精选电位分析法讲义.(ppt)
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第六章 电位分析法PPT课件
1、参比电极 是测量电极电位的基准。 要求：电位值恒定；电位值重现性好；装置简便；容
易制备；使用寿命长。 ❖ 常用的参比电极：甘汞电极和银-氯化银电极
9
（1）甘汞电极
由金属汞和Hg2Cl2及KCl溶液组成的电极
电极反应： 2Hg + 2Cl- = Hg2Cl2 + 2e电极电位(25℃) ：
H O2 g/H g0.0 n5lg 9H2 g
❖ 膜电极与金属基电极的区别 ★金属基电极有电子得失或电子转移 ★膜电极是以膜为探头，其电位是由于离子的交换或扩
散而产生
16
电极反应： Fe3+ + e = Fe2+
25oC时的电极电位
F3e/F2e
0.05l9g
F3e
F2e
15
第四节 离子选择性电极
❖ 一、定义
以薄膜为传感器，通过离子在膜内外的迁移，对溶液 中某种离子进行选择性响应的电极称为膜电极或离子 选择电极（ion-selective electrode，ISE）
5
二、电位分析的分类及特点
电位 分析法 的分类
直接电位法：(potentiometry)
通过测量电池电动势来确定待测离子的活度 的方法。
电位滴定法：(potentiometric titration)
通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确 定滴定终点，利用滴定剂的浓度和体积求得待测
物质的含量。
特点：灵敏度和准备度高；选择性好；仪器设备简单、操
作简便、测定快速；应用范围广
6
第二节 电位分析法的基本原理
1、理论基础—能斯特公式： 对于氧化还原体系：
O Ox/Red0.0n5l9gaaR Odex
易制备；使用寿命长。 ❖ 常用的参比电极：甘汞电极和银-氯化银电极
9
（1）甘汞电极
由金属汞和Hg2Cl2及KCl溶液组成的电极
电极反应： 2Hg + 2Cl- = Hg2Cl2 + 2e电极电位(25℃) ：
H O2 g/H g0.0 n5lg 9H2 g
❖ 膜电极与金属基电极的区别 ★金属基电极有电子得失或电子转移 ★膜电极是以膜为探头，其电位是由于离子的交换或扩
散而产生
16
电极反应： Fe3+ + e = Fe2+
25oC时的电极电位
F3e/F2e
0.05l9g
F3e
F2e
15
第四节 离子选择性电极
❖ 一、定义
以薄膜为传感器，通过离子在膜内外的迁移，对溶液 中某种离子进行选择性响应的电极称为膜电极或离子 选择电极（ion-selective electrode，ISE）
5
二、电位分析的分类及特点
电位 分析法 的分类
直接电位法：(potentiometry)
通过测量电池电动势来确定待测离子的活度 的方法。
电位滴定法：(potentiometric titration)
通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确 定滴定终点，利用滴定剂的浓度和体积求得待测
物质的含量。
特点：灵敏度和准备度高；选择性好；仪器设备简单、操
作简便、测定快速；应用范围广
6
第二节 电位分析法的基本原理
1、理论基础—能斯特公式： 对于氧化还原体系：
O Ox/Red0.0n5l9gaaR Odex
《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。
第九章--电位分析法(2014)PPT课件
H水 合层 H溶 液
E内K内0.059lgaaHH内 内 参 水比 化溶 层液 E外K外0.059lgaaH H外 外 部 水溶 化液 层
.
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E内K内0.059lgaaHH内 内 参 水比 化溶 层液 E外K外0.059lgaaH H外 外 部 水溶 化液 层
同一玻璃电极，膜内外表面性质可以看成是相同 的，所以常数K内=K外；
属于非晶体膜电极。 最早使用的离子选择性电极。 核心部分是玻璃膜。
.
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玻璃膜的不同组成可制成对不同 阳离子响应的玻璃电极。
pH玻璃膜电极的敏感膜是在SiO2 基质中加入Na2O、Li2O和CaO烧 结而成的特殊玻璃膜。厚度约为 100 mm左右。
原理：玻璃膜产生的膜电位与待 测溶液的pH值有关。
.
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3.3 pH值的测定
pHlogH[] pH loagH
饱和甘汞电极为参比电 极 ， 玻 璃 电 极 作 为 H+ 活 度 指 示电极，两者插入溶液中组 成电池：
A A g ,0 . g 1 m C L 1 H ol 玻 lC 试 l 璃 K ( 饱 液 C ) 膜 ,H 2 C l 和 2 H g l
.
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二氧化碳气敏电极
电极浸入待测液，试液中 待测CO2通过透气膜扩散 ，直到透气膜内外CO2的 分压相等。
CO2引起的内电解质溶液 pH变化用pH玻璃电极指 示，由此测定试液中CO2 的浓度。
.
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气敏电极一览表：
.
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7. 酶电极
将 生物酶 涂剂：二癸基磷酸钙+苯基磷酸二辛酯溶液。
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第1章电位分析法 PPT
氟离子选择电极的电位可表示为：
ISE k 0.0592 lg aF
298K时的电池电动势可表示为：
E 甘汞 ISE b 0.0592 lg aF
这种电极对F-有良好的选择性，一般阴离子除OH-外均 不干扰电极对F-的相应。
LaF3 + 3OH-
La（OH）3 + 3F-
1906年，M. Cremer(Z. Biol.,1906,47,562)首先发现玻璃电极可用于测定； 1909年，F. Haber(Z. Phys. Chem., 1909, 67,385)对其系统的实验研究； 1930年代，玻璃电极测定pH的方法是成为最为方便的方法(通过测定分隔开的玻 璃电极和参比电极之间的电位差)
在酸性溶液中， H+ + 2F- HF2-
适用pH范围为5 ~ 6
某些阳离子Al 3+，Fe 3+等能与F -离子生成稳定的配合 物，可加入柠檬酸钠，EDTA等掩蔽。
由上述讨论可知，离子选择电极的电极电
位通式可写为：
ISE
k
0.0592 lg
ZA
A
实际测量时，其测量电池为：
离子选择电极 试液 （ = x） SCE
4) 高选择性 ：膜电位的产生不是电子的得失。其它离子 不能进入晶格产生交换。当溶液中Na+浓度比H+浓度高1015 倍时，两者才产生相同的电位；
5)改变玻璃膜的组成，可制成对其它阳离子响应的玻璃 膜电极；
6) 优点：是不受溶液中氧化剂、还原剂、颜色及沉淀的 影响，不易中毒；
7)缺点：是电极内阻很高，电阻随温度变化。
检测下限与各自的溶度积KSP有关
第一章电位分析法PPT课件
也叫惰性金属电极，由一种惰性金属如Pt与含有可溶性的氧 化态和还原态物质的溶液组成，如：Pt|Fe3+,Fe2+(c)
零类电 极
膜电极
离子选择性电极，也是最重要的一类电极。
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五、几种指示电极的运用
① 金属-金属离子电极： ✓ 应用：测定金属离子 ✓ 例：Ag︱Ag+
Ag+ + e → Ag
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二、电位分析法的理论依据 1. 电极电位的产生
两种导体接Байду номын сангаас时，其界面的两种物质，可以是固体-固 体、固体-液体及液体-液体，因两相中的化学组成不同， 故将在界面处发生物质迁移，若进行迁移的物质带有电荷 ，则将在两相之间产生一个电位差，即电极电位。
实验证明：金属的电极电位大小与金属本身的活泼性， 金属离子在溶液中浓度，以及温度等因素有关。
电位分析法是在原电池内进行
！注意
区别
库伦分析法是在电解电池内进行
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一、基本原理
负 极 写 在 左 边
由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝 酸铵溶液构成的。用来在两种
溶液中转移电子。
正 极 写 在 右 边
原电池可以表示如下形式：
（-）Zn│ZnSO4（xmol▪L-1)││CuSO4(y mol ▪L-1)│Cu(+)
工作电池 电动势E与待测物含量(活度a)关系
E W -R f (a) - const. F (a)
电位分析法中最常用的参比电极是甘汞电极和银-氯化 银电极，尤其是饱和甘汞电极（SCE）
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三、参比电极-甘汞电极
电极反应:Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl-
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.
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3.第三类电极
4. 惰性金属电极
金属与两种具有共同阴离子的难溶盐或难离解的配离子
组成的电极，涉及三相平衡，平衡速度慢，故很少应用。
如钙电极：Ag|Ag2C2O4(s)，CaC2O4, Ca 2+(ɑ)
氧化还原电极或零类电极
氢电极：2H++2e=H2
Pt|H2(P)|H+(ɑ)
EH+/ H2 =E0H+/ H2+(RT/nF)ln(ɑ(H+)/(PH2/P0))
氧化钙6.4%、氧化硅72.2%。
(1) 玻璃膜结构特点
气敏电极
常用6离.7子常选用择离性子电选极简择介电极
• 酶敏电极结构
实例：氟标准溶液的测定结果
C(mg/L)
lgC
E（mV）
2
0.30103
279
4
0.60206
262
8
0.90309
245
12
1.079181
235
20
1.30103
5. 膜电极
具有敏感膜且能产生膜电位的电极。 用作为指示电极，也叫离子选择电极（ISE）。 （ISE：ion selective electrode ）
指示电极：在工作状态下可以反映被测离子浓度，而溶液主体浓度恒定的电极 （工作时仅有微小电流或零电流通过）。
工作电极：工作状态下可以反映离子浓度，但主体溶液浓度发生显著改变的电极。 电解法和库仑法中所用电极（工作时有较大电流通过）。
3. 对于整个膜电极 EISE=E内参比+E膜 =E内参比+K’’±(RT/nF)lnɑ（M±）
=K’±(RT/nF)lnɑ（M±）
6.2 膜电极简介
6.2.5 膜电极的分类
膜电极也称为 离子选择电极
6.2.5 膜电极的分类
• 1. 均相晶体膜电极 • （1）单晶膜电极 • 如氟电极的敏感膜是氟化镧单晶。 • 单晶指只有一种晶形，多晶指的是多种晶形共存。 • （2）多晶膜电极 • 用硫化银粉末压制成全固态硫、银电极 • （3）混晶膜电极 • 硫化银+卤化银（Cl、Br、I）制得的氯、溴、碘
精选电位分析法讲 义.(ppt)
电位分析法主要内容
几种电极的含义: 指示电极、工作电极、参比电极、离子选择性电极
离子选择性电极的技术指标 pH玻璃电极的结构、响应机理、电极电位表达式 氟电极的结构、响应机理、电极电位表达式 二氧化碳电极或氨气敏电极的结构、响应机理 总离子强度调节剂(TISAB)的组成及作用 pH和氟离子浓度的测定原理及应用
电导分析法: 以测量溶液的电导为基础的分析方法。
直接电导法：是直接测定溶液的电导值而测出被测物质的浓度。
电
电导滴定法：是通过电导的突变来确定滴定终点，然后计算被测物质的含量。
化
电位分析法: 在零电流条件下根据电池电动势与物质浓度的关系
学
进行定量分析的方法。
直接电位法:根据指示电极的电位与被测物质浓度的关系来进行定量分析的方法。
银-氯化银电极：常用作内参比电极 甘汞电极：饱和甘汞电极（SCE）常用作外参比电极
甘汞电极反应： Hg2Cl2+2e=2Hg（l）+2Cl－
甘汞电极符号： Hg|Hg2Cl2 (s)|Cl－ (ɑ)
甘汞电极电位：
E E Hg2Cl2/Hg= 0Hg2Cl2/Hg-(RT/nF)ln(ɑCl－)
6.1.4 电极分类
222
40
1.60206
205
60
1.778151
198
80
1.90309
191
100
2
182
200
2.30103
165
实例：氟的标准曲线
300
250
200
150
100
y = -56.321x + 295.96
50
R2 = 0.9988
0
0
1
2
3
• 电位法测量实物图
电位法测量装置实物图
6.1.3 电化学分析方法分类
参比电极：在测量过程中电极电位恒定的电极。
6.2.1 定义
6.2 膜电极简介
具有敏感膜且能产生膜电位的电极。 用作为指示电极，也叫离子选择电极（ISE）。 （ISE：ion selective electrode ）
6.2.2 结构
1. 电极腔体 2. 内参比电极 ( 银-氯化银电极) 3. 内参比液 （一般为响应离子的强电解质和氯化物溶液） 4. 敏感膜
电化学性质 •电导、电位、电流、电量
基本装置 化学电池 原电池和电解池
6.1.2 电位分析法基本装置
原电池
电解池
6.1.2 电位分析法基本装置
• 电位法测量示意图
pH玻璃电极
pH玻璃电极构造
• （1）电极腔体：高阻玻璃 • （2）内参比电极： • Ag| AgCl • （3）内参比溶液：0.1MHCl • （4）pH敏感玻璃膜： • 30～100µm厚， • 组成（摩尔分数）：氧化钠21.4%、
6.26.5膜膜电电极极简介
6.2.3 响应机理
在敏感膜与溶液两相间界面上， 由于离子交换或扩散的结果破坏了 界面附近电荷分布的均匀性 而建立双电层结构，产生了膜电位, 膜电位与响应离子活度有关。
6.2.4 膜电位表示方法
1. 对于负离子 E膜=K－(RT/nF)lnɑM-
•2. 对于正离子 •E膜=K+(RT/nF)lnɑ M+
电极或硫化银+金属硫化物（铅、铜、镉）制成 的铅、铜、镉离子电极。
6.2.5 膜电极的分类
• 2. 非均相晶体膜电极 • 难溶金属盐均匀地分散在惰性基体物中如硅橡胶、聚
6.1 电化学分析概述 (electrochemical analysis)
6.1.1 电化学分析定义
根据物质在溶液中和电极上的电化学性质及其变化进行物质定性定量分析的方法。 通常是使待分析的试样溶液构成一个化学电池（原电池或电解池），通过测量所组成电池 的某些物理量（与待测物质有定量关系）来确定物质的量。
类
伏安法和极谱分析法:用微电极电解被测物质溶液，根据电解过程的 电流—电压曲线进行定性或定量分析的 活性金属电极
2. 第二类电极 金属及其难溶盐电极
作参比电极用
6.1.4 电极分类
金属与该金属离子溶液组成的电极体系。 银、铜、锌、汞、铅、镉
分
电位滴定法:根据滴定过程中电极电位的突变指示终点的容量分析法。
析
电解分析法:应用外加电源电解试液，电解后称量在电极上析出的金属的质量，
方
进行定量分析的方法。也称电重量法。(控制电位电解法和恒电流电解法)
法
库仑分析法: 应用外加电源电解试液，根据电解过程中所消耗的电量
分
进行分析的方法。(控制电位库仑分析法和库仑滴定法)