第二章 电位分析法
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《电位分析法》课件
氧传感器
pH传感器
电位分析法可用于制备氧传感器， 用于监测环境中氧气浓度的变化， 以及其他应用领域。
电位分析法可以应用于制备pH传 感器，用于测量溶液的酸碱性和 酸度、碱度的变化。
电位分析法的未来发展和挑战
未来，随着科技的进步，电位分析法可能会更多地与纳米技术、可穿戴设备等领域结合，但也面临着仪器精度、 样品复杂度以及快速化需求等挑战。
食品安全
电位分析法可以用于食品中有害物质的检测， 帮助保障食品安全，支持消费者的信任。
优势
电位分析法具有高灵敏度、非破坏性、快速和 低成本等优点，适用于各种分析需求。
电位分析法和标准溶液，校准电极，并确保实验环境的稳定性。
2
测量电势
将电极浸入待测溶液中，记录电极的电势变化，并根据反应进行必要的计算。
电位分析法的原理和基本概念
电位分析法基于电极与待测物质之间的化学反应，如氧化还原反应。通过测量电极的电势变化，我们可以推断 溶液中的物质浓度、物种的选择性等信息。
电位分析法的应用领域和优势
环境监测
电位分析法可以用于检测水体中的重金属离子、 有机物污染物等，有助于保护环境和人类健康。
药物分析
通过电位分析法，我们可以快速准确地测定药 物中的成分，评估其质量并指导生产过程。
3
分析结果
根据测得的电势和相关计算，得出溶液中物质的浓度或其他性质的分析结果。
电位分析法实验结果的解读和 分析
实验结果的解读和分析是电位分析法的重要环节，它们需要充分考虑反应机 制、电极响应特性和实验条件，以获得可靠的结论和科学的推理。
电位分析法实验案例分享
滴定实验
通过电位分析法进行滴定实验， 可以确认酸碱滴定终点和测定溶 液中特定组分的含量。
第二章 电位分析法
2.303RT E 池 常数 lga nF
在一定实验条件下：
E池与lga呈线性关系。可得出a值。 ——电位分析法的理论依据。
二、电极
1、参比电极： 测量电极电位时，与所研究电极配对
作为电位参比标准的电极。
IUPAC规定，①以标准氢电极（NHE）作为参比电极。并规 定，②氢离子活度为1和氢气压力为1个大气压的标准氢 电极在任何温度下的电极电位为零。表示为：φ NHE=0 实际应用中多以甘汞电极（SCE）代替NHE作为参比电极。 因为，NHE尽管有优点（电位稳定、重现性好），但是 使用不方便；SCE使用方便，且电极电位也较易稳定， 可以方便地换算成以NHE作为参比的电极电位值（氢标 电位）。
第二节 基本原理
一、电极电位
1、什么是电极电位 国际纯化学与应用化学联合会（IUPAC） 规定：电极电位是所研究电极与标准氢电极 （NHE）构成电池的电动势。
电极电位是相对值，测量装置如下：
电位计 V 氢电极 H2
P=1个大气压
盐桥
M2+
Pt aH+ =1mol/L 所测电位值即是M元素的电极电位。
25℃时，甘汞电极（SCE）相对于NHE 的电极电位是0.241v，计作为：
φSCE=+0.241v（25℃）
[例题]以SCE作参比电极分别测得电对Fe3+/Fe2+和Zn2+/Zn的 电极电位值为+0.526v和-1.008v（25℃）换算成以氢标表 示的电极电位值。
Fe3+/Fe2+
解： 已知φFe3+/Fe2+（SCE）=+0.526v φZn2+/ZnE 0.241 NHE
电位分析法
EK
2.303RT nF
lg ai
二、直接电位法测定离子活度（浓度）
的原理和方法
• 25C 时，上式简化为：
•
E=K±0.059lgai
• 式中ai ----为待测离子的活度
•
K-----为与测量条件和测量装置
有关的常数。
• 离子选择性电极作正极时，对阳离子响 应的电极，取正号；对阴离子响应的电 极，取负号。
• 对于pH值已知的标准缓冲溶液S
ES
KS'
2.303RT F
pHS
• 对pH值待测的试液X
EX
KX'
2.303RT F
pHX
（二）溶液pH值的测定方法—pH标度法
• 因为测定条件完全一致，
•则
Ks′=K x′, 两式相减得：
pHX
pHS
EX ES 2.303RT /
F
(2-8)
• 25℃ 时， 式（2-8）可简化为：
加入适当的pH缓冲剂和消除干扰 的掩蔽剂。 • 这种混合溶液称为总离子强度调 节缓冲液（简称TISAB）。
（二）总离子强度调节缓冲液
• 例如，如测 F- 离子所使用的TISAB典型 组成为：
• 1mol/L的NaCl，使溶液保持ol/L的NaAc, 使溶液pH在5左右；
斜率调节钮； • 11-功能选择键； 12-温度补偿钮；13-数字显示窗；14-电极接线座
（四）测量仪器及使用方法
• 图中，参比电极和指示电极的引线端通 过仪器背面电极接线座上相应的接线柱 与仪器连接。
• 接线座上还有调零电位器，用于仪器置 零，方法是：在仪器接通电源后、电极 插入前，若仪器显示不为零，则可通过 此调节钮，使仪器显示为零，调零后应 锁紧此电位器。
第二章电位分析法
Ag-AgCl电极，由一个插入已用AgCl饱 和了的KCl溶液中的Ag电极构成：AgCl(饱 和)，KCl(xF)|Ag电极反应为：
AgCl+e=Ag+Cl-
Ag
C /Alg0.22V2
与甘汞电极相同，其电极电位取决于Cl的浓度。
第四节 离子选择性电极的种类、性能及选择性
离子选择性电极(又称膜电极)。
氢电极电位为：
[H]
2H/H2
0.05lo9g ( mol*1l)
2
PH2 /101325Pa
当[H+] =1mol/l, PH2 = 101325Pa时，
称为标准氢电极。
2H / H2
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”。 习惯上以标准氢电极为负极，以待测电极为
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） 流动载体电极(electrodes with a mobile carrier)
电极反应如下：
Hg2Cl2（S）+2e=2Hg+2Cl-
能斯特公式为：
Hg2C2l
电化学分析电位法
3. Hg(II)可与一些离子发生反应。
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。
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
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
电位分析法
外参比电极‖被测溶液( ai未知)∣ 内充溶液( ai一定)∣ 内参比电极 （敏感膜）
内、外参比电极的电位值固定，且内充溶液中离子的活度 也一定，则电池电动势为：
RT EK ln ai nF
离子选择性电极的类型和结构
1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类
离子选择性电极(又称膜电极)
注意：离子活度系数保持不变时，膜电位才与log ci
呈线性关系。
总离子强度调节缓冲溶液简称TISAB
TISAB的作用：
①保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定； ②维持溶液在适宜的pH范围内，满足离子电极的要求； ③掩蔽干扰离子。 典型组成(测F-)： 1mol/L的NaCl，使溶液保持较大稳定的离子强度； 0.25mol/LHAc和0.75mol/LNaAc, 使溶液pH在5左右； 0.001mol/L的柠檬酸钠, 掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。
公式使用时注意：对阳
离子，△E不变；对阴离子，△E
前加负号或取△E的绝对值。
优点：
(1)无须绘制标准曲线
（仅需一种浓度标液） (2)无需配制或添加 TISAB (3)操作步骤简单、快 速
3、直读法--pH测定原理与方法 ⑴ 直读法：对于被测溶液中
的某种成分能够在仪器上直接读 出其浓度的方法称为直读法。如 在pH计或pNa计上就能测定pH值
影响电位测定准确性的因素
(1) 测量温度：影响主要表现在对电极的标准电极电位、 直线的斜率和离子活度的影响上。 仪器可对前两项进行校正，但多数仅校正斜率。 温度的波动可以使离子活度变化，在测量过程中应尽量 保持温度恒定。 (2) 线性范围和电位平衡时间：一般线性范围在10-1～10-6 mol / L；平衡时间越短越好。测量时可通过搅拌使待测离子 快速扩散到电极敏感膜，以缩短平衡时间。 测量不同浓度试液时，应由低到高测量。
内、外参比电极的电位值固定，且内充溶液中离子的活度 也一定，则电池电动势为：
RT EK ln ai nF
离子选择性电极的类型和结构
1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类
离子选择性电极(又称膜电极)
注意：离子活度系数保持不变时，膜电位才与log ci
呈线性关系。
总离子强度调节缓冲溶液简称TISAB
TISAB的作用：
①保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定； ②维持溶液在适宜的pH范围内，满足离子电极的要求； ③掩蔽干扰离子。 典型组成(测F-)： 1mol/L的NaCl，使溶液保持较大稳定的离子强度； 0.25mol/LHAc和0.75mol/LNaAc, 使溶液pH在5左右； 0.001mol/L的柠檬酸钠, 掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。
公式使用时注意：对阳
离子，△E不变；对阴离子，△E
前加负号或取△E的绝对值。
优点：
(1)无须绘制标准曲线
（仅需一种浓度标液） (2)无需配制或添加 TISAB (3)操作步骤简单、快 速
3、直读法--pH测定原理与方法 ⑴ 直读法：对于被测溶液中
的某种成分能够在仪器上直接读 出其浓度的方法称为直读法。如 在pH计或pNa计上就能测定pH值
影响电位测定准确性的因素
(1) 测量温度：影响主要表现在对电极的标准电极电位、 直线的斜率和离子活度的影响上。 仪器可对前两项进行校正，但多数仅校正斜率。 温度的波动可以使离子活度变化，在测量过程中应尽量 保持温度恒定。 (2) 线性范围和电位平衡时间：一般线性范围在10-1～10-6 mol / L；平衡时间越短越好。测量时可通过搅拌使待测离子 快速扩散到电极敏感膜，以缩短平衡时间。 测量不同浓度试液时，应由低到高测量。
KJ06电位分析法
第二章 电位分析法
一、电位分析法的基本原理
1、电位分析法的理论基础：能斯特方程 即在一定的测量条件下，电极电位与溶液中 待测离子的活度（对于稀溶液即浓度）成定量关 系。
M
25℃时
n
/M
M nБайду номын сангаас / M
2.303RT aM n lg nF aM
M
n
/M
M n / M
（2）金属-金属难溶盐电极
又称第二类电极。它由金属、该金属难溶盐和难溶 盐的阴离子溶液组成。
甘汞电极和银-氯化银电极就属于这类电极。 其电极电位随所在溶液中的难溶盐阴离子活度变化 而变化。例如银-氯化银电极可用来测定氯离子活度。 优点：制作容易、电位稳定、重现性好，因此主要 用做参比电极。
又称零类电极。它是由铂、金等惰性金属（或石墨）插 入含有氧化还原电对（如 Fe3+ /Fe2 + ，Ce4+/Ce2+ （铈），I3 -／I -等）物质的溶液中构成的。 例如：铂片插入含Fe3+ 和Fe2 + 的溶液中组成的电极， 其电极组成表示为：Pt︱Fe3+，Fe2+ 电极反应为 25℃时电极电位为：
可见，这类电极的电位能指示出溶液中氧化态和还原态 离子活度之比。但是，惰性金属本身并不参与电极反应， 它仅提供了交换电子的场所。常用于氧化还原滴定。
自动电位滴定仪是在手动 电位滴定装置的基础上，增 加了一个滴定液的加液控制 器。加液控制器通常为电磁 阀或电磁继电器，安装在滴 定管下端的出液口处，根据 电位差计传送的信号对滴定 液的加入进行控制。 在滴定装置中还包括一个 自动记录仪，也根据电位差 计传送的信号工作，记录滴 定曲线。
一、电位分析法的基本原理
1、电位分析法的理论基础：能斯特方程 即在一定的测量条件下，电极电位与溶液中 待测离子的活度（对于稀溶液即浓度）成定量关 系。
M
25℃时
n
/M
M nБайду номын сангаас / M
2.303RT aM n lg nF aM
M
n
/M
M n / M
（2）金属-金属难溶盐电极
又称第二类电极。它由金属、该金属难溶盐和难溶 盐的阴离子溶液组成。
甘汞电极和银-氯化银电极就属于这类电极。 其电极电位随所在溶液中的难溶盐阴离子活度变化 而变化。例如银-氯化银电极可用来测定氯离子活度。 优点：制作容易、电位稳定、重现性好，因此主要 用做参比电极。
又称零类电极。它是由铂、金等惰性金属（或石墨）插 入含有氧化还原电对（如 Fe3+ /Fe2 + ，Ce4+/Ce2+ （铈），I3 -／I -等）物质的溶液中构成的。 例如：铂片插入含Fe3+ 和Fe2 + 的溶液中组成的电极， 其电极组成表示为：Pt︱Fe3+，Fe2+ 电极反应为 25℃时电极电位为：
可见，这类电极的电位能指示出溶液中氧化态和还原态 离子活度之比。但是，惰性金属本身并不参与电极反应， 它仅提供了交换电子的场所。常用于氧化还原滴定。
自动电位滴定仪是在手动 电位滴定装置的基础上，增 加了一个滴定液的加液控制 器。加液控制器通常为电磁 阀或电磁继电器，安装在滴 定管下端的出液口处，根据 电位差计传送的信号对滴定 液的加入进行控制。 在滴定装置中还包括一个 自动记录仪，也根据电位差 计传送的信号工作，记录滴 定曲线。
电位分析法新PPT课件
1. 使用前必须在水中浸泡; 2. 玻璃电极内阻很高(1.0108 ), 其电极电位
不能用伏特计测定; 3. 玻璃电极存在不对称电位,测未知溶液pH时
必须用缓冲溶液校正; 4. pH在1~9范围内有良好的线性,但是pH >10
时有Na差; pH <1时有酸差
五、其它类型的离子选择性电极
Other Types of Ion Selective Electrode
20世纪70年代，测定卤素的离子选择性电极问世。
现在各种气体电极，酶电极，蛋白质电极有上百种，该 方向成为分析化学家研究的热点问题之一。
离子选择性电极的种类、原理与结构
Type , Principle and Structure of Ion Selective Electrode
离子选择性电极(又称膜电极)
以玻璃电极为正极，饱和甘汞电极为负极，则组成电 池的电动势(pH玻璃电极的电位)与被测试液的pH值符合 下列关系：
E = b + RT/nF lnH+ = b – 0.0592pH b 在一定条件下是个固定值，但是无法通过理论计算求得， 所以应用pH玻璃电极测定某一体系的pH值时，须采用相 对比较的方法。
直接电位法：离子选择性电极法，利用膜电极把被测
离子的活度表现为电极电位。
直接电位法：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。
电位滴定法：测定的是某种参与滴定反应物质总浓度。
一、概 述
Generalization
1. 均相晶膜电极
电极的敏感膜是一种晶体材料，它是由一种单纯 的化合物或几种化合物的均匀混合物(如Ag2S， AgI-Ag2S)制成，主要由测定F-、Cl-、Br-、I-、 Ag+、Cu2+等离子选择性电极，其中F-选择性电 极是最典型的、性能最好，已得到了广泛的应用.
不能用伏特计测定; 3. 玻璃电极存在不对称电位,测未知溶液pH时
必须用缓冲溶液校正; 4. pH在1~9范围内有良好的线性,但是pH >10
时有Na差; pH <1时有酸差
五、其它类型的离子选择性电极
Other Types of Ion Selective Electrode
20世纪70年代，测定卤素的离子选择性电极问世。
现在各种气体电极，酶电极，蛋白质电极有上百种，该 方向成为分析化学家研究的热点问题之一。
离子选择性电极的种类、原理与结构
Type , Principle and Structure of Ion Selective Electrode
离子选择性电极(又称膜电极)
以玻璃电极为正极，饱和甘汞电极为负极，则组成电 池的电动势(pH玻璃电极的电位)与被测试液的pH值符合 下列关系：
E = b + RT/nF lnH+ = b – 0.0592pH b 在一定条件下是个固定值，但是无法通过理论计算求得， 所以应用pH玻璃电极测定某一体系的pH值时，须采用相 对比较的方法。
直接电位法：离子选择性电极法，利用膜电极把被测
离子的活度表现为电极电位。
直接电位法：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。
电位滴定法：测定的是某种参与滴定反应物质总浓度。
一、概 述
Generalization
1. 均相晶膜电极
电极的敏感膜是一种晶体材料，它是由一种单纯 的化合物或几种化合物的均匀混合物(如Ag2S， AgI-Ag2S)制成，主要由测定F-、Cl-、Br-、I-、 Ag+、Cu2+等离子选择性电极，其中F-选择性电 极是最典型的、性能最好，已得到了广泛的应用.
电位分析法的定义、分类和特点
电位分析法的定义、分类和特点1、电位分析法的定义、分类和特点定义：利用测得电极电位与被测物质离子浓度的关系求得被测物质含量的方法叫电位分析法。
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，依据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。
这是二十世纪七十时代初才进展起来的一种应用广泛的快速分析方法。
·电位滴定法――利用指示电极在滴定过程中电位的变化及化学计量点相近电位的突跃来确定滴定尽头的滴定分析方法。
电位滴定法与一般的滴定分析法的根本差别在于确定尽头的方法不同。
特点：应用范围广――可用于很多阴离子、阳离子、有机物离子的测定，尤其是一些其他方法较难测定的碱金属、碱土金属离子、一价阴离子及气体的测定。
由于测定的是离子的活度，所以可以用于化学平衡、动力学、电化学理论的讨论及热力学常数的测定。
·测定速度快，测定的离子浓度范围宽。
·可以制作成传感器，用于工业生产流程或环境监测的自动检测；可以微型化，做成微电极，用于微区、血液、活体、细胞等对象的分析。
2.化学电池化学电池是由两组金属—溶液体系构成的。
每一个化学电池有两个电极。
分别浸入适当的电解质溶液中，用金属导线从外部将两个电极连接起来，同时使两个电解质溶液接触，构成电流通路。
电子通过外电路导线从一个电极流到另一个电极，在溶液中带正负电荷的离子从一个区域移动到另一个区域以输送电荷，*后在金属—溶液界面处发生电极反应，即离子从电极上取得电子或将电子交给电极，发生氧化—还原反应。
假如两个电极浸在同一个电解质溶液中，这样构成的电池称为无液体接界电池；假如两个电极分别浸在用半透膜或烧结玻璃隔开的或用盐桥连接的两种不同的电解质溶液中，这样构成的电池称为有液体接界电池。
用半透膜、烧结玻璃隔开或用盐桥连接两个电解质溶液，是为了避开两种电解质溶液的机械混合，同时又能让离子通过。
电位分析法——精选推荐
第二章电位分析法1．选择题1．玻璃膜电极选择性来源于( D )（A）玻璃膜电极内参比电极组成的不同；（B）玻璃膜电极内参比溶液浓度的不同；(C) 玻璃膜电极内参比溶液组成的不同；(D) 玻璃敏感膜组成不同。
2．氟离子选择性电极的LaF3单晶膜的导电机理是（B）A．电子直接通过LaF3单晶膜B．F－通过LaF3单晶膜的空间点阵进行传导C．F－在LaF3单晶和溶液之间的界面上进行氧化还原反应D．F－通过吸附作用聚集于LaF3单晶表面上3．Ag/AgCl参比电极的电极电位取决于电极内部溶液中的（ B ）A．Ag+活度B．Cl-活度C．AgCl活度D．Ag+和Cl-活度4．电位法中，作为参比电极，其电位应与待测离子的浓度（D ）A．成正比； B. 符合能斯特方程； C. 的对数成正比； D. 无关。
5．饱和甘汞电极内装溶液是（ B ）A．饱和HCl B．饱和KCl C．饱和Hg2Cl2D．水6．pH玻璃电极在使用前，应（ B ）A．用洗液洗涤B．用水浸泡一定时间C．用酒精浸泡二十四小时D．不必任何处理7．氨气敏电极是以0.01mol•L-1氯化铵作为缓冲溶液，指示电极可选用（ D ）A．Ag-AgCl电极B．晶体膜氯电极C．氨电极D．pH玻璃电极8．在电位分析法中，用标准曲线法测定溶液中的离子浓度时，应要求（ A ）A．试样溶液与标准系列溶液离子强度相一致B．试样溶液的离子强度大于标准系列溶液的离子强度C．试样溶液与标准系列溶液中的待测离子的离子活度相一致D．试样溶液与标准系列溶液中的待测离子的离子强度相一致9．用离子选择性电极测定试样中某组分含量时，常加入总离子强度调节缓冲剂(TISAB)，它一般不含有（D）A．中性电解质B．掩蔽剂C．pH缓冲剂D．混合酸10．用离子选择性电极测定离子活度时，与测定的相对误差无关的是（ D ）A．被测离子的价态； B. 电池的电动势的本身是否稳定；C. 温度；D. 搅拌速度。
《电位分析法电位》课件
电位分析法电位的原理和应用
电位的原理
电位分析法电位的产生与电 极和电解质溶液之间的化学 反应有关。它可以通过测量 两个电极之间的差异来了解 电化学系统的特性。
应用范围广泛
电位分析法电位被广泛应用 于环境监测、食品安全、电 池研究等领域。它能够提供 关键的信息，帮助人们更好 地理解和控制各种化学和生 物过程。
《电位分析法电位》PPT 课件
通过本课件，我们将探讨电位分析法电位的定义和背景，电位分析法电位的 原理和应用，以及电位分析法电位测量的步骤和要点。还将介绍电位分析法 电位测量中的常见误差及其解决办法，所需设备和工具，并附带一个电位分 析法电位在工业领域的应用案例。最后对所学内容进行总结和展望。
电位分析法电位的定义和背景
电位分析法电位测量的常见误差及其 解决办法
1 电极偏差
电极本身可能引入误差，可使用标准电极进行校正或采用补偿方法。
2 温度变化
温度变化会影响电位测量，可通过温度补偿或控制温度来减小误差。
3 电解质浓度
电解质浓度会影响电位测量结果，确保溶液浓度恒定或进行浓
电位分析法是一种测量电化学过 程中的电位变化的方法，常用于 分析溶液中的物质浓度、电化学 反应的速率等。
电位
电位是指某一点或物体在电场中 的电势能相对于参考点（通常为 地点）的大小。它是电场力量的 度量，表示电荷在该点处的能量 状态。
背景
电位分析法电位的研究和应用广 泛用于科学研究、工业生产和环 境监测等领域。掌握电位分析法 电位的原理和应用对于推动这些 领域的发展具有重要意义。
腐蚀分析
电位分析法电位可以用于研 究金属材料的腐蚀行为，帮 助工业领域预防和控制腐蚀 现象。
电池研究
通过测量电位，可以评估电 池的性能和效率，指导电池 材料的研发和改进。
电位分析法及应用-PPT
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
例:将钙离子选择电极与饱与甘汞电极插入100、00mL水 样中,用直接电位法测定水样中得Ca2+。25℃时,测得钙离子电 极电位为－0、0619V(对SCE),加入0、0731mol/L得Ca(NO3)2 标准溶液1、00mL,搅拌平衡后,测得钙离子电极电位为－0、 0483 V(对SCE)。试计算原水样中Ca2+得浓度？
(2) ΔE/ΔV - V 曲线法(一级微商法)
如图(b)所示,ΔE/ΔV近似为电 势对滴定剂体积得一阶微商,由电 势改变量与滴定剂体积增量之比 计算之。用ΔE/ΔV对应体积V作图 ,在得到得ΔE/ΔV - V曲线上存在着 极值点,该点对应着E-V曲线中得 拐点。
(3) Δ2E/ΔV 2 - V 曲线法
a、 能使电极产生一定响应; b、 干扰离子与待测离子发生络合或沉淀反应。 加入掩蔽剂消除干扰离子得影响。
(4) 电位测量误差:
E RT C nF C
C nF E 3900 n E% C RT
当电位读数误差为1mV时, 一价离子,相对误差为3、9% 二价离子,相对误差为7、8% 故电位分析多用于测定低价离子。
将离子选择性电极(指示电极)与参比电极插入试液可以组成测 定各种离子活度得电池,电池电动势为:
E
K
2.303RT nF
lg
ai
离子选择性电极作正极时,对阳离子响应得电极,取正号;
(1) 标准曲线法:
对 阴离子响应得电极,取负号。
用测定离子得纯物质配制一系列不同浓度得标准溶液;
用总离子强度调节缓冲剂保持溶液得离子强度相对稳定;分
(1) 测量温度:影响主要表现在对电极得标准电极电位、直 线得斜率与离子活度得影响上。
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二、参比电极
1.甘汞电极 饱和甘汞电极是电位 分析法中最常用的参比电 极。其电位稳定，构造简 单，保存和使用都很方便。
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高职高专“十一五”规划教材 仪器分析
二、参比电极
2.银-氯化银电极（SSE）
银-氯化银电极是由涂镀一 层氯化银的银丝插入到一定浓 度的氯化钾溶液中所构成；
电极反应式为：AgCl+e Ag + Cl AgCl / Ag 0.059lg Cl 25℃时，其电极电位为：
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3.标准加入法
（1）一次标准加入法 加入少量标准溶液后，电池电动势为：
0.059 E2 K lg(cx c) n
0.059 c lg(1 ) 则：E (E2 E1 ) n cx
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二、参比电极
1.甘汞电极
一定温度下，甘汞电极的电位随氯离子浓 度变化而变化，当氯离子浓度一定，电位值 也为恒定值。
甘汞电极的电极电位（25℃）
KCl溶液浓度 0.1mol· L-1
电极电位φ (V)
1mol· L-1 0.2801
饱和 0.2412
0.3337
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一、指示电极
4.离子选择性电极（ISE,亦称膜电极）
该类电极的特点在于有一个选择性的电 极膜，可对待测离子产生选择性的相应。
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一、指示电极
4.离子选择性电极 其电位的形成是基于离 子在膜上的扩散和交换等 作用的结果而来的； 构造上一般包括电极膜、 电极管、内充溶液和内参 比电极四个部分
0.059 ES K lg CS n 0.059 Ex K lg Cx n
两式整理，得到：
nES Ex lg Cx lg CS 0.059
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3.标准加入法
（1）一次标准加入法
对于某一待测试液，其浓度与电池电动 势的关系符合下式： 0.059 E1 K lg cx n 在体积为 V0 的待测溶液中加入一小体积 VS 的 标准溶液，浓度增量为： csVs csVs c V0 Vs V0
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（二）溶液pH的测定
实际测量时采用二次测量法消除公式中 的常数项分别测定标准溶液的电动势和待测 溶液的电动势
①
②
Es=K''+ 0.059pHs
Ex=K''+ 0.059pHx
将①②两式整理后，得：
ES EX pHX pHS 0.059
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（二）离子选择性电极的性能
3. 响应时间
响应时间指的是电极电位达到稳定所需 时间，一般越短越好；
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三、离子选择性电极的定量方法
（三）测定方法
离子选择性电极的膜电位在一定条件下遵 守能斯特方程 0.059 膜 K lg n 常采用标准曲线法，二次测量法和标准加 入法来测待测离子浓度；
§2.2
位 法
玻璃电极 及溶液的 pH测定 离子选择 性电极的 定量方法
溶液pH测定 定量条件 离子选择性 电极的性能 测定方法
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一、基本原理
由参比电极，待 测液，指示电极组 成电池 ；测定这个 电池的电动势，再 根据其电极电位与 待测物质的活（浓） 度间的确定的函数 关系计算出待测物 质的含量。
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二、参比电极
2.银-氯化银电极（SSE）
当温度与氯离子浓度一定时，SSE的电位 值为恒定不变值。 SSE具有结构简单，使用方便，体积可小 型化的特点，常用作内参比电极。
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三、复合电极
复合电极是一种将指示电极和参比电极 组合在一起的电极形式。
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三、离子选择性电极的定量方法
（一）定量条件
1.离子强度
离子活度α为离子浓度C与活度系数γ的 乘积： α=γ·C
为保证测量时活度系数不变，常加入总 离子强度缓冲剂（TISAB）。
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（一）定量条件
2.溶液酸度
层水化凝胶层，水化
凝胶层中的Na+会被
溶液中迁移来的H+所
替代。
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（一）玻璃电极
2.响应机理
当迁移达到平衡时， 内、外膜相界电位的 电位差为整个玻璃电 极的膜电位；
φ膜= φ外- φ内
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（一）玻璃电极
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引言：何为电位分析法？
电位分析法
是利用电极电位
与相应离子浓度
的关系测定物质
含量的方法。
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主要内容
§2.1 指示电极和参比电极
§2.2 直接电位法 §2.3 电位滴定法 §2.4 永停滴定法简介
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一、指示电极
3.零类电极：惰性金属电极 由惰性金属（铂或金）插入含有某氧化 态和还原态电对的溶液中构成。电极本身不 参与反应。 例如：铂丝插入含有Fe2+和Fe3+的溶液中 电极反应：Fe3+ + e Fe2+
Fe 电极电位： 0.059lg Fe
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一、指示电极
2.第二类电极：金属-金属难溶盐电极 金属表面涂有同一种金属的难溶盐，并 插入该难溶盐的阴离子溶液中组成。 例如：银-氯化银电极 电极反应： AgCl + e Ag + Cl电极电位: AgCl/ Ag/ Cl 0.059lg Cl
0.059 0.059 lg K ' lg C n n
温度为25℃时，
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二、参比电极
参比电极是与被测物质无关，电位已知且 稳定，提供测量电位参考的恒电位电极。
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)规 定标准氢（SCE）电极电位在标准状态下为 零，是确定其他电极电位的基准电极，但因 其制作繁琐，实际使用较少。
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（二）离子选择性电极的性能
2. Nernst响应范围、电极斜率及检测 下限 ：
Nerst响应范围指的是离子浓度与电极电 位的关系符合Nerst线性方程的区间。一般为 4～7数量级；
该区间内的理论斜率为2.303RT/nF；
检测下限指的是指能够检测被检离子的 最低浓度。
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二、玻璃电极及溶液的pH测定
（一）玻璃电极
1.构造 它含有一个 由特殊玻璃（SiO2基质中 加入Na2O及少量CaO）烧制 而成的玻璃薄膜，能选择 性的对氢离子产生相应。
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（一）玻璃电极
2.响应机理 玻璃膜与溶液接 触后会表面生成一
复合pH电极由pH玻璃电 极（指示电极）和AgAgCl电极（参比电极） 组成
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§2.2
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。
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直接电位法
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§2.1
指示电极和参比电极
第一类电极
第二类电极
指示电极 电 极
零类电极 离子选择性电极
参比电极
复合电极
甘汞电极
银-氯化银电极
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一、指示电极
1.第一类电极：金属-金属离子电极 由金属插入含有该金属离子的溶液中所 组成的电极叫金属-金属离子电极，简称金 属电极。 例如：银丝插入含有Ag+离子的溶液组 成的Ag电极
2.响应机理
内膜溶液浓度恒定，所以内膜电位也为定 值。因此膜电位的变化只与外膜电位的变化 有关。经推导可得
φGE= K‘+0.059lg[H+]外 =K'-0.059pH外
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（一）玻璃电极
3.性能
（1）电极斜率
S pH
理论上，电极斜率应为59mv/pH 若实际斜率低于52mv/pH就不宜使用
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1.标准曲线法
①配一系列浓度 的标准溶液再分别用 电极测得相应的电动 势；②作图，得标准 曲线；③将待测溶液 测得的电动势代入标 准曲线，读出浓度。
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