仪器分析及公式总结

仪器分析总结

一、基础内容

（一）绪论

化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质组成和含量的一类分析方法。

仪器分析是指通过物质某些物理或者物理化学性质、参数及其变化来确定物质的组成、成分含量及化学结构的分析方法.

分析仪器是仪器分析方法的技术设备，包括通用分析仪器和专用分析、测量一起两大类。

仪器分析的特点：

1、试样用量少，适用于微量、半微量乃至超微量分析；

2、检测灵敏度高，最低检出量和检出浓度大大降低；

3、重现性好，分析速度快,操作简便，易于实现自动化、信息化和在线检测;

4、化学分析需要在溶液中进行，仪器分析可在物质原始状态下分析；

5、可实现复杂混合物成分分离、鉴定或者结构测定;

6、相对误差较化学分析误差较高，达3～5%，不适合常量和高含量分析；

7、需要结构复杂的分析仪器，分析成本较高.

分析方法类型：1、光化学分析法；2、电化学分析法;3、分离分析法;4、其他仪器分析法。

分析仪器的性能指标:精密度、灵敏度、检出限、动态范围、选择性、响应速度、分辨率.

(二）电化学分析法

电化学分析导论

被测样品:溶液

分析对象:具体物种（分子、离子）

分析方法：是将待测试液与适当的电极组成一个化学电池,通过测量电池的某些物理量，如电位、电流、电导或电量等来确定物质的组成和含量或测定某些电化学性质。

电解池：由外加电源强制发生电池反应，以外部供给的电能转变为电池反应产物的化学能，在反应中有电荷在金属/溶液界面上转移，电子转移引起的氧化或还原反应发生.并遵循Faraday电解定律，称为Faraday 过程。

非Faraday过程：由于热力学或动力学方面的原因,可能没有电荷转移反应发生，而仅仅发生吸附和脱附的过程,使电极/溶液界面的结构可以随电位或溶液组成的变化而改变。

电极过程：电极和溶液界面上发生一系列变化的总和。

电极过程的基本历程:

1、液相物质传递步骤;

2、前置的表面转化步骤

3、电子传递步骤

4、随后的表面转化步骤

5、物质传递步骤

极化现象：当有电流通过电极时，总的反应速率不为零，即原有的热力学平衡被破坏,致使电极电位偏离平衡电位的现象

电化学电池中的电极系统:

1、工作电极：实验中要研究或考察的电极，它在电化学池中能发生所期待的电化学反应，或者对激励信

号能做出响应的电极

2、参比电极：在测量过程中其电位几乎不发生变化的电极

3、辅助电极（又称对电极）：提供电子传导的场所，与工作电极、参比电极、组成三个电极系统的电池，

并与工作电极形成电流通路

电分析化学方法：

静态方法：平衡态或非极化条件下的测量方法，如电位法、电位滴定法

动态方法：有电流通过或极化条件下的测量方法,如伏安法、计时电位法

伏安法：指用电极电解被测物质溶液，根据所得到的电流—电压曲线来进行分析的方法

电位分析法:将一个指示电极和一个参比电极，或者采用两个指示电极，与试液组成电池，然后根据电池电动势或者指示电极电位的变化来进行分析的方法（电位法、电位滴定法)

电重量法：使用外加电源电解试液,电解完成后直接称量电极上析出的被测物质的质量来进行分析的方法

电离分离法:将电解的方法用于物质的分离

库仑分析法:根据电解过程中所消耗的电荷量来进行分析（分控制电流库仑分析法和控制电位库仑分析法）

电导分析法:根据溶液的电导性来进行分析的方法（包括电导法和电导滴定法)

电分析化学方法的特点：分析速度快；灵敏度高；所需试样量少，所使用的仪器简单,易于控制;适用于进行微量操作；可用于各种化学平衡常数的测定以及化学反应机理的研究。

电位分析法

电位分析法：电位法、电位滴定法

电位法一般使用专用的指示电极，把被测离子的活(浓）度通过毫伏电位计显示为电位读数，再有能斯特方程计算求其活度;电位滴定法类似于化学滴定法，是利用电极电位在化学计量点附近的突变来代替指示剂的颜色变化来确定滴定终点。被测物质含量的求取和化学滴定法完全相同

电位分析法指示电极的分类：

第一类电极：金属电极与其金属离子溶液组成的体系，其电极电位决定于该金属离子的活度

第二类电极:金属及其难溶盐（或络离子）所组成的电极体系

第三类电极：金属与两种具有共同银离子的难溶盐或难解离的络离子组成的电极体系

零类电极：惰性金属电极,Pt、Au、C等

膜电极：离子选择电极

电位选择系数：电极对各种离子的选择性，用电位选择系数来表示，为一常数

参比电极和盐桥

参比电极基本性质：1、可逆性;2、重现型；3、稳定性

分类：标准氢电极、甘汞电极和银-氯化银电极

盐桥作用:接通电路，消除或减小液接电位

使用条件：1、盐桥中电解质不含有被测离子;2、电解质的正负离子的迁移率应该基本相等；3、要保持盐桥内离子浓度尽可能的大,以保证减小液接电位

扩散电位：由于离子扩散速度的不同造成的电位差

离子选择电极电位=内参比电极+膜电位

离子选择电极类型：

1、玻璃电极

2、晶体膜电极：I）、氟离子单晶膜电极；II）、硫、卤素离子电极

3、流动载体电极：液膜电极

4、气敏电极:一种气体传感器,测定溶液或其他介质中气体的含量

5、生物电极：一种将生物化学和电化学原理结合而制成的电极（分为酶电极、离子敏感场效应晶

体管、组织电极）

响应时间:从离子选择电极与参比电极一起与试液接触时算起，直至电池电动势达到稳定值时为止，在此期间所经过的时间为实际响应时间

分析方法：直接比较法、校准曲线法、标准加入法

电位滴定法

滴定终点的确定：滴定反应发生时，在化学计量点附近，由于被滴定物质的浓度发生突变，指示电极的电位随之产生突越,由此确定滴定终点

滴定反应类型以及指示电极的选择

1、酸碱反应可用pH玻璃电极作指示电极

2、氧化还原反应在滴定过程中，溶液中氧化态和还原态的浓度比值发生变化,可采用零类电极作指

示电极，一般都用铂电极

3、沉淀反应滴定可根据不同的沉淀反应,选用不同的指示电极

4、络合反应用EDTA进行电位滴定时，可采用两种类型的指示电极；一是应用于个别反应的指示电

极;另一种能够指示多种金属离子的电极，谓之pM电极

伏安法与极谱法

液相传质方式：对流、电迁移、扩散

直流直谱装置：以滴汞电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极组成的电解池

干扰电流及其消除方法：

残余电流：来源于微量杂志的氧化还原所产生的电流，采用作图法加以扣除

迁移电流：加入大量支持电解质可以消除