电势分析法ppt
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无机及分析化学第十一章 电势分析法
二、参比电极
Ag/AgCl电极: A g (l) A g C l(s) C l (a Cl )
A g C l(s) e A g (s) C l
0 .0 5 9 2 lg a C l 0 .1 9 4 V (2 9 8 K ))
第十一章第一节
导线 电极帽 加液口 饱和KCl溶液 Ag/AgCl
第二类电极——金属金属难溶盐电极:M MXn
M 这X n 类 电n e 极主M 要有 n AX g /AgX 电极M n 、/M 甘 汞0 .0 电n 5 9 极2 l 等g K 。s p ( a (M X ) X nn )
三、指示电极
第十一章第一节
第三类电极——氧化还原电极
差。
膜电势=膜外相间电势-膜内相间电势
电极管
内参比电极 内参比溶液 敏感膜
三、指示电极
第十一章第一节
M
外内k1
0.0n592lgaaM M外 外液 膜k2
0.0n592lgaaM M内 内液 膜
(k1 k2)0.0n592lgaaM M内 外液 液
k
0.0592 n lgaM外
阳离子取“+” 阴离子取“–”
若化学电池为: () 参比电极 待测溶液(ai) 指示电极 (+) 则 EKSlgai
一、电势分析法的基本原理
第十一章第一节
2. 电势滴定法的测量原理
电势滴定法就是以指示电极的电势突变(或电池电 动势的突变)来指示滴定终点的滴定分析法。
(2)导电性(尽管很小):通常以荷电离子的在膜内 的迁移形式传导;
(3)高选择性:膜或膜内的物质能选择性地和待测离 子“结合”。通常的“结合”方式有:离子交换、结晶 、络合。
电势分析法
2
二、电势分析法的测量原理
1. 测量原理
遵循Nernst 公式
RT ln aM n nF
2.测量方法
设计一个原电池,通过测定原电池的电 动势求被测物质的含量
3
参比电极:一定条件下电极电势恒定的 电极 指示电极:电极电势随溶液中待测离子 活度变化而变化的电极
原电池为:
参比电极 || Mn+ |M
21
pH玻璃电极测定pH值的优点
选择性高,不受溶液中氧化剂、还原 剂的影响 能在有色的、浑浊的或胶体溶液中使 用 操作简便,不污染溶液
22
pH玻璃电极测定pH值的缺点
电阻很高,达数百兆Ω ,必须辅以电 子放大装臵,且电阻随温度变化,所 以只在5~60℃ 使用; 在测定酸度过高(pH <1),或碱度过 高( pH>9)的溶液时,其电势响应偏 离理想曲线,产生误差。
19
④测定时,在玻璃膜两边建立两个界面双 电层,产生两个相间电势
膜电势主要由两个相间电势的差值决 定,其大小与试液中的aH+有关,符 合Nernst公式
膜
298K时,
RT K ln aH F
φ膜=K+0.059 lg aH+=K-0.059pH
20
pH玻璃电极的电极电势为:
φ玻璃电极= φAgCl /Ag+φ膜 =K´-0.059pH
23
第十四章 电势分析法
14-1 概 述
一、电势分析法的定义及特点 1. 定义
以测定电池电动势或电池电动势的变化 为基础的分析方法。属于仪器分析法
2. 分类
直接电势法
电势滴定法
1
3. 特点
①仪器结构简单,操作简便
② 分析速度快,灵敏度高
电动势法.ppt
二、求化学反应的rSm
rGm T
p
rSm
(zFE) T
p
r Sm
r SmБайду номын сангаас
zF
E T
p
说明: (1) 如何做:
T1, T2, T3, …… E1, E2, E3, ……
E T p
(2) 对大多数不含气体电极的电池,E~T多呈直
线,所以
E T
p
的准确度可以测得很高。
作业:4,10 (1) (3) (5) (7), 13, 19
阅读:A. 11.4 12.2 12.3
§9-5 浓差电池和液接电势
Pt| O2(pθ) |HCl(aq1)| HCl(aq2) | O2(pθ) |Pt E测=E计+El (代数和)
二、液接电势的产生与计算
➢ El的产生
b1 < b2
b bθ
∴ a+(aq1) = a-(aq1)
a+(aq2) = a-(aq2)
Gm
R T (t
t ) ln
b
bθ
b bθ
阴 阳
FEl
RT(t
t )
ln
b 阴 b 阳
( Gm FEl )
El
(t
t
)
RT F
ln
b 阳 b 阴
(1) 适用于1-1价型的同种电解质的不同溶液。
(2) 对非1-1价型的同种电解质的不同溶液,可证明
t+ mol H+, aq1→aq2: t- mol Cl-, aq2→aq1:
t+ H+ (aq1) → t+ H+ (aq2) t- Cl- (aq2) → t- Cl- (aq1)
电势(位)分析法
液中H+离子活度不同,在两
相界面上因H+离子扩散迁移
而建立起相间电位。
第九章 仪器分析法选介
20
若待测液H+ 离子活度
较大,溶液中H+ 向玻璃
内
膜外表面水化层扩散,在
玻璃膜外表面和溶液界面
形成双电层,产生相间电
位。
同理,在玻璃内表面也 形成相应的相电位。
在膜两侧形成了膜电位:
膜 = 试 - 内
膜电位:等于外表面相间电位减内表面 相间电位
第九章 仪器分析法选介
22
玻璃电极膜电位间的关系
通常玻璃膜内、外表面结构及相关因素完全一致,
玻璃膜内、 外表面相间电位的代数和 膜相 为:
因玻璃泡内装溶膜相液的RHFT+离ln子活HH,,度试内是固定的,则:
膜相
忽略扩散电位,
膜相K可看 成RF整T 个ln玻璃H膜,试的膜电位
膜
。
2021/4/16
φ指示 ~ lna待测
2021/4/16
第九章 仪器分析法选介
5
(一)金属基指示电极的特点
以金属得失电子为基础的半电池反应来指示相 应离子活度。金属基指示电极可以分成3类。
基于金属与其离子所组成的电极。
例:将一根银丝插入Ag+ 离子溶液所构成银的指示电 极,能响应溶液中Ag+ 离子活度:
Ag e Ag
2021/4/16
第九章 仪器分析法选介
25
玻璃电极的改性
改变玻璃膜的成分,可改变玻璃电极测定的 选择性,成为测定其它阳离子的选择性电极。 如,将玻璃膜的成分改为:Na2O,11 %, Al2O3,18 %, SiO2,71 %,即可将玻璃电 极改性为测定钠的选择性电极。
8电势分析法
2
将金属M插入含有其离子 的水溶液,即组成 即组成M 将金属 插入含有其离子Mn+的水溶液 即组成 n+/M电 插入含有其离子 电 指示电极),其电极电势为 指示电极 其电极电势为: 极(指示电极 其电极电势为 2.303RT n+ θ n+ ϕ (M / M ) = ϕ (M / M ) + lg{a ( M n + ) / cθ } nF 若将另一电极电势与a(Mn+)无关的电极 称为参比电极 无关的电极(称为参比电极) 若将另一电极电势与 无关的电极 称为参比电极 也插入此溶液中,则组成一原电池 称为工作电池 则组成一原电池(称为工作电池): 也插入此溶液中 则组成一原电池 称为工作电池 : MlMn+‖参比电极
10
8.2.1 pH玻璃膜电极 pH玻璃膜电极
pH玻璃膜电极是最早研制的离子选择电极,其电极 玻璃膜电极是最早研制的离子选择电极, 玻璃膜电极是最早研制的离子选择电极 电势与待测液pH呈良好的线性关系 呈良好的线性关系, 电势与待测液 呈良好的线性关系,且不受溶液中 氧化、还原性物质干扰,平衡时间短,操作简便,是 氧化、还原性物质干扰,平衡时间短,操作简便 是 目前最重要的H 指示电极。 目前最重要的 +指示电极。 pH玻璃电极结构如图 玻璃电极结构如图8—2所示 178)。 所示(P 。 玻璃电极结构如图 所示
2.303RT ϕ (2 / Hg ) − lg{a(Cl − ) / cθ } F
θ
商品甘汞参比电极见书上P 其中KCl溶液既是 商品甘汞参比电极见书上 176图8-1.其中 其中 溶液既是 电极组成,又起盐桥作用 使用极为方便. 又起盐桥作用,使用极为方便 电极组成 又起盐桥作用 使用极为方便 8
分析化学-电势分析法
=
常数
RT ±
ln
a(i , 外)
若為pH 玻璃
ZF
電極, 此為H+
或
=
常数
2.303RT ±
lg
a(i , 外)
ZF
對於 H+,Z = 1
或
=
常数
2.303RT ±
lg
a(i
, 外)
ZF
對陽離子, 用“ + ”號;
對陰離子用“ - ”號; Z 是離子的電荷數;
不同的電極常數值不同。
常用“S”表示,称为“电极的斜率”
因為電勢滴定法是利用測得的電勢作滴 定曲線, 由滴定曲線得終點時滴定劑用 量。用同一電極測定, 所得的滴定劑用量 不變。
④回應時間 response time (自學) ⑤穩定性、重現性、電極壽命(自學)
9.2 直接電勢法 direct potentiometry 9.2.1 pH 的測定 測定時電池組成為:
膜 = 常数
+
RT F
ln
a(H +
, 外)
表明膜電勢與試液 H+ 活度(或 pH) 成線性關係。
擴散電勢 diffusion overpotential
因內、外膠層的 H+ 和幹玻璃層的 Na+ 相互向對方擴散,擴散速度不等造成 電荷分離而產生的電勢差。
由於內、外膠層相同, 兩個擴散電勢數值相等而符號相反, 淨擴散電勢為零。
+
內參比液++
a(H+,
內)
+ +
+
-
內水化 膠層
10-4 mm
幹玻璃層 0.1 mm
电势ppt课件
(L1)
P1
L2
( L2)((P P21))E dl
(L2)
Edl 0 — 静电场的环路定理
L
6
11.2 电势差 电势
一. 电势差(electric potential difference)
由((PP12))Edl与路径无 可引关 入电,势差的概念。
定义P1对P2的电势差:
12((P P 12))E dl
2
Hale Waihona Puke 2S1 E 2q4r2
dV
1 2
0E2
dV
令
we dV
电场能量密度 we ddW V 120E2
以上we的表示式也适用于静电场的一般情2况9 。
在电场存在的空间V中,静电场能(静电能):
WV wedVV 1 20E2dV
在静电学中,上式和 W
1 2
q
dq
是等价的。
例如,对均匀带电球壳的电场能W:
§11.7 电荷系的静电能
§11.8 静电场的能量
附:真空中静电场小结提纲
2
§11.1 静电场的保守性
(The conservatism of electrostatic field)
一. 静电力作功的特点
移动 实验点电荷qo ,电场力作功:
P2
( P2 )
( P2 )
A12 q0 E d l q0 E d l
推广至一般点电荷系:W互
1 2
qii
i
i — 除 qi 外,其余点电荷在 qi 所在处的电2势5
二. 连续带电体的静电能(自能)
静电能W:把电荷无限分割,并分散到相距无 穷远时,电场力作的功。
• 只有一个带电体:
测定电源电动势和内阻(共20张PPT)
(1)图甲中将定值电阻R1和电流表G 串联,相当于把电流表G改装成了
一个量程为__________V的电压表。
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,并
记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I。
图8
(3)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则1/I和1/R的关系式为
_______________。(用题中字母表示)
U/V
11.8 10.6
I/A
0.51 0.44
(4)请判断,从第1次实验到第2次实验,滑动变阻器滑动触头向 ________(填“右”或“左”)滑。
解析 (1)多用电表测电压,电流应从红表笔流进,故红表笔应接电池板的正极。 (2)从表中数据来看,量程应选择 0~15 V,开关要控制整个电路,故应选线②。 (3)由路端电压与电流的关系可知,表 1 数据符合实际。 (4)滑动变阻器连入电路中的电阻越小,电压表的示数越小,电路中电流越大, 故从第一次实验到第二次实验,滑动变阻器的滑动触头向左移动。 答案 (1)正 (2)② (3)表 1 (4)左
U/V
1.5
*
1.0
*
*
0.5
*
*
短路电 流I短
0
*
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 I/A
甲
U/V
1.5
非短路电流
1.4
1.3
纵 坐 标 1.2
可 以 不 1.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 I/A
从0开始
乙
二、用电流表、电阻箱测电源的电动势和内阻
实验原理 实验电路
数据处理 (1)图象法
误差来源
E=IR+Ir
1I =E1 ·R+Er
(2)计算法 E=I1R1+I1r E=I2R2+I2r
《电势分析法》课件
《电势分析法》ppt课 件
目 录
• 电势分析法概述 • 电势分析法的基本步骤 • 电势分析法的优缺点 • 电势分析法的实际应用案例 • 电势分析法的未来发展与展望
电势分析法概述
01
电势分析法的定义
总结词
电势分析法是一种通过测量电势来研究物质性质的分析方法 。
详细描述
电势分析法是一种电化学分析方法,通过测量电极电势或系 统电势差来研究物质的性质、组成和浓度。该方法基于原电 池反应原理,通过测量电极电势的变化来推算被测物质的浓 度或性质。
案例二:电磁场分析中的应用
总结词
电势分析法在电磁场分析中用于求解静电场和交变电磁场问题。
详细描述
在电磁场分析中,电势分析法常用于求解静电场问题,如电容器、电感器等电子元件的电势分布和电荷分布。此 外,在分析交变电磁场问题时,电势分析法也可以用来计算电磁波的传播和散射特性。
案例三:生物医学工程中的应用
要点一
总结词
电势分析法广泛应用于环境监测、生物医学、工业生产等 领域。
要点二
详细描述
在环境监测中,电势分析法可用于测定水体中的重金属离 子、有机污染物等有害物质的浓度。在生物医学领域,电 势分析法可用于研究生物分子间的相互作用以及药物分子 的药效。在工业生产中,电势分析法可用于控制产品质量 和生产过程中的物质浓度,提高生产效率和产品质量。此 外,电势分析法还可用于地质学、农业等领域的研究和监 测。
电势分析法与其他方法的比较
与滴定法的比较
与色谱法的比较
电势分析法与滴定法相比具有更高的 精度和灵敏度,同时避免了滴定过程 中的颜色变化和终点判断等人为因素 造成的误差。
电势分析法与色谱法相比具有更快的 分析速度和更高的灵敏度,同时避免 了色谱法中样品分离的耗时和复杂过 程。
目 录
• 电势分析法概述 • 电势分析法的基本步骤 • 电势分析法的优缺点 • 电势分析法的实际应用案例 • 电势分析法的未来发展与展望
电势分析法概述
01
电势分析法的定义
总结词
电势分析法是一种通过测量电势来研究物质性质的分析方法 。
详细描述
电势分析法是一种电化学分析方法,通过测量电极电势或系 统电势差来研究物质的性质、组成和浓度。该方法基于原电 池反应原理,通过测量电极电势的变化来推算被测物质的浓 度或性质。
案例二:电磁场分析中的应用
总结词
电势分析法在电磁场分析中用于求解静电场和交变电磁场问题。
详细描述
在电磁场分析中,电势分析法常用于求解静电场问题,如电容器、电感器等电子元件的电势分布和电荷分布。此 外,在分析交变电磁场问题时,电势分析法也可以用来计算电磁波的传播和散射特性。
案例三:生物医学工程中的应用
要点一
总结词
电势分析法广泛应用于环境监测、生物医学、工业生产等 领域。
要点二
详细描述
在环境监测中,电势分析法可用于测定水体中的重金属离 子、有机污染物等有害物质的浓度。在生物医学领域,电 势分析法可用于研究生物分子间的相互作用以及药物分子 的药效。在工业生产中,电势分析法可用于控制产品质量 和生产过程中的物质浓度,提高生产效率和产品质量。此 外,电势分析法还可用于地质学、农业等领域的研究和监 测。
电势分析法与其他方法的比较
与滴定法的比较
与色谱法的比较
电势分析法与滴定法相比具有更高的 精度和灵敏度,同时避免了滴定过程 中的颜色变化和终点判断等人为因素 造成的误差。
电势分析法与色谱法相比具有更快的 分析速度和更高的灵敏度,同时避免 了色谱法中样品分离的耗时和复杂过 程。
电势讲解课件
Q , rR 4 0R
Q , rR 4 0r
等势体
与电量集中在球心的点 电荷的电势分布相同
(2) 图示
0R
r
例3 计算电量为 Q 的带电球面球心的电势
目的:由电势叠加原理求电势的方法
解:在球面上任取一电荷元 dq
Q
则电荷元在球心的电势为
dq R
d dq
o
4 0R
由电势叠加原理:球面上电荷在球心的总电势
3.1 静电场的保守性
一.静电场力所做的功
1. 点电荷的电场
dA
q0E dl
qq0
4 0r3
r dl
B dr dl E
rB
r
r dl rdl cos rdr
dA
qq0
4 0r 2
dr
q
rA
q0
A
A q0
E dl qq0
L
4 0
rB dr r rA 2
qq0 ( 1 1 )
4 0 rA rB
A1B
B2A
1
B
A
2E
q0
E dl
l
0
E dl 0 静电场的环路定理
l
结论:静电场是保守场 (1)电场强度的线积分只于始末位置有关; (2)电场强度的环流恒等于零。
小结 高斯定律 环路定理
E dS 1
S
0
qi
i
l E dl 0
有源场 保守场
讨论题1:
试用环路定理证明:静电场电场线永不闭合。
E2
Q1
4 0r 2
er
R1 r R2
E3
Q1 Q2
4 0r 2
er
r R2
Q , rR 4 0r
等势体
与电量集中在球心的点 电荷的电势分布相同
(2) 图示
0R
r
例3 计算电量为 Q 的带电球面球心的电势
目的:由电势叠加原理求电势的方法
解:在球面上任取一电荷元 dq
Q
则电荷元在球心的电势为
dq R
d dq
o
4 0R
由电势叠加原理:球面上电荷在球心的总电势
3.1 静电场的保守性
一.静电场力所做的功
1. 点电荷的电场
dA
q0E dl
qq0
4 0r3
r dl
B dr dl E
rB
r
r dl rdl cos rdr
dA
qq0
4 0r 2
dr
q
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q0
A
A q0
E dl qq0
L
4 0
rB dr r rA 2
qq0 ( 1 1 )
4 0 rA rB
A1B
B2A
1
B
A
2E
q0
E dl
l
0
E dl 0 静电场的环路定理
l
结论:静电场是保守场 (1)电场强度的线积分只于始末位置有关; (2)电场强度的环流恒等于零。
小结 高斯定律 环路定理
E dS 1
S
0
qi
i
l E dl 0
有源场 保守场
讨论题1:
试用环路定理证明:静电场电场线永不闭合。
E2
Q1
4 0r 2
er
R1 r R2
E3
Q1 Q2
4 0r 2
er
r R2
第八章 电势分析法
−
ϕHg Cl/Hg = ϕ
2
甘汞电极的电极电位(25ºC) 表8-1 甘汞电极的电极电位
0.1mol/L 甘汞电极 KCl 浓度 电极电位(V) 0.1 mol / L +0.3365 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
电极内溶液的Cl 活度一定,甘汞电极电位固定。 电极内溶液的 -活度一定,甘汞电极电位固定。
ϕHg Cl/Hg = ϕ
2
O Hg2+Cl/Hg 2 O Hg2+Cl/Hg 2
0.059 a(Hg2Cl2 ) lg 2 + − 2 2 a (Hg) ⋅ a (Cl ) − 0.059lg a(Cl )
温度校正,对于 时的电极电位为: 温度校正,对于SCE,t ℃时的电极电位为: ,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ϕt= 0.2438- 7.6×10(t-25) (V) × )
silver(3)银-氯化银电极(silversilver chloride electrode): 银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液 银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液 AgCl沉淀 KCl 中即构成了银-氯化银电极。 中即构成了银-氯化银电极。
三、电化学分析法的类别 1.电位分析法 :
直接电位法: 直接电位法: 电极电位与溶液 中电活性物质的活度有关, 中电活性物质的活度有关,通过 测量溶液的电动势, 测量溶液的电动势,根据奈斯特 方程计算被测物质的含量; 方程计算被测物质的含量; 电位滴定: 分析法用电位测量 电位滴定: 装置指示滴定分析过程中被测组 分的浓度变化, 分的浓度变化,通过记录或绘制 滴定曲线来确定滴定终点的分析 方法。 方法。 研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法 研制各种高灵敏度、 最活跃的研究领域之一。 最活跃的研究领域之一。
ϕHg Cl/Hg = ϕ
2
甘汞电极的电极电位(25ºC) 表8-1 甘汞电极的电极电位
0.1mol/L 甘汞电极 KCl 浓度 电极电位(V) 0.1 mol / L +0.3365 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
电极内溶液的Cl 活度一定,甘汞电极电位固定。 电极内溶液的 -活度一定,甘汞电极电位固定。
ϕHg Cl/Hg = ϕ
2
O Hg2+Cl/Hg 2 O Hg2+Cl/Hg 2
0.059 a(Hg2Cl2 ) lg 2 + − 2 2 a (Hg) ⋅ a (Cl ) − 0.059lg a(Cl )
温度校正,对于 时的电极电位为: 温度校正,对于SCE,t ℃时的电极电位为: ,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ϕt= 0.2438- 7.6×10(t-25) (V) × )
silver(3)银-氯化银电极(silversilver chloride electrode): 银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液 银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液 AgCl沉淀 KCl 中即构成了银-氯化银电极。 中即构成了银-氯化银电极。
三、电化学分析法的类别 1.电位分析法 :
直接电位法: 直接电位法: 电极电位与溶液 中电活性物质的活度有关, 中电活性物质的活度有关,通过 测量溶液的电动势, 测量溶液的电动势,根据奈斯特 方程计算被测物质的含量; 方程计算被测物质的含量; 电位滴定: 分析法用电位测量 电位滴定: 装置指示滴定分析过程中被测组 分的浓度变化, 分的浓度变化,通过记录或绘制 滴定曲线来确定滴定终点的分析 方法。 方法。 研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法 研制各种高灵敏度、 最活跃的研究领域之一。 最活跃的研究领域之一。
第11章 电势分析法
6
√
无机及分析化学
三、指示电极
包括两类:金属基电极和离子选择性电极。 金属基电极(以金属为基体的电极)是电势分析法 早期被采用的电极。其特点是电极反应中有电子交
换反应,即氧化还原反应发生。
最常用的指示电极是离子选择性电极。
无机及分析化学
7
四、离子选择性电极
• 离子选择电极基本上是膜电极,它是以不同材料制 成的“膜”作为传感器,这种膜只对某些离子有选 择性响应。 • 膜电势与有关离子浓度的关系符合能斯特公式,但 膜电势的产生机理与其他电极不同,膜电势的产生 是由于离子交换和扩散的结果,而没有电子转移。
复合pH电极 14
无机及分析化学
酸度计
无机及分析化学
15
2.离子活(浓)度的测定
电势分析法测定 离子活(浓)度的 基本装置如图。
1.离子选择电极 4.电磁搅拌器
2.参比电极 5.试液容器
3.搅拌子 6.导线
无机及分析化学
16
(1)标准曲线法
操作简便快速,适用于同时测定大批试样。 • 首先配制一系列标准溶液, 分别测出其电动势 ε,然后 在直角坐标纸上作 ε-lgc或 ε-pX(pX 为离子浓度的负 对数)曲线(称为工作曲线或 者标准曲线 ) ;再在同样条 件下测出未知溶液的电动 势εx,从标准曲线上即可查 出未知液的浓度。
无机及分析化学
20
电势滴定法具有下述特点:
• (1)准确度较高,测定的相对 误差可低至0.2%。 • (2)能用于难以用指示剂判断 终点的浑浊或有色溶液的滴 定。 • (3)可以用于非水溶液的滴定。 • (4)能用于连续滴定和自动滴 定,并适用于微量分析。 • 电势滴定的测量仪器如图所 示,滴定时用磁力搅拌器搅 拌试液以加速 反应尽机理与膜电势的产生是由 于 。 A. H+在玻璃膜表面还原而传递电子 B. H+进入玻璃膜的晶格缺陷而形成双电层结构 C. H+穿透玻璃膜而使膜内外H+产生浓差而形成双电层结构 D. H+在玻璃膜表面进行离子交换和扩散而形成双电层结构
√
无机及分析化学
三、指示电极
包括两类:金属基电极和离子选择性电极。 金属基电极(以金属为基体的电极)是电势分析法 早期被采用的电极。其特点是电极反应中有电子交
换反应,即氧化还原反应发生。
最常用的指示电极是离子选择性电极。
无机及分析化学
7
四、离子选择性电极
• 离子选择电极基本上是膜电极,它是以不同材料制 成的“膜”作为传感器,这种膜只对某些离子有选 择性响应。 • 膜电势与有关离子浓度的关系符合能斯特公式,但 膜电势的产生机理与其他电极不同,膜电势的产生 是由于离子交换和扩散的结果,而没有电子转移。
复合pH电极 14
无机及分析化学
酸度计
无机及分析化学
15
2.离子活(浓)度的测定
电势分析法测定 离子活(浓)度的 基本装置如图。
1.离子选择电极 4.电磁搅拌器
2.参比电极 5.试液容器
3.搅拌子 6.导线
无机及分析化学
16
(1)标准曲线法
操作简便快速,适用于同时测定大批试样。 • 首先配制一系列标准溶液, 分别测出其电动势 ε,然后 在直角坐标纸上作 ε-lgc或 ε-pX(pX 为离子浓度的负 对数)曲线(称为工作曲线或 者标准曲线 ) ;再在同样条 件下测出未知溶液的电动 势εx,从标准曲线上即可查 出未知液的浓度。
无机及分析化学
20
电势滴定法具有下述特点:
• (1)准确度较高,测定的相对 误差可低至0.2%。 • (2)能用于难以用指示剂判断 终点的浑浊或有色溶液的滴 定。 • (3)可以用于非水溶液的滴定。 • (4)能用于连续滴定和自动滴 定,并适用于微量分析。 • 电势滴定的测量仪器如图所 示,滴定时用磁力搅拌器搅 拌试液以加速 反应尽机理与膜电势的产生是由 于 。 A. H+在玻璃膜表面还原而传递电子 B. H+进入玻璃膜的晶格缺陷而形成双电层结构 C. H+穿透玻璃膜而使膜内外H+产生浓差而形成双电层结构 D. H+在玻璃膜表面进行离子交换和扩散而形成双电层结构
《电势分析法》课件
电势分析法的应用领域
01
02
03
化学分析
用于检测和测定离子、分 子等物质的含量和性质。
生物学研究
用于研究生物分子(如蛋 白质、核酸等)的结构和 功能。
医学诊断
用于检测人体内的生理和 病理变化,如电解质平衡 、血糖水平等。
电势分析法的历史与发展
历史
电势分析法起源于19世纪,随着科 技的发展,其应用范围不断扩大。
发展
近年来,随着纳米技术、生物技术等 领域的交叉融合,电势分析法在新型 传感器、生物芯片等领域的应用前景 更加广阔。
02
电势分析法的基本原理
电势的概念与计算方法
总结词
电势是描述电场中某点电荷所受电场力与该电荷电量的比值,计算方法包括高斯定理和电势叠加原理 。
详细描述
电势是描述电场中某点电荷所受电场力与该电荷电量的比值,是标量。计算电势的方法包括高斯定理 和电势叠加原理。高斯定理表明,在封闭曲面内的电荷数与该封闭曲面上的电场线数成正比,而电势 叠加原理则表明,电势是各个点电荷在空间中产生的电势的线性叠加。
总结词
电势分析法的数学模型是基于电路理论和线性代数建立的,用于解决电路问题。
详细描述
电势分析法的数学模型基于电路理论和线性代数建立。通过建立电路的节点电压 方程、支路电流方程以及元件的约束方程,可以求解电路中的未知量。这些方程 组是线性方程组,可以使用线性代数的方法进行求解。
电势分析法的计算步骤
总结词
性。
03
电势分析法的实际应用电路分析中的应用Fra bibliotek总结词
在电路分析中,电势分析法可以用于计算电路中各点的电势 ,从而确定电流和电压的分布情况。
详细描述
通过电势分析法,可以计算出电路中各节点的电势,进一步 求出电流和电压的分布。这对于分析复杂电路的电气性能、 解决电路故障以及优化电路设计具有重要意义。
《电势能和电势》ppt.教学课件
图1
解析 将负电荷从A点移到B点,静电力做负功,电势能增大. EpA=qφA=-5×10-9×15 J=-7.5×10-8 J EpB=qφB=-5×10-9×10 J=-5×10-8 J WAB=EpA-EpB=-2.5×10-8 J.
重点探究
一、静电力做功的特点 电势能
导学探究 1.如图2所示,试探电荷q在电场强度为E的匀强
针对训练 (多选)如图4所示,在正点电荷的电场中的一条电场线上依次有 A、B、C三点,分别把带电荷量为+q和-q的点电荷依次放在这三点上, 关于它们所具有的电势能,下列说法中正确的是
√A.放上带电荷量为+q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA>EpB>EpC
B.放上带电荷量为+q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA<EpB<EpC C.放上带电荷量为-q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA>EpB>EpC
即学即用
1.判断下列说法的正误.
(1)只 有 在 带 电 体 只 受 静 电 力 作 用 的 条 件 下 , 静 场线方向移动时,静电力做负功,电势能增加.( √ )
(3)某电场中,带电物体在A点具有的电势能EpA=5 J,在B点具有的电势
√B.电势φ >φ ,场强E <E 原因是 ___________________________。
A B A B 三、天然放射现象、原子核的组成
(2) 箱子底部受到水的压强p2=ρgh2=1×103kg/m3×9. 8 N/kg×0.5 m=4900 Pa, (组织学生讨论)说明:水对底部有压强。
√A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做正功,电势能减少
B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做功,电势能增加 C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做正功,电势能减少
解析 将负电荷从A点移到B点,静电力做负功,电势能增大. EpA=qφA=-5×10-9×15 J=-7.5×10-8 J EpB=qφB=-5×10-9×10 J=-5×10-8 J WAB=EpA-EpB=-2.5×10-8 J.
重点探究
一、静电力做功的特点 电势能
导学探究 1.如图2所示,试探电荷q在电场强度为E的匀强
针对训练 (多选)如图4所示,在正点电荷的电场中的一条电场线上依次有 A、B、C三点,分别把带电荷量为+q和-q的点电荷依次放在这三点上, 关于它们所具有的电势能,下列说法中正确的是
√A.放上带电荷量为+q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA>EpB>EpC
B.放上带电荷量为+q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA<EpB<EpC C.放上带电荷量为-q的点电荷时,它们的电势能大小关系为EpA>EpB>EpC
即学即用
1.判断下列说法的正误.
(1)只 有 在 带 电 体 只 受 静 电 力 作 用 的 条 件 下 , 静 场线方向移动时,静电力做负功,电势能增加.( √ )
(3)某电场中,带电物体在A点具有的电势能EpA=5 J,在B点具有的电势
√B.电势φ >φ ,场强E <E 原因是 ___________________________。
A B A B 三、天然放射现象、原子核的组成
(2) 箱子底部受到水的压强p2=ρgh2=1×103kg/m3×9. 8 N/kg×0.5 m=4900 Pa, (组织学生讨论)说明:水对底部有压强。
√A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做正功,电势能减少
B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做功,电势能增加 C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点,则静电力对该电荷做正功,电势能减少
第十章-电势分析法
单晶膜电极 多晶膜电极
玻璃电极
原电极
非晶体膜电极 流动载体电极
离子选择性电极
酶化电极
气敏电极 酶电极
带正电荷载体 带负电荷载体 中性载体电极
PART 2电势ຫໍສະໝຸດ 析法的应用电势分析法的应用
(一) 直接电势法
1、pH的测定
用电势法测定溶液的pH,是以玻璃电极作指示电极,饱和甘汞电极作参比电极,浸入试 液中,组成原电池,然后在这两个电极间接上电势差计,以测量原电池的电势差。此电池 可表示为(习惯上用“∣”把溶液和固体分开,“‖”代表连接两个电极的盐桥): Ag∣AgCl∣玻璃膜∣试液‖KCl(饱和)∣Hg2Cl2∣Hg)
式中Z为离子所带电荷数。“+”号表示响应的是阳离子,“-”号表示响应的是阴离子。
电势分析法的应用
(一) 直接电势法
2、离子浓度的测定 离子浓度的测定方法:
在离子选择电极的线性范围内,测量不同浓度时 电池的电势差E,以此绘制E-lgc (F–) 或E-pF(pF为 例子浓度的负对数)标准曲线,然后在相同条件下 测量试样溶液的电池电势差Ex,最后从标准曲线上 查出试样溶液的lgc (F–)(或pF),这种方法称为标 准曲线法。
线法准确。
电势分析法的应用
(二) 电势滴定法
3、电势滴定法的应用
电势滴定法在滴定分析中应用广泛,酸碱滴定、 沉淀滴定、氧化还原滴定及配位滴定等均可应用电 势滴定法。
不同类型的滴定反应可选用不同的指示电极和 参比电极。
电势滴定法常用于确定滴定分析中指示剂的变 色点和终点颜色,以及替代没有合适指示剂或滴定 突跃小的滴定分析,还可用于热力学常数的测定。
(二) 电势滴定法
1、电势滴定法的仪器装置及基本原理
电势能和电势 ppt课件
将不同质量的物体从地面搬到楼顶,重力势能 的变化不同,但是楼顶的“高度”是一定的。
匀强电场中任取一点A,取一点B,
并规定电荷在B点的电势能为0,引入 A
E
B
检验电荷置于A,其电势能为EPA。则
+
q
F
从A点移到B点时电场力做功为WAB=EPA。
+2C …… -1C -2C …… 2E0 …… -E0 -2E0 ……
同理,在C点的电势能为: EpC=EpA-WAC=0-WAC=1.8×10-5 J
例 将电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中的A点移到B点,克 服静电力做了3×10-5 J的功,再从B移到C,静电力做了1.2×10- 5 J的功,则: (1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中,电势能改变了多少? (2)如果规定电荷在A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电 势能分别为多少? (3)如果规定电荷在B点的电势能为零,则该电荷在A点和C点的电 势能分别为多少?
的功,则: (1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中,电势能改变了多少? (2)如果规定电荷在A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势 能分别为多少? (3)如果规定电荷在B点的电势能为零,则该电荷在A点和C点的电势 能分别为多少?
(1)WAC=WAB+WBC=-3×10-5 J+1.2×10-5 J=-1.8×10-5 J 电势能增加了1.8×10-5 J (2)EpB=EpA-WAB=0-WAB=3×10-5 J
越低
C 电势能判断法:正电荷在电势能大的地方 电势高,负电荷在电势能小的地方电势高
课堂总结
一、静电力做功
与电荷的起始位置和终止位置有关,与路径无关。
二、电势能
电荷在电场中具有的势能,符号EP。
匀强电场中任取一点A,取一点B,
并规定电荷在B点的电势能为0,引入 A
E
B
检验电荷置于A,其电势能为EPA。则
+
q
F
从A点移到B点时电场力做功为WAB=EPA。
+2C …… -1C -2C …… 2E0 …… -E0 -2E0 ……
同理,在C点的电势能为: EpC=EpA-WAC=0-WAC=1.8×10-5 J
例 将电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中的A点移到B点,克 服静电力做了3×10-5 J的功,再从B移到C,静电力做了1.2×10- 5 J的功,则: (1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中,电势能改变了多少? (2)如果规定电荷在A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电 势能分别为多少? (3)如果规定电荷在B点的电势能为零,则该电荷在A点和C点的电 势能分别为多少?
的功,则: (1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中,电势能改变了多少? (2)如果规定电荷在A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势 能分别为多少? (3)如果规定电荷在B点的电势能为零,则该电荷在A点和C点的电势 能分别为多少?
(1)WAC=WAB+WBC=-3×10-5 J+1.2×10-5 J=-1.8×10-5 J 电势能增加了1.8×10-5 J (2)EpB=EpA-WAB=0-WAB=3×10-5 J
越低
C 电势能判断法:正电荷在电势能大的地方 电势高,负电荷在电势能小的地方电势高
课堂总结
一、静电力做功
与电荷的起始位置和终止位置有关,与路径无关。
二、电势能
电荷在电场中具有的势能,符号EP。
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电极反应:
Hg2Cl2 + 2e → 2Hg +2Cl-
SCE 0.2438V
甘汞电极
2.银-氯化银电极:
电极表示式 电极反应式
Ag︱AgCl︱Cl- (x mol/L) AgCl + e → Ag + Cl'
0
0.059lg aCl 0.059lg cCl (25 C)
8.1.1 指示电极
1.金属-金属离子电极: 例:Ag︱Ag+ Ag+ + e → Ag
0.059lg aAg 0.059lg cAg / c
'
Cu, Zn, Hg, Pb也能够组成此类电极。 应用:测定金属离子的活度或浓度。
2.惰性金属电极:
例:Pt︱Fe3+ , Fe2+ Fe3+ + e → Fe2+
直接电势法:通过测量原电池的电动势直接
测定有关离子活度或浓度的方法。
电势滴定法:通过测量滴定过程中原电池电动
势的变化来确定滴定终点的一种
滴定分析方法,适用于各种分析
方法。
电势分析中,将指示电极和参比电极
组成工作电池。
指示电极:电极电势与被测离子活度有关 的电极。
参比电极:与被测离子活度无关的电极。
3.客观、准确,易于自动化;
4.操作和数据处理麻烦。
8.3.4 应用
1. 适于各种滴定分析;
滴定方法 酸碱滴定
沉淀滴定
参比电极 甘汞电极
甘汞电极,玻璃电极
指示电极 玻璃电极,锑电极
银电极,离子选择 性电极 氧化还原滴定 甘汞电极,玻璃电极, 铂电极 钨电极 配位滴定 甘汞电极 铂电极,Hg-HgY2 电极-
2.工作原理:
电极膜浸入外部溶液时,膜内外有 选择响应的离子,通过交换和扩散作用 在膜两侧建立电势,达平衡后即形成稳 定的膜电势。
对阳离子响应的电极
对阴离子响应的电极
2.303RT n+ 膜 K lg{( a M )/c } nF
2.303RT n 膜 K lg ( a M )/c nF
不-不对称电势的产生:膜内外水化状况不完全
相同造成的,同一支电极,条件一定, 不
为一确定值。
玻璃电极使用前必须在纯水中浸泡24 h以上,
目的:使玻璃膜表面充分水化,产生对H+的响应;
使不对称电势趋于最小并达到稳定。
玻璃电极的电极电势有三部分组成:
Ag,AgCl 内参比溶液 玻璃膜 试液 内参比电极电势 膜电势 不对称电势
将离子选择性电极和参比电极浸入试液所得 工作电池的电动势
2.303RT K ' lg{a / c } nF
3. 测定方法: 标准曲线法
lg a
K ' s lg K ' s lg c / c
K ' s lg s lg c / c K '' s lg c / c
特点:此类电极仅对溶液中构成难溶盐的阴
离子有响应。 应用:测定阴离子的浓度。
甘汞电极(Hg2Cl2/Hg)也属于第二类电极 Hg2Cl2 + 2e → 2Hg +2Cl-
4.膜电极:
电极电势对溶液中某特定离子有响应, 两者遵循能斯特方程。
例:玻璃电极;各种离子选择性电极
特点: 1)无电子转移,靠离子扩散和离子交换
玻 / V (内参 膜 不) /V
(内参 不 K) / V 0.059 pH K '/ V 0.059 pH
8.2.2 pH 的电势滴定
指示电极——pH玻璃膜电极 (-); 参比电极——饱和甘汞电极(SCE) (+)
玻璃电极 试液 甘汞电极(+)
玻 参+ 液接
11.30
Vx
11.40
2700
0
-2800
11.40 11.30 Vx 11.30 2800 2700 0 2700
Vx =11.35 mL
工作电池电动势对滴定体积的二阶导数等于0为滴定终点。
8.3.3 特点
1.不用指示剂而以电动势的变化确定终点;
2.不受样品溶液有色或浑浊的影响;
4. 性能
a.选择性;
b. Nernst响应的线性范围; c. 检测限:电极电势随浓度呈线性变化的最小浓度,
与电极材料有关; d. 电极响应速度。
应用:
适用:采用直接电位法测定阴、阳离子活度 及低浓度溶液组分。
优点:设备简单,操作方便,测定快速。
缺点:准确度较差。
8.3
8.3.1 定义
电势滴定法
8 电势分析法
8.1 电势分析法基本原理 M/Mn+ 参比电极
n
原电池
参比- (M
[参比 (M
/ M) 2.303RT n / M) ] lg{a( M ) / c } nF
n
2.303RT K lg{a ( M n ) / c } nF
电势分析法: 利用电极电势与化学电池电解质溶液 中某种组分浓度的对应关系而实现定量测 量的电化学分析法。
2. 测定酸碱的离解常数,配合物的稳定
常数,氧化还原电对的条件电势。
小 结
理解电势分析法基本原理,掌握指示电 极,参 比电极的种类和作用; pH玻璃膜电极的作用原理;
pH电势测定原理;
掌握用二阶导数法确定滴定终点的方法。
产生 膜电势; 2)对特定离子具有响应,选择性好。
应用:测定某种特定离子。
** 作为指示电极必须满足的条件:
电极电势与待测离子浓度或活度
关系符合Nernst方程。
8.1.2 参比电极
电极电势恒定,不受溶液组成或 电流方向变化的影响(
与 c 无
关)。
1.甘汞电极:Hg和甘汞糊,及一定浓度KCl溶液。 电极表示式: Hg︱Hg2Cl2 (s)︱KCl (饱和)
{a( H )试 / c } 膜=外 / V 内 / V 0.059lg {( a H) 内/c }
膜 / V K / V 0.059V lg a( H )试 / c
=K / V 0.059 pH
α ( H +) 试 = α ( H +) 内 , 膜 = 0
准溶液 s 和未知液 x 中,分别测两原电池电动势。
s / V K ''/ V 0.059 pHs / V x / V K ''/ V 0.059 pHx / V
两式相减: ( x s ) pHx pHs (25 0 C ) 0.059
注意事项
1. 玻璃电极事先在纯水中浸泡24小时以上;
饱和KCl溶液 0.2000V
** 做参比电极必需满足的条件:
1)电极电势稳定,可逆性好,
2)重现性好,
3)使用方便,寿命长。
8.2 直接电势法 利用电池电动势与被测组分浓 度的函数关系直接测定试样中被测 组分活度的电势法。
8.2.1 pH
玻璃膜电极
1.构造
• 软质球状玻璃膜:含 Na2O 、 CaO 和 SiO2, 厚度小于30-100 μm 对 H+ 选择性响应。 • 内部溶液: pH=6—7 的膜内缓冲溶 液, 0.1 mol/L 的 KCl 内参比溶液。 内参比电极:Ag-AgCl 电极。
利用工作电池电动势 的突变指示滴定终点的滴 定分析方法。
电势滴定装置图
8.3.2 确定滴定终点的方法
1.ε~V曲线法
VP
滴定终点:曲线上转折点(斜率最大处)对应V 特点:应用方便, 但要求计量点处电势突跃明显。
2.⊿ε/⊿V~ V曲线法
VP
VP
曲线:具一个极大值的一级微商曲线, 滴定终点:尖峰处(⊿ε/⊿V极大值)所对应V 特点:在计量点处变化较大,因而滴定准确; 但数据处理及作图麻烦。
/ V ( ) mV mL1 V / mL V / mL V 1
mV mL
2 V 2 mV mL2
V
36
12.50 13.00 364 25 389
0.50
72
11.75
1.00
25
内插法计算消耗滴定剂的体积:
V(AgNO3)/mL
2 2 / mV mL V 2
0.059lg aFe
3
aFe2
应用:测定氧化型,还原型浓度或比值。
3.金属-金属难溶盐电极(第二类电极): 例:Ag︱AgCl︱ClAgCl + e → Ag + Cl-
0.059lg aCl 0.059lg cCl / c
'
3.⊿2ε/⊿V2~ V曲线法
曲线:具二个极大值的二级微商曲线 滴定终点:⊿2ε/⊿V2由极大正值到极大负值与 纵坐标零线相交处对应的V。
电势滴定曲线
二阶导数法确定终点
V(AgNO3)/ mL 11.10 ε/mV 210 14 11.20 224 26 11.30 250 53 11.40 303 25 11.50 328 0.10 250 11.45 0.30 -178 -593 0.10 530 11.35 0.10 -280 -2800 11.40 0.10 260 11.25 0.10 +270 +2700 11.30 0.10 140 11.15 0.10 +120 +1200 11.20 Δε/mV Δv/mL