文将介绍电化学分析的基本原理和常用技术,并举例说明其在环境监测、食品安全和生物医学等领域的应用。

一、电化学分析的基本原理电化学分析是基于物质在电场作用下发生电化学反应的原理进行的分析方法。

在电化学分析中,通常涉及到两种基本的电化学过程:电解过程和电化学反应过程。

1. 电解过程电解是指在电解质溶液中,通过外加电场的作用,使分子或离子发生氧化还原反应从而转变成其他物质的过程。

电解过程中,正极(阳极)发生氧化反应,负极(阴极)发生还原反应。

2. 电化学反应过程电化学反应是指在电化学系统中,阳极和阴极之间发生的氧化还原反应。

根据离子(阳离子或阴离子)在电场作用下的移动方向,可以将电化学反应分为阳极反应和阴极反应。

二、常用的电化学分析技术电化学分析方法包括电位法、电导法、极谱法、安培法等。

下面将介绍其中几种常用的电化学分析技术。

1. 电位法电位法是根据电极与溶液之间的电势差来分析物质浓度或其他性质的一种方法。

常见的电位法包括电位滴定法、极化曲线法和电势滴定法等。

2. 电导法电导法是通过测量电解质溶液中的电导率来分析其离子浓度的方法。

电导法常用于测定溶液中离子浓度、溶液中的总溶解固体等。

3. 极谱法极谱法是通过测量电极电流与电极电势之间的关系来分析物质浓度或其他性质的方法。

常见的极谱法有线性扫描伏安法、循环伏安法和方波伏安法等。

4. 安培法安培法是通过测量电解质溶液中的电流来分析物质的浓度或其他性质的方法。

安培法广泛应用于电化学储能装置、生物传感器等领域。

三、电化学分析方法在环境监测中的应用电化学分析方法在环境监测中有着广泛的应用。

例如,可以利用极谱法对水中重金属离子的浓度进行测定,进而评价水体的污染程度。

另外,电位法也可以用来分析土壤中的氮、磷等元素的含量,帮助了解土壤的肥力状况。

电化学分析课件2电导分析法

电化学分析课件2电导分析法
介绍数字电导计的特点、工作原 理和常见型号。
便携式电导计
介绍便携式电导计的优点、适用 场景和常见品牌。
台式电导计
介绍台式电导计的特点、适用范 围和常见型号。
电导分析法的适用范围和应用示例
环境分析
指出电导分析法在水质监测、污染检测等环境 分析方面的应用。
药物质量控制
阐述电导分析法在药物质量控制和药物配方中 的应用价值。
电化学分析课件2电导分 析法
电导分析法用于测定溶液中电解质的浓度和电导率。本节课将介绍电导分析 法的原理、操作流程、仪器设备以及适用范围和应用示例。
电导导性是衡量溶液中电解质浓度的重要指标。
2 电解质
阐述电解质对电流传导的作用以及不同电解质的导电性能。
3 测量方法
食品检测
介绍电导分析法在食品中常见离子的定量分析 中的应用。
工业应用
指出电导分析法在金属腐蚀、化工制品等工业 领域的重要作用。
电导分析法的优缺点以及与其他分析方法 的比较
1 优点
概述电导分析法快速、简 便的特点,与其他分析方 法相比的优势。
2 缺点
描述电导分析法可能遇到 的问题和限制性。
3 与其他分析方法的比
介绍如何利用电导计测量溶液的电导率,并计算出电解质浓度。
电导分析法的步骤和操作流程
1
溶液制备
详细说明如何准备样品溶液,包括稀释
仪器设置
2
和调整 pH 值。
指导设置电导计的参数,如温度、单位
和电导度范围。
3
测量操作
解释如何进行电导测量和记录测量结果。
电导分析法的仪器设备和常用电导计的介绍
数字电导计

比较电导分析法与其他常 见分析方法(如光谱法、 色谱法)之间的优劣势。

电化学分析技术之二----极谱分析法

电化学分析技术之二----极谱分析法
其中CsCd2+为Cd2+在滴汞表面的浓 度
残余电流①-②:
未达分解电压U,随外加电压U的增加,只有一微小电流通过电 解池;U外继续增加,达到Cd(II)的分解电压,电流略有上升
扩散电流②-④:阴极表面存在的扩散反应
扩散反应(浓差极化):本体溶液中金属离子向电极表面迁移, 使得阴极表面的金属离子浓度升高 由于浓差极化,滴汞表面浓度cs低于溶液本体浓度c,电极表面 形成扩散层. 理论和实验都证明:电解电流i与离子扩散速度成正 比,而扩散速度又与浓度差(c-cs)成正比,与扩散层厚度δ 成反比 即:
6 极谱分析的特点 (1)滴汞和周围的溶液始终保持新鲜,使电极表面 不断更新──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,汞滴面积的变化使电流 呈快速锯齿性变化 (2)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) (3)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 (4)汞易纯化,但有毒,易堵塞毛细管
h cV s s c x HV ( x V h V s) x
经典直流极谱局限性: 1)用汞量及时间:经典极谱获得一个极谱图需汞数百 滴,而且施加的电压速度缓慢,约200mV/min。可见, 经典极谱法既费汞又费时间 2)分辨率:经典直流极谱波呈台阶形,当两物质电位 差小于200mV时两峰重叠,使峰高或半峰宽无法测量, 因此分辨率差 3)灵敏度:经典极谱的充电电流大小与由浓度为10-5M 的物质(亦可称去极剂)产生的电解电流相当,因此灵敏 度低。设法减小充电电流,增加信噪比是提高灵敏度的 重要途径 4) iR 降:在经典极谱法中,常使用两支电极,当溶液 iR 降增加时,会造成半波电位位移以及波形变差

第二章 电化学分析

第二章 电化学分析
27
The glass electrode
properties
Can be used in the presence of strong oxidants and reductants (可在强氧化剂和强还原剂存在下使用 可在强氧化剂和强还原剂存在下使用) 可在强氧化剂和强还原剂存在下使用 Can be used in viscous media 可用于粘稠介质) (可用于粘稠介质 可用于粘稠介质 Can be used in the presence of proteins (可在蛋白质存在下使用 可在蛋白质存在下使用) 可在蛋白质存在下使用
2
Potentiometry(电位法) Potentiometry(电位法)
基本概念
电位分析法 利用电极电位和溶液活度或浓度之间 的关系来测定被测物质活度或浓度的一种 电化学分析法。 电化学分析法。 以测量电动势为基础。 以测量电动势为基础。
3
Potentiometry(电位法) Potentiometry(电位法) 分类
+
Reference electrode
+
Solution Cell
9
Fundamentals of potentiometry
M M n+ reference electrode
Liquid junction potential
E = (+) - (-) + L E = (+) - (-)
19
Indicator and ion selective electrodes Electrode of the second kind Silver – silver chloride electrode --- coating a silver wire with silver choloride AgCl(s)+ e Ag(s)+Cl = ° AgCl / Ag + (RT/nF) ln (1/ αCl-) = ° AgCl / Ag - 0.059 lg αCl20

第二章 电化学分析法导论 第二节 化学电池与电极电位

第二章 电化学分析法导论 第二节 化学电池与电极电位

M m
Mm+ 十n e- = M(m-n)+

M(m -n )
θ
M m M(m -n ) -
RT a (M m ) ln nF a(M ( m n ) )
如:Pt| Fe3+(a1) |

15:36:24
Fe3
Fe2+(a2)

Fe2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
θ
Fe3 Fe2
a(Fe3 ) 0.05916lg a(Fe2 )
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。
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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
电位差:+0.799 V; 银电极的标准电极电位:+0.799 V。 在298.15 K 时,以水为溶剂,当氧化态和还原态的活度等 于1 时的电极电位称为:标准电极电位。
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四、电极与电极分类
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/LAg-AgCl 电极 KCl 浓度 电极电位(V) 0.1 mol / L +0.2880 标准 Ag-AgCl 电极 1.0 mol / L +0.2223 饱和 Ag-AgCl 电极 饱和溶液 +0.2000
温度校正,(标准Ag-AgCl电极),t ℃时的电极电位为: Et= 0.2223- 6×10-4(t-25) (V)

第2章-电化学分析概论(1-2)

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 ]
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应用: •溶液组成的定量分析; •化学平衡常数测定; •化学反应机理; •化学工业生产流程中的监测与自动控制; •环境监测与环境信息实时发布; •生物与药物分析; •活体分析与监测。
2.2 电位法 2.2.1 电位法的基本原理
在零电流条件下测定两电极间的电位差(电池电动 势),利用指示电极的电极电位与待测组分浓度之间 的关系(Nernst方程),来测量溶液中待测组分的浓度。
实际分解电压:实际开始发生电解反应时的电压
电解Cu2+溶液的电流-电压曲线
i/A
a' a
理论计算曲线 实验曲线
理论分解电压
0
U
U
d'
d
实际分解电 压
U/V
电解方程式: U iR




理论分解电压小于实际分解电压的原因是由于超电位的存在
2.3.1 电重量法 1. 恒电流电解分析法 定义:在恒定的电流下进行电解,称量求得电极上 析出物质的质量进行分析测定的电重量法
RT nF
ln
a阳离子


K

RT nF
ln
a阴离子
当待测离子i与干扰离子j共存时,膜电位为:


K

RT nF
ln
ai

Ki, j
aj
ni n j

Ki, j

ai aj
电极的选择性系数
Ki, j 越小,电极选择性好,误差越小。
ni
相对误差:
RE

Ki, j

a
m j
解:a) 各离子在阴极的析出电位
Ag+的析出电位:
Ag
Ag / Ag
0.0592lgc Ag
0.74 V
Cu2+的析出电位: 0.0592lgc 0.34 V
Cu
Cu 2 / Cu
2
Cu 2
所以Ag+先析出
Cu
Ag
b) Ag+ 完全析出时的外加电压
H 2O
H 3O
玻璃电极的应用:pH、Na+、K+、Li+、Ag+等
3. 多相晶膜电极 电活性物质+惰性基体(PVC)= 敏感膜
4. 流动载体电极 组成:由含有离子交换剂的憎水性多孔膜、含有离子 交换剂的有机相、内参比溶液和参比电极 敏感膜:液体 活性物质:不溶于水但含亲水基团、且能与被测离子 生成络合物或缔合物的物质
H+G + M+ = M+ G+ H+
平衡常数:
K

aH

a M
G
aH G

a M

aH K aM
aH G
aM G
硅胶表面点位总数a0:
a0 aM G aH G
a a a M Gl
0
H Gl
aH

K

a M

aH G a0 aH G
j
ai
例1. 用pNa玻璃膜电极(KNa,K 0.001)测定pNa=3的试液 时,如试液中含有pK=2的K+,则产生的相对误差是多少?
解:
RE

K Na ,K

a K

100%
aNa

0.001102 103
100%

1%
2. 线性范围和检出限


0

2.303RT nF
2.2.2离子选择电极
1. 定义 电极电位与相应离子的活度符合能斯特方程, 对待测离子具有选择性的电化学传感器
2. 分类 原电极
均相膜电极(氟电极) 晶体膜电极
非均相膜电极
刚性基质电极
玻璃电极
敏感膜 特性
非晶体电极 流动载体电极
气敏电极 敏化电极
酶敏电极
阳性液膜电极 阴性液膜电极 中性载体电极
2.2.晶体膜电极
化学计量点前:Cl-过量
c
c Ag
化学计量点: Cl Ag K 1/2 sp
化学计量点后:Ag+过量
c Cl t
用Cl-电极或Ag+电极指示电位的变化,指示终点
(2)电位滴定终点的确定方法
绘制E-V曲线
AgNO3滴定Cl-
E-V曲线
E
V0
V
Ag+电极指示终点 一阶导数

c xV0
csVs
cx V0 Vs
cx

cs


Vs V0
Vs


10
E s

V0 V0 Vs
1

大浓度、小体积,V0>>Vs
cx

cs
Vs V0
10
E s
11
2. 电位滴定法 (1)原理
用Ag+滴定Cl-
Ag Cl AgCl
恒电流电解法的装置: 电解电流:2~5 A 特点:仪器装置简单,测定速度快,
但选择性差
2. 控制阴极电位电解分析 定义:控制工作电极电位为一恒定值的条件下进行 电解的分析方法
特点:选择性高,速度缓慢
电解液中A和B两种金属离子的电流-电压曲线
i/A
AB
ab
E/V
例:0.1mol/L的H2SO4介质中电解0.1mol/LCuSO4溶液
当Ag+的浓度比原浓度低5个数量级时,电解沉淀完全。
Ag的阴极电位为: 0.0592 lg106 0.44 V
O2
O2/H2O
4
O2 H
当铜和氧构成原电池时:
Pt O 101325Pa,H 0.2mol L1 ,Cu 2 0.1mol L1 Cu 2
其电动势为:E 0.3081.189 0.881 V
c
a
Cu
O
例:含有1mol/LCu2+-0.1mol/L Ag+的混合液,以Pt为 电极进行电解,哪种离子先析出? 能否完全分离?
当 aH 低时:受 aM 影响大
相对误差
RE K aM aH
玻璃电极: pH 1-9:正常响应
pH > 9: a 小 a 大
H
M
pH < 1:测得pH偏高
钠差 酸差
酸差的产生:
pH<1时, a 大 H
a小 H 2O
H+以H3O+传递,
a 小 导致 a 比实际值小,测得的pH偏高
阳离子向外扩散以补偿溶出的离子而产生 膜电位:相界电位+扩散电位
玻璃膜电位 玻璃电极放入待测溶液, 平衡后: H+溶液= H+硅胶

RT a k ln 2

1F
a'
2

k

RT
ln
a 1

2F
a'
1
a1、a2分别表示外部试液和电极内参比溶液的H+活度;
a’1、a’2分别表示玻璃膜外、内水合硅胶层表面的H+活度;
E/V
E

b
2.303RT F
lg
c Ag
二阶导数
V0
V
V0
V
3. 电位滴定法的应用和指示电极的选择 1. 酸碱滴定 指示电极:pH玻璃电极 2. 氧化还原滴定 指示电极:铂电极 3. 沉淀滴定法
4. 络合滴定法 其它离子:PM电极(杯汞电极)
2.3 电重量法与库伦法
电重量法:又称电解法,以电子为沉淀剂的重量分析法
a H

Gl


a0

a H

aH

K

a M

0
0

0.0592lg
a H

a H

Gl

0
0
0.0592lg
a H


K

a M

a0
对于给定电极,a0为定值
电极选择性系数
0

' 0
0.0592lg
aH

Ka M

当K一定时:a 大,干扰大 M
lg
ai
阳离子为+;阴离子为-
E
A 阳离子
D CB
阴离子
能斯特响应范围
lgai
检测下限:两直线交点对应ai
E
18 mV n
3. 响应时间
Pa Pa
i
i
Pa
定义:从参比电极与离子选择性电极一起接触到试液
起直到电极电位达到稳定值的95%所需要的时间。
2.2.4 电位分析方法
1. 直接电位法 (1)pH测定
第2章 电化学分析法导论 2.1 概述
定义: 应用电化学的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方法。
测定对象: 溶液中电流、电位、电导、电荷量等物理量
特点: 灵敏度和准确度高,选择性好;仪器装置简单,操作 方便;可测物质范围广,线性范围宽。
分类: 电导法、电位法、电重量(电解法)、库伦法、 伏安法、极谱法。
阴极反应 Cu 2 2e Cu
阳极反应 2H O 4H O 4e
2
2
电极总反应 2Cu 2 2H O 2Cu O 4H
2
2
阴极电位
0.0592lgCu2 0.308 V
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