第五章电位分析法解读
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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5章电位分析法
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2012-4-5
第五章
电位分析法
第一节 离子选择性电极
第一节 离子选择性电极
一、定义
具有敏感膜并能产生膜电位的电极，常用 具有敏感膜并能产生膜电位的电极， ISE”表示 表示。 “ISE”表示。
二、结构
1.敏感膜： 1.敏感膜：与被测离子能产生电 敏感膜 表示) 位响应的薄膜(电位用 膜 表示)。 2.内参比电极 常用Ag-AgCl做 2.内参比电极：常用Ag-AgCl做 内参比电极： 电极材料。 电极材料。 3.内参比溶液 电极内的溶液。 3.内参比溶液：电极内的溶液。 内参比溶液： 故
第五章
电位分析法
第二节 常见的离子选择性电极
再将玻璃膜浸泡在不同酸度的溶液中： 再将玻璃膜浸泡在不同酸度的溶液中：
膜 内 溶 液 干玻璃层 0.1mm
水化层 (10-4mm)
被 测 溶 液
aH
+ 膜
aH
：
+
aH
=K =K
+
+
aH
+ 膜 +
+
aH + 0.059 lg ——— aH aH + 0.059 lg ——— aH
式中的K 式中的Ki,j、Ki,k——电位选择性系数，反映了干扰离子对 ——电位选择性系数 电位选择性系数， 测定的影响。 测定的影响。 一般， 其影响可忽略不计。 一般，当Ki,n＜10-4，其影响可忽略不计。 【如：KH,Na=10-7，通常可不考虑Na+对H+测定的影响。 通常可不考虑Na 测定的影响。
3 响应斜率
2.303RT 2.303RT 线性范围对应曲线的斜率，即————，用“S ”表示。 表示。 线性范围对应曲线的斜率， ————， nF 故
第五章电位及永停滴定法
玻璃电极的性能
电极斜率
S pH
碱差和酸差 [pH>9 （碱差），pH<1（酸差）]
不对称电位 温度
5 ~ 45oC
测定溶液pH的原理和方法
将玻璃电极与甘汞电极同时插入被测溶液中组成一电 池
- A A g s g H , C 0 C . l 1 l玻 m 待 o 璃 L 测 K 膜 / 饱 L C 溶 H 2 和 l C 2 g s 液 ,H l g 玻璃电极 甘汞电极
金属-金属难溶盐电极
电极表示式： M | MmXn，XmAg | AgCl，Cl-
电极反应式： AgCl + e-
Ag+Cl-
电极电位：
Ag A g 0 Ag A gSlgA a g
aAgaClKapA, gCl
银-氯化银电极
0Ag
Ag
S
lg
Kap,AgCl aCl
nF cRed
简式—— ' 0.05l9gcOx2O 5C n cRed
电极的本性 影响电极电位的因素 溶液的温度
氧化型与还原型浓度的比值
化学电池
e
A
-
＋
SZOn42
SO42
Zn2
Cu
Cu2
SO42
将化学能转变为电能 的装置称为原电池.
原电池由两个半电池 组成，组成半电池的金 属导体叫电极，向外电 路中流出电子的电极称 为负极。接受电子的电 极称为正极。
Es b Slgcs Ex b Slgcx
二式相减，整理后得：
lc g x lc g sE xS E s或 cx c s1 E 0S
电位分析法解析
第九章电位分析法•电位分析法的种类：•直接电位法:根据电极电位与待测组分活度之间的关系，利用测得的电位差值（或电极电位值）直接求得待测组分的活度（或浓度）的方法。
•电位滴定法:根据滴定过程中电位差（或电极电位）的变化来确定滴定终点的容量分析法。
电位分析原理principle of potentiometry analysis 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）所进行的分析测定。
ΔE = E + - E- + E液接电位装置：参比电极、指示电极、电位差计；当测定时，参比电极的电极电位保持不变，而指示电极的电极电位随溶液中待测离子活度而变。
电位分析的理论基础理论基础：能斯特方程（电极电位与溶液中待测离子间的定量关系）。
对于氧化还原体系：Ox + ne - = ReddRe Ox OOx/Red ln a a nF RT E E += 对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）：+++=n n M O /M M ln a nF RT EE一、离子选择性电极的种类、原理与结构•离子选择性电极：离子选择性电极是一类具有薄膜的电极。
其电极薄膜具有一定的膜电位，膜电位的大小就可指示出溶液中某种离子的活度，从而可用来测定这种离子。
1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类：二.玻璃膜（非晶体膜）电极非晶体膜电极，玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子响应的玻璃电极。
H+响应的玻璃膜电极：敏感膜厚度约为0. 5mm。
SiO2基质中加入Na2O、Li2O和CaO烧结而成的特殊玻璃膜。
水浸泡后，表面的Na+与水中的H+ 交换，表面形成水合硅胶层。
玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡。
玻璃膜电极外部试液a 外 内部参比a 内 水化层 干玻璃 Ag+AgCl膜相溶液（外）φd溶液（内）αⅠαⅡāⅡāⅠφD外φD内玻璃膜电位的形成玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡，生成三层结构，即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层：水化硅胶层厚度：0.01～10 μm。
第5章 电位分析法
22:13:52
5.2 金属基电极
以金属为基体，共同特点是电极上有电子交换发生的氧化还原反应
5.2.1 第一类电极（活性金属电极） 电极反应： M
n
ne M
o M
n
电极电位： 要
/M
0.0592 lg a M n z
求：0 (Mn+/M) > 0, 如Cu, Ag, Hg 等；其它元素，如
22:13:52
2. 第二类电极：亦称金属-难溶盐电极（M MXn）
电极反应： MX 电极电位：
ne M n nX n
0.0592 a M n lg z aM
0
0
0.0592 lg a M n z 0.0592 K sp , MX n 0 lg z ( a X )n
K sp ,Hg2Cl2 0.059 aHg22 0.059 0 lg 2 0 lg aHg2 0 0.059 lg 2 2 2 aHg ( aCl )2
' 0 0.059 lg aCl
可见，电极电位与Cl-的活度或浓度有关。当Cl- 浓度不同时，可得到具有不 同电极电位的参比电极。(注意：饱和甘汞电极指 KCl 浓度为4.6M)
22:13:52
5.1.3
液接电位及其消除
一、 液接电位的形成 当两个不同种类或不同浓度的溶液 直接接触时，由于浓度梯度或离子扩 散使离子在相界面上产生迁移。当这 种迁移速率不同时会产生电位差或称 产生了液接电位，它不是电极反应所 产生，因此会影响电池电动势的测定 ，实际工作中应消除。
二、 液接电位的消除——盐桥(Salt bridge) 盐桥的制作：加入3%琼脂于饱和KCl溶液 (4.2M)，加热混合均匀，注入到U形管中 ，冷却成凝胶，两端以多孔沙芯(porous plug)密封防止电解质溶液间的虹吸而发 生反应，但仍形成电池回路。由于K+和 Cl-离子的迁移或扩散速率相当，因而液 接电位很小。通常为 1~2 mV。
5.2 金属基电极
以金属为基体，共同特点是电极上有电子交换发生的氧化还原反应
5.2.1 第一类电极（活性金属电极） 电极反应： M
n
ne M
o M
n
电极电位： 要
/M
0.0592 lg a M n z
求：0 (Mn+/M) > 0, 如Cu, Ag, Hg 等；其它元素，如
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2. 第二类电极：亦称金属-难溶盐电极（M MXn）
电极反应： MX 电极电位：
ne M n nX n
0.0592 a M n lg z aM
0
0
0.0592 lg a M n z 0.0592 K sp , MX n 0 lg z ( a X )n
K sp ,Hg2Cl2 0.059 aHg22 0.059 0 lg 2 0 lg aHg2 0 0.059 lg 2 2 2 aHg ( aCl )2
' 0 0.059 lg aCl
可见，电极电位与Cl-的活度或浓度有关。当Cl- 浓度不同时，可得到具有不 同电极电位的参比电极。(注意：饱和甘汞电极指 KCl 浓度为4.6M)
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5.1.3
液接电位及其消除
一、 液接电位的形成 当两个不同种类或不同浓度的溶液 直接接触时，由于浓度梯度或离子扩 散使离子在相界面上产生迁移。当这 种迁移速率不同时会产生电位差或称 产生了液接电位，它不是电极反应所 产生，因此会影响电池电动势的测定 ，实际工作中应消除。
二、 液接电位的消除——盐桥(Salt bridge) 盐桥的制作：加入3%琼脂于饱和KCl溶液 (4.2M)，加热混合均匀，注入到U形管中 ，冷却成凝胶，两端以多孔沙芯(porous plug)密封防止电解质溶液间的虹吸而发 生反应，但仍形成电池回路。由于K+和 Cl-离子的迁移或扩散速率相当，因而液 接电位很小。通常为 1~2 mV。
电位分析法
通过改变玻璃组成（如向玻璃膜中引入三价元素Al、Ga、B 等氧化物），制成对其它一价阳离子具有选择性的pM电极。
主要响 应离子
Na+
K+ Ag+
玻璃膜组成(摩尔分数，%) Na2O Al2O3 SiO2 11 18 71 27 11 28.8 Li2O 15 5 18 19.1 25 68 71 52.1 60
外,D
RT α外 k 外,D ln ZF α'外
内, D
RT 内 k内, D ln ZF '内
RT 外 '内 膜 k外, D k内, D ln ZF 内 '外 RT 外 ln ZF 内
(膜内外表面相同，k外,D=k内,D α’外＝ α’内)
RT 电 极 k' ln X F
AgX+2CN
-
= Ag(CN)2-+
X
-
可用于测定CN-
三、流动载体(液膜)电极
(一)种类
带电荷（正、负）的液膜电极 中性液膜电极
Ag-AgCl电极
内参比溶液（凝胶）
液体离子交换剂 （活性物质溶液）
(二)构造
多孔膜
(三) 带电荷的液膜电极
响应机理
膜
活性物质（缔合物）在有机相和水相中的分配系
数，分配系数越大，灵敏度越高。 流动载体
测定阳离子采用带负电荷的流动载体，测定阴离 子采用带正电荷的流动载体，形成离子缔合物
例：Ca2+电极 电活性物质：二癸基磷酸钙 溶剂：苯基磷酸二正辛酯；内参比溶液：CaCl2
(四) 中性液膜电极
O
O
O
O
O
H3C
CH 3
主要响 应离子
Na+
K+ Ag+
玻璃膜组成(摩尔分数，%) Na2O Al2O3 SiO2 11 18 71 27 11 28.8 Li2O 15 5 18 19.1 25 68 71 52.1 60
外,D
RT α外 k 外,D ln ZF α'外
内, D
RT 内 k内, D ln ZF '内
RT 外 '内 膜 k外, D k内, D ln ZF 内 '外 RT 外 ln ZF 内
(膜内外表面相同，k外,D=k内,D α’外＝ α’内)
RT 电 极 k' ln X F
AgX+2CN
-
= Ag(CN)2-+
X
-
可用于测定CN-
三、流动载体(液膜)电极
(一)种类
带电荷（正、负）的液膜电极 中性液膜电极
Ag-AgCl电极
内参比溶液（凝胶）
液体离子交换剂 （活性物质溶液）
(二)构造
多孔膜
(三) 带电荷的液膜电极
响应机理
膜
活性物质（缔合物）在有机相和水相中的分配系
数，分配系数越大，灵敏度越高。 流动载体
测定阳离子采用带负电荷的流动载体，测定阴离 子采用带正电荷的流动载体，形成离子缔合物
例：Ca2+电极 电活性物质：二癸基磷酸钙 溶剂：苯基磷酸二正辛酯；内参比溶液：CaCl2
(四) 中性液膜电极
O
O
O
O
O
H3C
CH 3
《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。
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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。
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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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。
第五章电位法
第五章 电位分析法
电分析化学导论
一、电化学分析定义、分类和特点 （一）定义
根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进 行分析的方法称电化学分析。 它是以溶液电导、电位、电流和电量等电化学 参数与被测物质含量之间的关系作为计量基础。
（二）电化学分析法分类
根据所测定的参量的不同，分为三类： 第一类： 根据试液的浓度在某一特定条件下与化学
（二）电解池
将电能转变成化学能的装置。若外加电源加到丹聂尔 电池上，且电动势大于其电池电动势，且方向相反时，则：
电极反应： 锌极：Zn2++2e→Zn
还原反应 阴极 负极 铜极：Cu→Cu2++2e
氧化反应 阳极 正极 电池反应：
Zn2++ Cu→Cu2+ +Zn
显然电解池是不能自发工作的，只有外加电 压达到锌离子还原电位才能进行锌离子的还原反 应，同时铜在阳极上失去电子变为铜离子进入溶 液。
（一）电极电位
一个电化学体系包含有各种相的接触，如金 属－溶液、溶液－溶液、金属－金属、溶液－气 体等。在两相接触的界面上，它们的性质与相内 是不同的，无论是哪种接触，在它们的界面上都 存在电位差。两种不同物相间的电位差称电极电 位。
（1）电极电位如何产生？ 当金属导体插入电解质溶液，在金属与溶液交界面发
生飞跃。
5、展望
（1）袖珍微型化: 仪器袖珍化、电极微型化。 （2）生命过程的模拟研究，生命过程的氧化还原反应类似
电极上的氧化还原，用电极膜上反应模拟生命过程，可 深化认识生命过程。 （3）活体现场检测（无损伤分析 ）。
二、化学电池
将化学能变成电能的电池称 为原电池；将电能变为化学能的 电池称为电解池，原电池和电解 池统称为化学电池。一般由电极， 盐桥，溶液和容器组成。电池电 动势为正，是原电池，能自发进 行；为负时，是电解池，不能自 发进行。
电分析化学导论
一、电化学分析定义、分类和特点 （一）定义
根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进 行分析的方法称电化学分析。 它是以溶液电导、电位、电流和电量等电化学 参数与被测物质含量之间的关系作为计量基础。
（二）电化学分析法分类
根据所测定的参量的不同，分为三类： 第一类： 根据试液的浓度在某一特定条件下与化学
（二）电解池
将电能转变成化学能的装置。若外加电源加到丹聂尔 电池上，且电动势大于其电池电动势，且方向相反时，则：
电极反应： 锌极：Zn2++2e→Zn
还原反应 阴极 负极 铜极：Cu→Cu2++2e
氧化反应 阳极 正极 电池反应：
Zn2++ Cu→Cu2+ +Zn
显然电解池是不能自发工作的，只有外加电 压达到锌离子还原电位才能进行锌离子的还原反 应，同时铜在阳极上失去电子变为铜离子进入溶 液。
（一）电极电位
一个电化学体系包含有各种相的接触，如金 属－溶液、溶液－溶液、金属－金属、溶液－气 体等。在两相接触的界面上，它们的性质与相内 是不同的，无论是哪种接触，在它们的界面上都 存在电位差。两种不同物相间的电位差称电极电 位。
（1）电极电位如何产生？ 当金属导体插入电解质溶液，在金属与溶液交界面发
生飞跃。
5、展望
（1）袖珍微型化: 仪器袖珍化、电极微型化。 （2）生命过程的模拟研究，生命过程的氧化还原反应类似
电极上的氧化还原，用电极膜上反应模拟生命过程，可 深化认识生命过程。 （3）活体现场检测（无损伤分析 ）。
二、化学电池
将化学能变成电能的电池称 为原电池；将电能变为化学能的 电池称为电解池，原电池和电解 池统称为化学电池。一般由电极， 盐桥，溶液和容器组成。电池电 动势为正，是原电池，能自发进 行；为负时，是电解池，不能自 发进行。
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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原理：在待测的电解质溶液中插入两只性质不同的电极，
用导线相连组成原电池，利用电极电势与试液中离子的活度 之间的数量关系测得离子的活度。
分类：
电位测定法 电位滴定法
2020/11/18
9
电位测定法
通过测量电池电动势来确定待测离子活度。 例如：
用玻璃电极测定溶液中H+活度。 用离子选择性电极测定各种阴离子或阳离子的活度。
13
§5-2 参比电极
测量电池电动势、计算电极电位的基准。
要求：
电极电位已知而且恒定。 它与不同的测试溶液间的液体接界电位差异很小，可以
忽略不计。 容易制作，使用寿命长。
2020/11/18
14
标准氢电极(SHE)
将镀有一层疏松铂黑的铂片插入c(H+)=1mol/L的酸溶液中。在298.15K 时不断通入p(H2) =100kPa的纯氢气流，铂黑很易吸附氢气达到饱和，同
2020/11/18
6
化学电池
原电池
电子定向转移，借助于自发的氧化还原反应 产生电流，使化学能转变为电能的装置。
电解池 电导池
K+
2020/11/18
Cu-Zn原电池装置
7
能斯特(Nernst)方程
——电极电位与电极活性物质的活度之间的关系
电动势的能斯特方程：
EE
RT nF
ln
[c(产物）/ c ]b [c(反应物）/ c ]a
第五章
电位分析法
2020/11/18
1
目录
§5-1 概述 §5-2 参比电极 §5-3 指示电极 §5-4 电位测定法 §5-5 电位滴定法
2020/11/18
2
§5-1 概述
电位分析法是电化学分析法(electroanalytical methods)的一个重要组成部份。
电化学分析法：应用电化学的基本原理和技术， 研究在化学电池内发生的特定现象，利用物质 的组成及含量与该电池的化学量（如，电导、 电位、电流、电量等）有一定关系而建立起来 的一类分析方法。
时对电化学反应有催化作用，使氢气很快与溶液中的H＋达成平衡。其可逆 程度很高,这样组成的电极称为标准氢电极。
电极反应：
根据测量参数的不同： 电位分析法 库仑分析法 极谱分析法 电导分析法 电解分析法
2020/11/18
5
三、电化学分析法特点及现状
灵敏度、选择性和准确度都很高。
被分析物质的最低量接近10-12 mol数量级。近代电分析技术能对 质量为10-9g的试样作出可靠的分析。
适用范围广。
易于实现自动化和连续分析。(电学讯号，电学仪器是关键。)
2020/11/18
3
一、电化学分析法的分类
第一类：利用试液的浓度在某一特定实验条件下与化学电 池中某些物理量的关系来进行分析的。
电极电位：电位分析法 电阻：电导分析法 电量：库仑分析法 电流—电压曲线：伏安分析法
第二类： 以上述这些电物理量的突变作为滴定分析中终 点的指示，所以又称为电容量分析法。
实时、在线
电化学分析法在化学研究中具有十分重要的作用。它已广泛应用于 电化学基础理论、有机化学、药物化学、生物化学、临床化学等领 域的研究中。 例如各类电极过程动力学、电子转移过程、氧化还原过程及其机 制、催化过程、有机电极过程、吸附现象、大环化合物的电化学性 能等等。
电化学分析法对成分分析(定性及定量分析)、生产控制和科学研究 等方面都有很重要的意义。
a + M n / M
M n / M
RT ln nF
n M
测量：
在实际电位分析中需要用一个电极电位随待测离子活度不同而变化 的电极(称为指示电极)与一个电极电位值恒定的电极(称为参比电极)和 待测溶液组成工作电池。设电池为
（-） M︱M n+‖参比电极（+）
习惯上把负极写在左边，正极写在右边。用E表示电池电动势，则
变M化n而 变
化，E 也随之不断变化。在化学计量点附近， M将n发生突变，相应的E 也有较大
变化。通过测量E 的变化就可以确定滴定终点，这就是电位滴定法。
2020/11/18
12
电化学分析中常用的测量系统
两电极系统：指示电极和参比电极 三电极系统：工作电极、参比电极和辅助电极
2020/11/18
电极电势的能斯特方程：
对于任意给定的电极，电极反应通式为
a(氧化态)+ne- b(还原态)
T=298.15K时:
0.05917 n
V
lg
[c(氧化态）/ [c(还原态）/
c c
]a ]b
利用此关系建立了一类通过测量电极电位来测定物质
含量的方法—电位分析法
2020/11/18
8
四、电位分析法
测定含有待测溶液的化学电池的电动势，进而求得待 测组分含量的方法。
(参比)
Mn / M
RT nF
ln Mn
φ(参比)代表参比电极的电位
E
(参比)
Mn /M
(参比)
Mn /M
RT nF
ln M n
式中 M n和 / M φ在(参温比度)一定时，都是常数。只要测出电池电动势 E，就
可求得
M
，这就是直接电位法。
n
若Mn+是被滴定的离子，在滴定过程中，电极电位 M n将/ M随
电位滴定法
通过测量滴定过程中电池电动势的突变来确定滴定终点， 可用于酸碱、氧化还原等各类滴定反应终点的确定。
应用：测定 电对的条件电极电位 酸碱的解离常数 配合物的稳定常数
2020/11/18
10
电位分析法的关键：
如何准确测定电极电位
依据：能斯特(Nernst)方程
将一金属片浸入该金属离子的水溶液中，在金属与溶液界面间产生 了扩散双电层，两相之间产生了一个电位差，称之为电极电位，其大小 可用能斯特方程描述：
电位滴定 电流滴定 电导滴定
2020/11/18
4
第三类：是将试液中某一个待测组分通过电极反应转化为 固相(金属或其氧化物)，然后由工作电极上析出的金属或 其氧化物的重量来确定该组分的量。
实质是一种重量分析法(不使用化学沉淀剂而已) 。又 称为电重量分析法，即电解分析法。
二、常见的电化学分析法
E = φ(+) - φ(－) +φ(L)
2020/11/18
11
E = φ(+) - φ(－) +φ(L)
式中：φ(+) 代表电位较高的正极的电极电位； φ(-) 代表电位较低的负极的电极电位； φ(L) 为液体接界电位，其值很小，可以忽略。
故：
E ()
()
( 参比)
Mn / M
用导线相连组成原电池，利用电极电势与试液中离子的活度 之间的数量关系测得离子的活度。
分类：
电位测定法 电位滴定法
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电位测定法
通过测量电池电动势来确定待测离子活度。 例如：
用玻璃电极测定溶液中H+活度。 用离子选择性电极测定各种阴离子或阳离子的活度。
13
§5-2 参比电极
测量电池电动势、计算电极电位的基准。
要求：
电极电位已知而且恒定。 它与不同的测试溶液间的液体接界电位差异很小，可以
忽略不计。 容易制作，使用寿命长。
2020/11/18
14
标准氢电极(SHE)
将镀有一层疏松铂黑的铂片插入c(H+)=1mol/L的酸溶液中。在298.15K 时不断通入p(H2) =100kPa的纯氢气流，铂黑很易吸附氢气达到饱和，同
2020/11/18
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化学电池
原电池
电子定向转移，借助于自发的氧化还原反应 产生电流，使化学能转变为电能的装置。
电解池 电导池
K+
2020/11/18
Cu-Zn原电池装置
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能斯特(Nernst)方程
——电极电位与电极活性物质的活度之间的关系
电动势的能斯特方程：
EE
RT nF
ln
[c(产物）/ c ]b [c(反应物）/ c ]a
第五章
电位分析法
2020/11/18
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目录
§5-1 概述 §5-2 参比电极 §5-3 指示电极 §5-4 电位测定法 §5-5 电位滴定法
2020/11/18
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§5-1 概述
电位分析法是电化学分析法(electroanalytical methods)的一个重要组成部份。
电化学分析法：应用电化学的基本原理和技术， 研究在化学电池内发生的特定现象，利用物质 的组成及含量与该电池的化学量（如，电导、 电位、电流、电量等）有一定关系而建立起来 的一类分析方法。
时对电化学反应有催化作用，使氢气很快与溶液中的H＋达成平衡。其可逆 程度很高,这样组成的电极称为标准氢电极。
电极反应：
根据测量参数的不同： 电位分析法 库仑分析法 极谱分析法 电导分析法 电解分析法
2020/11/18
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三、电化学分析法特点及现状
灵敏度、选择性和准确度都很高。
被分析物质的最低量接近10-12 mol数量级。近代电分析技术能对 质量为10-9g的试样作出可靠的分析。
适用范围广。
易于实现自动化和连续分析。(电学讯号，电学仪器是关键。)
2020/11/18
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一、电化学分析法的分类
第一类：利用试液的浓度在某一特定实验条件下与化学电 池中某些物理量的关系来进行分析的。
电极电位：电位分析法 电阻：电导分析法 电量：库仑分析法 电流—电压曲线：伏安分析法
第二类： 以上述这些电物理量的突变作为滴定分析中终 点的指示，所以又称为电容量分析法。
实时、在线
电化学分析法在化学研究中具有十分重要的作用。它已广泛应用于 电化学基础理论、有机化学、药物化学、生物化学、临床化学等领 域的研究中。 例如各类电极过程动力学、电子转移过程、氧化还原过程及其机 制、催化过程、有机电极过程、吸附现象、大环化合物的电化学性 能等等。
电化学分析法对成分分析(定性及定量分析)、生产控制和科学研究 等方面都有很重要的意义。
a + M n / M
M n / M
RT ln nF
n M
测量：
在实际电位分析中需要用一个电极电位随待测离子活度不同而变化 的电极(称为指示电极)与一个电极电位值恒定的电极(称为参比电极)和 待测溶液组成工作电池。设电池为
（-） M︱M n+‖参比电极（+）
习惯上把负极写在左边，正极写在右边。用E表示电池电动势，则
变M化n而 变
化，E 也随之不断变化。在化学计量点附近， M将n发生突变，相应的E 也有较大
变化。通过测量E 的变化就可以确定滴定终点，这就是电位滴定法。
2020/11/18
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电化学分析中常用的测量系统
两电极系统：指示电极和参比电极 三电极系统：工作电极、参比电极和辅助电极
2020/11/18
电极电势的能斯特方程：
对于任意给定的电极，电极反应通式为
a(氧化态)+ne- b(还原态)
T=298.15K时:
0.05917 n
V
lg
[c(氧化态）/ [c(还原态）/
c c
]a ]b
利用此关系建立了一类通过测量电极电位来测定物质
含量的方法—电位分析法
2020/11/18
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四、电位分析法
测定含有待测溶液的化学电池的电动势，进而求得待 测组分含量的方法。
(参比)
Mn / M
RT nF
ln Mn
φ(参比)代表参比电极的电位
E
(参比)
Mn /M
(参比)
Mn /M
RT nF
ln M n
式中 M n和 / M φ在(参温比度)一定时，都是常数。只要测出电池电动势 E，就
可求得
M
，这就是直接电位法。
n
若Mn+是被滴定的离子，在滴定过程中，电极电位 M n将/ M随
电位滴定法
通过测量滴定过程中电池电动势的突变来确定滴定终点， 可用于酸碱、氧化还原等各类滴定反应终点的确定。
应用：测定 电对的条件电极电位 酸碱的解离常数 配合物的稳定常数
2020/11/18
10
电位分析法的关键：
如何准确测定电极电位
依据：能斯特(Nernst)方程
将一金属片浸入该金属离子的水溶液中，在金属与溶液界面间产生 了扩散双电层，两相之间产生了一个电位差，称之为电极电位，其大小 可用能斯特方程描述：
电位滴定 电流滴定 电导滴定
2020/11/18
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第三类：是将试液中某一个待测组分通过电极反应转化为 固相(金属或其氧化物)，然后由工作电极上析出的金属或 其氧化物的重量来确定该组分的量。
实质是一种重量分析法(不使用化学沉淀剂而已) 。又 称为电重量分析法，即电解分析法。
二、常见的电化学分析法
E = φ(+) - φ(－) +φ(L)
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E = φ(+) - φ(－) +φ(L)
式中：φ(+) 代表电位较高的正极的电极电位； φ(-) 代表电位较低的负极的电极电位； φ(L) 为液体接界电位，其值很小，可以忽略。
故：
E ()
()
( 参比)
Mn / M