第五章+电位测量法.ppt
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实验05电位电压的测定及电路电位图的绘制
实验五 电位、电压的测定及电路电位图的绘制一、实验目的1. 用实验证明电路中电位的相对性、电压的绝对性2. 掌握电路电位图的绘制方法 二、原理说明在一个确定的闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点电位的变动而改变。
据此性质，我们可用一只电压表来测量出电路中各点相对于参考点的电位及任意两点间的电压。
电位图是一种平面坐标一、四两象限内的折线图。
其纵坐标为电位值，横坐标为各被测点。
要制作某一电路的电位图，先以一定的顺序对电路中各被测点编号。
以图5-1的电路为例，如图中的A ～F, 并在坐标横轴上按顺序，均匀间隔标上A 、B 、C 、D 、E 、F 、A 。
再根据测得的各点电位值，在各点所在的垂直线上描点。
用直线依次连接相邻两个电位点，即得该电路的电位图。
在电位图中，任意两个被测点的纵坐标值之差即为该两点之间的电压值。
在电路中电位参考点可任意选定。
对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但其各点电位变化的规律却是一样的。
四、实验内容利用HE-12实验箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图5-1接线。
1. 分别将两路直流稳压电源接入电路，令 U 1＝6V ，U 2＝12V 。
（先调准输出电压值，再接入实验线路中。
）2. 以图5-1中的A 点作为电位的参考点，分别测量B 、C 、D 、E 、F 各点的电位值φ及相邻两点之间的电压值U AB 、U BC 、U CD 、U DE 、U EF 及U FA ，数据列于表中。
3. 以D 点作为参考点，重复实验内容2的测量，测得数据列于表中。
图5-1注：1.“计算值”一栏，U AB =φA －φB ，U BC =φB －φC ，以此类推。
2. 相对误差=⨯-计算值计算值测量值100 （%）五、实验注意事项1.本实验线路板系多个实验通用，本次实验中不使用电流插头和插座。
HE-12上的K 3应拨向330Ω侧，三个故障按键均不得按下。
电位、电压的测定及电路电位优秀课件
四、实验数据
电路中各点电位和电压数据
测量电路
五、思考题
1、电位参考点不同，各点电位是否相同 ？任两点电压是否相同，为什么？ 2、在测量电位、电压时，为何数据前会 出现 号，它们各表示什么意义？ 3、什么是电位图形？不同的电位参考点 电位图形是否相同？如何利用电位图形求 出各点的电位和任意两点间电压。
六、实验报告要求
根据实验数据，分别绘出 电位参考点为A点和D点的 两个电位图形。(实验结果分析)
七、电位图绘制
U
A
B
D C
F
R
A
E
八、实验报告格式
1.名称 2.目的 3.电路 4.步骤
5.数据（表格） 6.分析 7.设备（表格）
九、实验设备表格
预习项目: 基尔霍夫定律的验证与电路故
障处理
十一、实验分组
电位、电压的测定及电路电位 优秀课件
一、实验目的
1、学会测量电路中各点电位和电 压的方法，理解电位的相对性和 电压的绝对性；
2、学会电路电位图的测量、绘制 方法；
3、掌握直流稳压电源、直流电压 表的使用方法。
二、实验原理电路
外接6V电压源
实验电路
外接12V电 压源
故障开关 （向下正常）
S1向上与US1相 连，向下EF短路
S3向上与电阻相 连，向下与VD相 连
S2向上与US2相连， 向下BC短路
直流电压表
实
验
实验设备 直流稳压电源
板
导线
准确6V
20V量程ຫໍສະໝຸດ 6V电压校准10V档6V左右
12V电压校准
连接电路
三、实验内容
1、以A点为参考点，测量各点的电位 ，以及相临两点间电压。
电位测量原理及应用幻灯片PPT
电位滴定的根本仪器装置包括滴定管、滴定池、指 示电极、参比电极、搅拌器，测电动势的仪器。
三、影响电位法测量准确性的主要因素
1.溶液温度 复合玻璃电极输出电势与被测溶液值之间满足线性
关系，但溶液温度影响斜率和截距，因此要测量溶液温 度对电极进展温度补偿。所以要对溶液的温度进展准确 的测量才能保证斜率项的正确性，从而保证测量的准确 性。
电位滴定法的应用
用固体石蜡山梨酸碳糊电极电位法测定食品中山梨酸：
山梨酸(SA)是广泛使用的食品防腐剂,具有抑制或杀灭 微生物的作用。虽然山梨酸的毒性相对较小,但过量使用这 些防腐剂,对人体同样会产生不良影响。因此,我国食品卫生 标准严格规定了山梨酸的使用限量。制备了一种以山梨酸根 与乙基紫形成的缔合物为电活性物的固体石蜡山梨酸碳糊电 极,并对其性能做了测定。结果显示该电极对山梨酸有较好 的能斯特响应。山梨酸的线性范围为2.2×10-5～1.0×10-1 mol.L-1,检出限为1.6×10-5mol.L-1。该电极用于食品中山 梨酸根的测定,结果与分光光度法结果相符
2.玻璃电极的高内阻 PH复合玻璃电极的内阻高达108-109Ω
3.电极偏差 由于玻璃电极的制造工艺等原因，公式一中参数和的
实际值与它们的理论值会有差异，并且随着电极的使用老 化而改变，因此为准确测量溶液值，必须对上述参数进展 在线标定，进展参数的校正。
四、电位测量法的应用
离子选择电极电位法的应用
一、引言
随着历史的大车轮逐渐驶向信息高速开展的今天，人 们对生活水平的各方面都有所改善和提高，这便使得功不 可没的电位测量法在临床、化工、工业、环境、农业、生 物，尤其是在食品中发挥着巨大的作用。
二、电位分析法
电位分析法：通常是利用电极电位与化学电池中的电 解质溶液中某种组分浓度的对应关系，而实现定量测定的 电分析化学方法。
三、影响电位法测量准确性的主要因素
1.溶液温度 复合玻璃电极输出电势与被测溶液值之间满足线性
关系，但溶液温度影响斜率和截距，因此要测量溶液温 度对电极进展温度补偿。所以要对溶液的温度进展准确 的测量才能保证斜率项的正确性，从而保证测量的准确 性。
电位滴定法的应用
用固体石蜡山梨酸碳糊电极电位法测定食品中山梨酸：
山梨酸(SA)是广泛使用的食品防腐剂,具有抑制或杀灭 微生物的作用。虽然山梨酸的毒性相对较小,但过量使用这 些防腐剂,对人体同样会产生不良影响。因此,我国食品卫生 标准严格规定了山梨酸的使用限量。制备了一种以山梨酸根 与乙基紫形成的缔合物为电活性物的固体石蜡山梨酸碳糊电 极,并对其性能做了测定。结果显示该电极对山梨酸有较好 的能斯特响应。山梨酸的线性范围为2.2×10-5～1.0×10-1 mol.L-1,检出限为1.6×10-5mol.L-1。该电极用于食品中山 梨酸根的测定,结果与分光光度法结果相符
2.玻璃电极的高内阻 PH复合玻璃电极的内阻高达108-109Ω
3.电极偏差 由于玻璃电极的制造工艺等原因，公式一中参数和的
实际值与它们的理论值会有差异，并且随着电极的使用老 化而改变，因此为准确测量溶液值，必须对上述参数进展 在线标定，进展参数的校正。
四、电位测量法的应用
离子选择电极电位法的应用
一、引言
随着历史的大车轮逐渐驶向信息高速开展的今天，人 们对生活水平的各方面都有所改善和提高，这便使得功不 可没的电位测量法在临床、化工、工业、环境、农业、生 物，尤其是在食品中发挥着巨大的作用。
二、电位分析法
电位分析法：通常是利用电极电位与化学电池中的电 解质溶液中某种组分浓度的对应关系，而实现定量测定的 电分析化学方法。
第五章控制电位暂态测量方法
§5.0 概述
1. 特点
当电极上施加一个电势突跃信号时，η界不能立即发生突跃。
2. 原因
① RL的存在；
② 恒电位仪的输出能力有限，如果
η界能立即发生突跃，则 d ，
dt
而
ic
Cd
d
dt
，所以η界的变化
需经过一个过渡阶段。
d dt
§5.1 电化学极化下的恒电势暂态测量（小幅度运用）
常见的控制电势方法有： 电势阶跃、双电势阶跃、方波电势、电势扫描和脉冲伏安法等。 5.1.1 恒电势阶跃
2
该方法不适于测量RL；
3
测量Cd时，要求Rr→∞，RL→0；
4 测量Cd时，该方法适用于各种类型的电极，包括平板电极和多孔电极；
5
测量Rr时，要求t>>τc，通常选择t>(3~5)τc。
§5.2 溶液浓差极化过程与动力学参数的测定
5.2.1 准可逆电极
O ne
R
同时存在浓差极化与电化学极化，忽略对流电迁移，Fick第二律：
，
2
x Dt
0 ，erf 0 0
2 ，erf 1
即：x 4 Dt ，Cx,t CO0
扩散层的有效厚度(δ)则可按 下式求得：
c0 c
x x0
§5.2 溶液浓差极化过程与动力学参数的测定
5.2.2 完全浓度极化
Cx,
t
CO0 erf
2
x Dt
，
2
x Dt
λ<0.2时，erf
§5.1 电化学极化下的恒电势暂态测量（小幅度运用）
5.1.1 恒电势阶跃 2.求参数
①
当t=0时，RL
it 0
RL测不准：
1. 特点
当电极上施加一个电势突跃信号时，η界不能立即发生突跃。
2. 原因
① RL的存在；
② 恒电位仪的输出能力有限，如果
η界能立即发生突跃，则 d ，
dt
而
ic
Cd
d
dt
，所以η界的变化
需经过一个过渡阶段。
d dt
§5.1 电化学极化下的恒电势暂态测量（小幅度运用）
常见的控制电势方法有： 电势阶跃、双电势阶跃、方波电势、电势扫描和脉冲伏安法等。 5.1.1 恒电势阶跃
2
该方法不适于测量RL；
3
测量Cd时，要求Rr→∞，RL→0；
4 测量Cd时，该方法适用于各种类型的电极，包括平板电极和多孔电极；
5
测量Rr时，要求t>>τc，通常选择t>(3~5)τc。
§5.2 溶液浓差极化过程与动力学参数的测定
5.2.1 准可逆电极
O ne
R
同时存在浓差极化与电化学极化，忽略对流电迁移，Fick第二律：
，
2
x Dt
0 ，erf 0 0
2 ，erf 1
即：x 4 Dt ，Cx,t CO0
扩散层的有效厚度(δ)则可按 下式求得：
c0 c
x x0
§5.2 溶液浓差极化过程与动力学参数的测定
5.2.2 完全浓度极化
Cx,
t
CO0 erf
2
x Dt
，
2
x Dt
λ<0.2时，erf
§5.1 电化学极化下的恒电势暂态测量（小幅度运用）
5.1.1 恒电势阶跃 2.求参数
①
当t=0时，RL
it 0
RL测不准：
第五章电位及永停滴定法
测F－过程所使用的TISAB典型组成： 1mol/L的NaCl，使溶液保持较大稳定的离子强
度； 0.25mol/L的HAc和0.75mol/L的NaAc, 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。
2.标准比较法
在标准溶液和样品溶液中分别加入TISAB后， 分别测定Es和Ex，则
干扰，将它加到标准溶液及试样溶液中，使其离子强度都达到 很高而近乎一致，从而使活度系数基本相同，有时TISAB溶液 中还含有pH缓冲剂和消除干扰的络合剂等
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。
总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）
标准曲线法操作步骤 1. 配制标准溶液:
0.1000 mol/L
0.2000 mol/L
0.3000 mol/L
0.4000 mol/L
1
2
3
4
2. 测量得到如下数据：
E1、E2、E3、E4、E5
0.5000 mol/L
5
标准曲线法操作步骤 3. 作图：
E(V)
Ex
lgcx
lgci
总离子强度调节缓冲剂
电极反应
在正极氧化剂发生还原反应：
氧化态＋ne
还原态
在负极还原剂发生氧化反应：
还原态
氧化态＋ne
正负极发生总的氧化还原反应称为电池反应
氧化态1 + 还原态2
还原态1 + 氧化态2
铜锌电池：
电池组成
CZnuCZnuSSO O44
正极 负极
度； 0.25mol/L的HAc和0.75mol/L的NaAc, 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。
2.标准比较法
在标准溶液和样品溶液中分别加入TISAB后， 分别测定Es和Ex，则
干扰，将它加到标准溶液及试样溶液中，使其离子强度都达到 很高而近乎一致，从而使活度系数基本相同，有时TISAB溶液 中还含有pH缓冲剂和消除干扰的络合剂等
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。
总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）
标准曲线法操作步骤 1. 配制标准溶液:
0.1000 mol/L
0.2000 mol/L
0.3000 mol/L
0.4000 mol/L
1
2
3
4
2. 测量得到如下数据：
E1、E2、E3、E4、E5
0.5000 mol/L
5
标准曲线法操作步骤 3. 作图：
E(V)
Ex
lgcx
lgci
总离子强度调节缓冲剂
电极反应
在正极氧化剂发生还原反应：
氧化态＋ne
还原态
在负极还原剂发生氧化反应：
还原态
氧化态＋ne
正负极发生总的氧化还原反应称为电池反应
氧化态1 + 还原态2
还原态1 + 氧化态2
铜锌电池：
电池组成
CZnuCZnuSSO O44
正极 负极
《电位分析法 》课件
食品检测
用于检测食品中的添加剂、农药残留等。
医学诊断
用于检测体液中的离子、代谢产物等，协助医生 进行疾病诊断和治疗。
PART 02
电位分析法的实验操作
实验准备
01
02
03
04
仪器准备
电位分析仪、电极、恒温水浴 、搅拌器等。
试剂准备
待测溶液、标准溶液、缓冲溶 液等。
实验环境
确保实验室干燥、无尘、通风 良好。
解读原则
遵循科学、客观、准确的原则，对分析结果进 行深入解读。
报告撰写
按照规范格式撰写报告，包括数据采集、处理 、分析和解读等环节的详细说明。
结果应用
根据解读结果，提出相应的建议和措施，为实际应用提供参考。
PART 04
电位分析法的优缺点
优点
高灵敏度
电位分析法可以检测到非常低的浓度，对于 痕量元素的测定非常有效。
在此添加您的文本16字
详细描述：电位分析法用于食品添加剂、农药残留和重金 属离子的检测，为食品安全提供保障，确保消费者健康。
在此添加您的文本16字
总结词：广泛应用
在此添加您的文本16字
详细描述：电位分析法适用于各类食品的检测，如蔬菜、 水果、肉类等，为食品安全监管提供有力支持。
避免污染
确保实验过程中使用的所有器 具都清洁无污染。
温度控制
确保恒温水浴中的温度稳定， 避免温度波动影响测量结果。
安全第一
遵循实验室安全规定，确保实 验过程安全无虞。
PART 03
电位分析法的数据处理
数据采集
采集方法
选择合适的采集设备，确保采集数据的准确性和可靠 性。
采集环境
确保采集环境符合实验要求，避免外界干扰对数据的 影响。
用于检测食品中的添加剂、农药残留等。
医学诊断
用于检测体液中的离子、代谢产物等，协助医生 进行疾病诊断和治疗。
PART 02
电位分析法的实验操作
实验准备
01
02
03
04
仪器准备
电位分析仪、电极、恒温水浴 、搅拌器等。
试剂准备
待测溶液、标准溶液、缓冲溶 液等。
实验环境
确保实验室干燥、无尘、通风 良好。
解读原则
遵循科学、客观、准确的原则，对分析结果进 行深入解读。
报告撰写
按照规范格式撰写报告，包括数据采集、处理 、分析和解读等环节的详细说明。
结果应用
根据解读结果，提出相应的建议和措施，为实际应用提供参考。
PART 04
电位分析法的优缺点
优点
高灵敏度
电位分析法可以检测到非常低的浓度，对于 痕量元素的测定非常有效。
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详细描述：电位分析法用于食品添加剂、农药残留和重金 属离子的检测，为食品安全提供保障，确保消费者健康。
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总结词：广泛应用
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详细描述：电位分析法适用于各类食品的检测，如蔬菜、 水果、肉类等，为食品安全监管提供有力支持。
避免污染
确保实验过程中使用的所有器 具都清洁无污染。
温度控制
确保恒温水浴中的温度稳定， 避免温度波动影响测量结果。
安全第一
遵循实验室安全规定，确保实 验过程安全无虞。
PART 03
电位分析法的数据处理
数据采集
采集方法
选择合适的采集设备，确保采集数据的准确性和可靠 性。
采集环境
确保采集环境符合实验要求，避免外界干扰对数据的 影响。
仪器分析第5章电位分析法幻灯片PPT
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)
敏化电极（sensitized electrodes） 气敏电极（gas sensing electrodes） 酶电极（enzyme electrodes）
第五章 电位分析法
一、电分析化学法概述 二、根本原理 三、离子选择性电极的种类、原理与构造 四、离子选择电极的选择性 五、直接电位法 六、离子选择性电极的应用 七、电位滴定法
教学目的及要求
1、理解玻璃电极的响应机理。 2、掌握pH玻璃电极和F-电极的特性，理解膜电位。 3、掌握直接电位法测定离子活度〔或浓度〕、溶液 pH值〔pH的实用定义〕的原理和方法。 4、了解离子选择电极的分类、主要特点及其性能。 5、了解电位滴定法及其应用。
通过电池电动势〔电极电位〕的测定，可以确定被测离子的
活度，这就是电位法定量分析的理论根底。
三、电位分析法的分类
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化学反响 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。
恒电流电解 分析法
控制电极电 位电解法
以恒电流进行电 l．不需标样，准确度高，适用高含
解至完全
量成分的测定 2．选择性差
控制阴极电位条件 选择性较恒电流电解法好，除用作
下电解至完全 分析外，也是重要的分离手段之一
第二节 根本原理
一、原理
电位分析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〕所 进展的分析测定。
敏化电极（sensitized electrodes） 气敏电极（gas sensing electrodes） 酶电极（enzyme electrodes）
第五章 电位分析法
一、电分析化学法概述 二、根本原理 三、离子选择性电极的种类、原理与构造 四、离子选择电极的选择性 五、直接电位法 六、离子选择性电极的应用 七、电位滴定法
教学目的及要求
1、理解玻璃电极的响应机理。 2、掌握pH玻璃电极和F-电极的特性，理解膜电位。 3、掌握直接电位法测定离子活度〔或浓度〕、溶液 pH值〔pH的实用定义〕的原理和方法。 4、了解离子选择电极的分类、主要特点及其性能。 5、了解电位滴定法及其应用。
通过电池电动势〔电极电位〕的测定，可以确定被测离子的
活度，这就是电位法定量分析的理论根底。
三、电位分析法的分类
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化学反响 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。
恒电流电解 分析法
控制电极电 位电解法
以恒电流进行电 l．不需标样，准确度高，适用高含
解至完全
量成分的测定 2．选择性差
控制阴极电位条件 选择性较恒电流电解法好，除用作
下电解至完全 分析外，也是重要的分离手段之一
第二节 根本原理
一、原理
电位分析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〕所 进展的分析测定。
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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1. 膜电位 膜电位是膜内扩散电位和膜与电
解质溶液形成的内外界面的Donann电 位的代数和．
a. 扩散电位
在两种不同离子或离子相
同而活度不同的液／液界面
上，由于离子扩散速度的不
同，能形成液接电位，它也可 称为扩散电位．扩散电位不仅 存在于液／液界面，也存在于 固体膜内，在离子选择电极的
HCl 2
第五章 电位测量法
电位分析法： 利用电极电位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分
析化学方法．
直接电位法
电位分析法
电位滴定法
直接电位法是利用专用的指示电极把被 测物质的活（浓）度转变为电极电位值， 然后根据能斯特方程式，由测得的电极 电位值算出被测物含量．
电位滴定法是利用电极电位的变化来确 定终点，从所消耗的滴定剂的体积及其 浓度来计算待测物质的含量．
d、膜电位
φs I I φM I I 溶液
膜相 φM I φsI Ed
溶液
ED内
ED外
对于上图的整个膜上的电势差
EM = （φsI - φMI ）+ （ φMI- φMII ）
+ （ φMII -φSII ）
= ED外 + Ed + ED内
k RT ln 外
nF
内
膜内溶液中响应 离子的活度为常数
EISE=E内参+ EM ＝k* ±RT/nF lnαi
以离子选择电极的电位 （E）对响应负离
子活度的负对数（-lg αi ）(或正离子活度 的对数 lg αi )作图，实际所得曲线称为校 正曲线．若这种响应变化服从于Nernst方
程，则称它为 Nernst响应．
此校准曲线的直线部分所
对应的离子活度范围称为
第二节 离子选择性电极
一、定义
对溶液中特定阴阳离子有选择性响应能 力的电极。 选择性：指电极对被测离子和共存干扰离子
响应程度的差异。
二、构造
电极敏感膜 电极管 内参比溶液和 内参比电极
2-1
图5-2
三、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位差，达平衡 后即形成稳定的膜电位。
• 在25℃时
EE0 0.05l9gaO x n aRed
• 对于金属指示电极，还原态是纯金属， 其活度是个常数，定为1，则电极电位公 式可简化为
EE00.0n5l9gaMn
• 由于单个的指示电极电位无法测定，故需 将它与参比电极组成电化学电池，在零电流 条件下测定电池的电动势．
在测量电路中，指示电极与参比电极组成的 测量电池可表示为
+ + HCl +1 + +
膜中可产生扩散电位． 图5-3 扩散电位示意图(C2 C1)
扩散电位
d
RT F
2 1
tidlni
RFT(t t)lnii12
b. Donann电位
若有一种带负电荷载体的膜（阳离子交 换物质）或选择性渗透膜，它能交换阳 离子或让被选择的离子通过，如膜与溶 液接触时，膜让阳离子通过，不让阴离 子通过，这是一种强制性和选择性的扩
电位分析法的特点：
（1）准确度高，重现性和稳定性好 （2）灵敏度高，10-4～10-8mol/L （3）选择性好（排除干扰） （4）应用广泛（常量、微量和痕量分析） （5）仪器设备简单，易于实现自动化
第一节 直接电位法的基本原理
直接电位法的基本公式可由能斯特方程 式表示：
EE0 RTlnaOx nF aRed
散，从而造成两相界面的电荷分布不 均匀，产生双电层形成电位差，这种 电位称为Donann电位，在离子选择电 极中膜与溶液两相界面上的电位具有 Donann电位性质． Donann电位可从电化学势概念导出。
当研究物质在相界上达到平衡时，电化学势相等
即：
这时，
μ =μ （ ） * M
* S
M：膜相；S：液相
k RT nF
ln 注：阳离子 “+” ； 阴离子“-” 外
2、离子选择性电极电位EISE ：
EISE=E内参+ EM ＝k* ±RT/nF lnαI外 k*内包括了φd，φ内参，αⅡ，αI内常数．
Байду номын сангаас
四、离子选择性电极的 一般特性
（－）Nernst响应、线性范围、检测下限
离子选择性电极电位的能斯特关系式：
K ij
指示电极 待测离子活度 参比电极
E电池＝ E参－ E指 + E接
E电池＝ E参 –（E0+ 0.059/n lgm n+ ） + E接
• E电池=E常数 – 0.059/n lgm n+
电池电动势是金属离子活度的函数， 电池电动势之值反映溶液中离子 活度的大小，此即电位分析的基本 原理．
离子选择性电极和金属基电极是 电位分析中常用的电极．
离子的活度（或浓度） 。
响应斜率偏离能斯特理论值 的主要影响因素：
• 共存离子 • 电极膜的制备方法和溶解度 • 试剂空白对待测离子的贡献
（二）选择性系数
离子选择电极除对某特定离子有 响应外，溶液中共存离子对电极 电位也有贡献．这时，电极电位 可写成
Ek2.3 Z iF 0 R3 lT gi(j
电位测量的目的：通过两个电极间呈现的电
位来了解有关溶液的组成情况。要求：电池电 位的测量必须在热力学可逆的条 件下进行（平衡电位）。
图5-1 电位测量示意图
平衡电位是指在被测量的电化学体系
中没有电流通过，即净电流为零时的 电位。
电位分析法的实质是通过在零电 流条 件下测定两电极间的电势差，再利用 电极电位和活（浓）度的关系来测定 待测物质含量．
μoM+RTlnαM+ZFφM= μoS+RTlnαS+ZFφS
设Z=1（1：1电解质），μoM=μoS，则：
F（φM -φS）=±RTlnαs /αM
φD=φM -φS=±RT/FlnαS /αM
c、扩散电位与Donann电位的区别
前者为自由扩散，正、负离子都可 以扩散通过界面，没有强制性和选 择性；而后者为强制性和选择性扩 散。
离子选择电极响应的线性 E
范围．该直线的斜率称为
电极的响应斜率，或称级
差．当活度较低时，曲线
就逐渐弯曲，当响应离子
的活度低于某一限度值时，
电极电势不再随活度的降
低而继续变化 （FG段）。
因此，CD和FG延长线的
交点A所对应的活度ai称 为检测下限．
图5-4电极校准曲线
线性范围：AB段对应的检测离子的活度（或浓度）范围。 检测下限：图中AB与CD延长线的交点M所对应的测定