北京化工大学仪器分析第二章 电化学分析
第二章-电化学分析法概论(1)
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o MnO4 , Mn 2
8 a 0.0592 0.0592 [ Mn2 ] MnO H lg lg 5 Mn 5 [ MnO4 ]
4 2
[Mn ] [MnO ] 1 mol L
2
4
1
时,上式可写为
4
o MnO4 , Mn 2
1 O2 2 H 2e 2 22 Cu 2 2e Cu H 2O
Pt
阳极
Pt
阴极
例1 计算在用在0.100 mol· L-1 H2SO4介质中,电解0.100 mol· L-1 CuSO4溶液的理论分解电压? 解:Cu|Cu2+(0.100mol· L-1),H+(0.200mol· L-1),O2(1.01325×105Pa)|Pt 负极 Cu→Cu2+ +2e 正极 1/2O2+2H++2e→H2O
13
2、电极电位的能斯特方程
若电极反应为:
则电极电位的能斯特方程的通式为:
O + ze
o
R
RT aR lg zF aO
R 为标准气体常数; F 为法拉第常数; T 为热力学温度; z 为电 极反应中电子的计量系数; o 为氧化态和还原态活度等于 1 时 的标准电极电位。当T=298.2 K时
Zn 2 2e Zn, o 0.763 V Cu 2 2e Cu, o 0.337 V
电极电位为负值,表示电子通过外电路由给定电极(Zn)流向 标准氢电极;相反,则为正值。
12
标准电极电位
298.2K时,以水为溶剂, 当氧化态和还原态 活度等于1时的电极电位称为标准电极电位。 用0表示。
北京化工大学北方学院仪器分析课件2

)将待测物样品蒸汽带入柱内分离。其分离原理是
基于待测物在气相和固定相之间的吸附——脱附( 气固色谱)和分配(气液色谱)来实现的。因此可 将气相色谱分为气固色谱和气液色谱。
气固色谱:利用不同物质在固体吸附剂上的物理 吸附——脱吸能力不同实现物质的分离。只适于
较低分子量和低沸点气体组分的分离分析。
气液色谱:利用待测物在气体流动相和固定在惰
性固体表面的液体固定相之间的分配(溶解-挥
发)原理实现分离。
1. 分配系数(Distribution constant, K): 描述组分在固定相和流动相间的分配过程或 吸附-脱附过程的参数,称为分配系数。
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cm
K 只与固定相和温度有关,与两相体积、柱管 特性和所用仪器无关。
1、色谱峰:当某组分从色谱柱中流出时,检测器对
该组分的响应信号随时间变化所形成的峰形曲线。
2、基线:在正常操作条件下,色谱柱后没有组分进 入检测器时,检测器的响应信号随时间变化的曲线 称为基线。稳定的基线为水平直线。图中CD所示。 3、峰高:色谱峰顶点与基线的距离。以h表示,图
中AB。
4、区域宽度:用于衡量柱效及反映色谱操作条件 下的动力学因素。通常有三种表示方法: 标准偏差:0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半 ,图中
温度变化不敏感。
温度变化直接影响检测器的灵敏度和稳定性。
五、记录系统 记录仪是一种能自动记录由检测器输出的电信 号的装置,是重要的附属设备。实际是一种电子电 位差计。
第三节 气相色谱分析理论基础
一、基本原理
气相色谱过程:待测物样品被被蒸发为气体并注
入到色谱分离柱柱顶,以惰性气体(指不与待测物 反应的气体,只起运载蒸汽样品的作用,也称载气
第二章 电化学分析法1PPT课件

特点:电极不参与反应,但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换。 故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的 场所。
3.辅助电极或对电极
• 辅助电极与工作电极构成电池,形成通路,提供电子传递的场所。 • 当通过电流很小时,一般由工作电极和参比电极组成电池,当通过电流
很大时,需采用辅助电极、工作电极和参比电极构成三电极系统来测 量. • 在电解分析中,和工作电极一起构成电解池的电极称为对电极;有时 辅助电极也叫对电极
第二章 电化学分析法
2.1 电化学分析法的基本原理 2.2 电极的分类 2.3 离子选择性电极 2.4 电位分析法
2.1 电化学分析法基本原理
一、化学电池:
电化学分析法——根据电化学基本原 理和技术建立起来的分析方法。
研究对象:电能和化学能相互转换。 电化学反应场所:化学电池 分析依据:利用试样中待测组分的组 成和含量与电化学参数的关系,进行定性或 定量分析。
+ 0 .2 8 2 8
+ 0 .2 4 3 8
温度校正,对于SCE,t ℃时的电极电位为:Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25)(V)
3. 第三类电极——惰性金属电极
由惰性金属与含有可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极,也称为零类电极。 电极反应 Fe3+ + e- = Fe2+
ox/Red
0.059lg n
a
ox/c
b
Red/c
式中:Cθ(或aθ):标准浓度(或标准活度)为
1mol·L-1
C/Cθ为相对浓度 a/aθ为相对活度,通常写为C或a
北京化工大学期末考试仪器分析总结 1.

保留值
保留时间tR — 进样到出现色谱峰顶点的时间 保留体积VR — 进样到出现色谱峰最大时消耗 的流动相体积 死时间t0 — 流动相流过色谱柱的时间 死体积V0 — 色谱柱的空隙体积 校正保留时间
t
' R ' R
t t R t0
' R
校正保留体积
V
V VR V0
' R
基线:无组分通过色谱柱时,检测器的噪 音随时间变化的曲线。 峰宽的相关术语 (3种表示方法)
电化学分析重点
1.掌握各种参比电极和指示电极的构造和原理以及各 种电极电位与什么浓度有关(公式2-5,2-6,2-7,28等)。 2.选择性系数的定义及物理意义(P14-15) 3. 如何确定电位滴定终点(P19)? 4.重点掌握玻璃电极(原理,公式,如何活化等等) 5.测定pH 值的原理, 参比电极和指示电极是什么?
死体积V0
调整保留体积(VR′)
σ)
半峰宽(W1/2 = 2.354
峰宽(W = 4 σ )
理论塔板高度(H)与理论塔板数(n) 纵向扩散项(B/u)传质阻力项(Cu)
主要计算公式
分配系数K 容量因子k ′ 分配系数比k 调整保留时间tR′ 调整保留体积VR′
分配系数和保留行为的关系 理论塔板数和有效理论塔板数 分离度 塔板高度和有效塔板高度 范.弟姆特方程式 分离方程式
提高分离度的途径(1)
(记住公式)
n 1 k R ( )( ) 4 1 k
1. 提高柱效 (1)增加柱长: n增加2倍时R只增大1.4倍 (2)降低塔板高度H: 是提高分离度的最好方法
分离度与柱效的关系(记住公式)
当固定相确定,被分离物质对的α确定后,分离度将取 决于n。这时,对于一定理论板高的柱子,分离度的平 方与柱长成正比,即
仪器分析习题解答第二_化学工业出社
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北京化工大学仪器分析习题解答董慧茹编2010年6月第二章 电化学分析法习题解答25. 解: pHs = , Es =pHx = pHs +059.0EsEx -(1) pHx 1 = + 059.0209.0312.0- =(2) pHx 2 = +059.0209.0088.0- =(3) pHx 3 = +059.0209.0017.0-- =26. 解: [HA] = L , E =[A -] = L , ΦSCE =E = ΦSCE - Φ2H+/H2= - lg[H +] [H +] = k a][][-A HA = 01.001.0k a = - lg 01.001.0k alg k a = - k a = ×10-527. 解: 2Ag ++ CrO -24 = Ag 2CrO 4[Ag +]2=][24-CrO KspAg CrO Ag SCE E /42φφ-= - = - [ +224)][lg(2059.0-CrO Ksp ] ][lg24-CrO Ksp = - , ][24-CrO Ksp = ×10-10[CrO-24] = 10121093.6101.1--⨯⨯ = ×10-3(mol/L) 28. 解:pBr = 3 , a Br- = 10-3mol/L pCl = 1 , a Cl- = 10-1mol/L 百分误差 =----⨯Br Cl Cl Br a a K ,×100 = 3131010106---⨯⨯×100 = 60因为干扰离子Cl -的存在,使测定的a Br- 变为: a -Br = a -Br +K --Cl Br .×a -Cl = 10-3+6×10-3×10-1=×10-3即a -Br 由10-3mol/L 变为×10-3mol/L 相差 - = pBr 单位29. 解:(1) 由pH―V图查得 V终点=由ΔpH/ΔV―V图查得 V终点= (2) 计算[HA][HA] =00.1010 .91000.0⨯= (mol/L)(3) 化学计量点的pH值pH Δ2pH/ΔV2+pH终点= +0.405.428.61.9+-× =30. 解: R =G 1 = kθR 1 =11G = 1k θ = 0630.00.20 ≈ 317(Ω)R 2 =21G = 2k θ = 750.00.20 = (Ω) 所对应的电阻值范围是Ω。
大二化学仪器分析知识点

大二化学仪器分析知识点化学仪器分析是一个重要的化学分析技术领域,涉及多种仪器的原理、操作和应用。
对于大二化学专业的学生来说,了解和掌握化学仪器分析的知识点是非常重要的。
本文将介绍一些大二化学仪器分析中的关键知识点,帮助学生更好地理解并应用于实践。
一、电化学方法1. 电化学分析基本原理:电化学方法是利用电极与溶液中的物质发生氧化还原反应进行分析的方法。
通过测定电流、电压等电化学参数,可以获得样品中物质的含量信息。
2. 电极的分类与特点:常见的电极有玻璃电极、金属电极、气体电极等。
不同类型的电极具有不同的应用范围和特点。
3. 电化学分析方法:包括电位滴定法、电位分析法、电导法、极谱法等。
每种方法有其独特的测量原理和应用场景。
二、光谱分析方法1. 紫外可见吸收光谱:利用物质对紫外或可见光的吸收特性,来了解物质的结构和含量。
常见的仪器有紫外可见分光光度计。
2. 红外光谱:利用物质对红外光吸收的特性,了解化合物的结构和特性。
常见的仪器有红外光谱仪。
3. 原子吸收光谱:利用原子对特定波长的光的吸收特性,测定样品中特定元素的含量。
常见的仪器有火焰原子吸收光谱仪和石墨炉原子吸收光谱仪。
三、色谱分析方法1. 气相色谱:根据物质在气相载体中的分配行为,来分离和定量分析混合物。
常见的仪器有气相色谱仪。
2. 液相色谱:根据物质在液相载体中的分配行为,来进行分离和定量分析。
常见的仪器有高效液相色谱仪和离子色谱仪。
四、质谱分析方法1. 质谱仪原理:利用质谱仪对化合物分子进行分析和测定,常见的质谱仪有质谱联用仪和飞行时间质谱仪等。
2. 质谱指纹图谱:利用质谱仪对样品进行分析,通过分析得到的质谱指纹图谱来鉴定和定量物质。
五、其他仪器分析方法1. 热分析:通过对样品在升高温度过程中的物理和化学性质的变化进行分析,包括差示扫描量热法、热重分析法等。
2. 核磁共振:通过对样品中的核自旋进行磁共振现象的研究,来了解样品的分子结构和化学环境。
第2章电化学分析法导论仪器分析ppt课件
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式中EL为液体接界电位 。
铜锌原电池由于右边铜电极的电位比锌电极高,
故E电池为正值,表示电池反应能自发地进行;
铜锌电解池右边锌电极的电位比铜电极低,则其
E电池为负值,表示电池反应不能自发地进行,必须
外加一个大于该电池电动势的外加电压,才能使电 池反应进行。
15
二、电极电位(Electrode Potential)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原电池
电解池
13
正确区分阴、阳极,正、负极
( ) 右 左
E为正时,为自发电池,为负时,是电解池。
原电池(Galvanic Cell) : 阳极—负极(左-,氧化反应,失电子) 阴极—正极(右+,还原反应,得电子)
电解池(Electrolytic Cell) : 阴极—负极(右-,与电源负极相连,得电子) 阳极—正极(左+,与电源正极相连,失电子)
30
以阴极还原过程为例,在电流密度较大的情 况下,单位时间内供给电极的电荷数量相当多, 如果电极反应速度很快,则可在维持平衡电位不 变的条件下,使金属离子被还原。
相反,如果电极反应速度有限,离子来不及 与电极表面上过剩的电子结合,就将使电子在电 极表面上积聚起来,从而使阴极电位变负。对于 阳极来说,则将使阳极电位变正。
可用于常量组分、微量组分和痕量组分的测定;
选择性高,应用范围广等。
3
2010年7月28日,吉林省永吉县境内发生特大洪水,永吉县经济
开发区新亚强化工厂一批装有三甲基一氯硅烷的原料桶被冲入松花江中。最新
统计称,流入松花江的化工物料桶达7000只左右,其中4000只左右为空桶,
3000只左右为原辅料桶。
北京化工大学北方学院仪器分析课件6

第三节 (一)基本原理
恒电流库仑滴定
是建立在控制电流电解过程基础上的库仑分析法。
测定时,恒定的电流通过电解池,由工作电极上的电极
反应产生的一种“滴定剂”与被测物质进行定量反应。
当被测物质反应完全后,终点指示系统发出终点信号, 电解立即停止。从计时器获得电解所用的时间。根据法 拉第定律式,由电流强度i和电解时间t即可算出被测物 质的质量m。
0.059 E( Cu/Cu ) 0.345 lg [Cu 2 ] 0.345 2 0.059 E( O /H2O) 1.23 lg [O2 ][H ] 4 1.70 2 4
2
( V) ( V)
理论分解电压 Ud=-E=1.23-0.345=0.885V 实际Ud =(1.22+0.47)-(0.345-0)=1.35(V)
第六章
库仑分析法
一、电解分析法 二、库仑分析法
教学目标及要求
1、掌握电解分析法的基本原理、基本仪器装置和各
种方法的特点及应用。 2、掌握库仑分析法的基本原理、基本仪器装置和各 种方法的特点及应用。 3、理解分解电压、析出电位。
电解分析(Electrolytic Analysis)是经典的电化学分
例如,在酸性介质中测定Fe2+的含量,其i-E曲
线(如图)。工作电极可用铂电极,电流控制在1~
100mA(通常为10mA)。开始阳极反应为
Fe2+= Fe3+ +e
(二)库仑滴定的装置
实际上是一个恒电流电解装置。它包括电解发生
系统和终点指示系统。电解发生系统的作用是提供
一定的恒电流,产生滴定剂并记录电解时间;指示
确;
2)不需标准液(省去配制、贮存等);
仪器分析06-2电化学分析

有一种是根据电极所增加的重量求算出其含量的方法。这种方 法实质上就是重量分析法。Electrolytic gravimetry 控制一定的电解条件进行电解以达到不同物质的分离 Electrolytic separation
库仑分析法是通过测量被测物质电解所消耗的电量来进 行定量分析的方法。(Coulometry)
MQ M it m 96487 n n 96487
如电流不恒定,而随时向不断变化,则 Q 0 Idt
在一定的外加电压件下,通过电解他的总电流 iT,实际 上是所有在电极上进行反应的电流的总和。它包括: (1)被测物质电极反应所产生的电解电流ie; (2)溶剂及其离子电解所产生的电流is; (3)溶液中参加电极反应的杂质所产生的电流iimp。 电流效率ηe为
2. 电解的发生
电解电池
电解过程
电解硫酸铜(0.1mol/L)溶液, 当逐渐增加电压,达到一 定值后电解池中发生了如下反应:
阴极反应:Cu2+ + 2e = Cu
阳极反应:2H2O - 4e = O2 + 4H+
0.059 lg[Cu 2 ] 0.307 2 0.059 [O2 ][H ] E (O 2 /H 2O) 1.229 lg 1.23 4 [H2O] E (Cu/Cu 2 ) 0.337 (V) (V)
减小浓差极化的方法:
a.减小电流,增加电极面积; b.搅拌,有利于扩散
电化学极化:电极反应速度慢, 电极上聚集了一定的电荷。
电极材料和其表面状况--η 与电极的热功函数有关,如汞对氢原子的吸附
影响电极过电位的因素:
热较小,使H+在电极上放电迟缓,η 很大,氢在软金属电极上η 也较大, 而铂对氢原子的吸附热大,H+在电极上放电快,η 较小,在铂黑电极上更 小。光亮表面比粗糙表面的η 要大。
仪器分析北京化工大学理学院王桂花(精)

吸收光谱法
器
分 析
拉曼光谱法
非光谱法 折射法、干涉法、旋光法、X射线衍 射法、浊度法等 电分析法:电位分析法、电导法、电解分析法、库仑分析法、 极谱法、伏安法、光谱电化学、生物电分析等 色谱法:GC、LC、超临界流体色谱法、薄层色谱法等
其它: 质谱法、热分析法、放射化学分析法
§1-2 仪器分析的特点和局限性
对于光学分析法: 设:空白信号(噪音)的平均值为 X 检出限时测定的信号值为 X 空白信号的标准偏差为 sb
L
b
X L X b k sb
k 3
检出限D:
X L X b 3 sb D S S ( S为方法的灵敏度)
上式可以看出,检出限与灵敏度是密切相关的两个 物理量,灵敏度越高,检出限越低,但两者的含义 是不同的。灵敏度指的是分析信号随组分含量变化 的大小,与检测器的放大倍数有直接的依赖关系。 而检出限是指可检出的最小量,与噪声直接相关。 因此,提高测定精密度,降低噪声,以改善检出限。
一元线性回归方程
y a bx
式中
b
( x x )( y y )
i 1 i i 2 ( x x ) i i 1 n
n
a y bx
b 回归直线的斜率,称为回归系数 a 为截距
相 关 系 数 r
(correlation )x与其响应信号值
特点:
(1)灵敏度高 灵敏度:10-4~10-10g 可进行微量分析和痕量分析
(2)样品用量少 微量分析 ( 0.1~10mg 或 0.01~1mL ) 超微量分析 ( < 0.1mg 或 < 0.01mL ) (3)分析速度快 可在短时间内分析几十个样品,适用于批量分析
仪器分析第四版(电化学部分)答案

幻灯片1●第二章习题答案●简要说明气相色谱分析的基本原理。
●借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。
●气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。
组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发(气液色谱),或吸附、解吸过程而相互分离,然后进入检测器进行检测。
● 2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?●气路系统.进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统.●气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统.●进样系统包括进样装置和气化室.其作用是将液体或固体试样,在进入色谱柱前瞬间气化,●然后快速定量地转入到色谱柱中.幻灯片23.当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为什么?答:固定相改变会引起分配系数的改变,因为分配系数只于组分的性质及固定相与流动相的性质有关.所以(1)柱长缩短不会引起分配系数改变(2)固定相改变会引起分配系数改变(3)流动相流速增加不会引起分配系数改变(4)相比减少不会引起分配系数改变4.当下列参数改变时: (1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么?答: k=K/b,而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关.故:(1)不变化,(2)增加,(3)不改变,(4)减小幻灯片35.试以塔板高度H做指标,讨论气相色谱操作条件的选择.解:提示:主要从速率理论(van Deemer equation)来解释,同时考虑流速的影响,选择最佳载气流速.P13-24。
(1)选择流动相最佳流速。
(2)当流速较小时,可以选择相对分子质量较大的载气(如N2,Ar),而当流速较大时,应该选择相对分子质量较小的载气(如H2,He),同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。
仪器分析电化学分析

膜电位表达的通式
EM
K
2.303 RT ni F
lg(i
Ki, j ( j )ni / n j )
ni:被测离子i的电荷,nj:干扰离子j的电荷
选择性系数Ki/j的意义
在其它条件相同时,提供相同电位的欲测离 子活度αi和干扰离子活度αj的比值
选择性系数愈小,j离子对i离子的干扰愈小
估量某种干扰离子对测定造成的误差
通过测量电路的高阻抗(>108Ω)实现。
二、pH电极及其测定原理
1. pH测定的电极系统
pH玻璃电极的构成 ➢ 内参比溶液 ➢ 内参比电极 ➢ 玻璃膜
2. pH电极的膜电位
玻璃的组成及结构
玻璃水化层及其发生的化学反应 SiOH (表面) H2O(溶液) SiO(表面) H3O
Ag+AgCl
(Hg 2Cl2
/
Hg )
2.303 RT F
lg
1 a2 (Cl )
饱和甘汞电极
KCl(mol/L) 电极电位(V)
甘汞电极 标准甘汞电极 饱和甘汞电极
0.1mol/L (NCE)
(SCE)
0.1
1.0
饱和溶液
+0.3365 +0.2828
+0.2438
Ag/AgCl电极
金属Ag表面覆盖其难溶盐AgCl +Cl-
复合pH电极
pH值的测量误差
pH < 1,pH > pH实→正误差→酸差
H+活度下降
原 If
因
以Na+为主的一价阳离子参与响应
pH > 12, pH < pH实→负误差→碱(钠)差
三、离子选择性电极
仪器分析电化学分析法

研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析 法最活跃的研究领域之一。
02:51:59
二、电位分析原理
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 进行的分析测定。
0.059 2
lg
a(Hg 2Cl 2 ) a2 (Hg) a2 (Cl )
EHg2 Cl 2 /Hg
EO Hg 22 Cl 2 /Hg
0.059
lg
a(Cl )
电极内溶液的Cl-活度一定,甘汞电极电位固定。
0.1mol/L 甘汞电极 标准甘汞电极(NCE) 饱和甘汞电极(SCE)
KCl 浓度
E——lg[Ca2+]
Ag2C2O4+2e
2Ag+ C2O42- 即用银电极指示钙离子的浓度
K SP,CaC2O4 [Ca 2 ][C2O4 2 ]
[C2O4 2 ]
K SP,CaC2O4 [Ca 2 ]
K SP,Ag2C2O4 [ Ag ]2 [C2O4 2 ]
[ Ag ]2 K SP,Ag2C2O4 K SP,Ag2C2O4 [Ca 2 ]
EO Hg 2 Cl 2 /Hg
0.059
lg
a(Cl )
EHg2 /Hg
EO Hg22 /Hg
0.059 lg 2
a(Hg
2 2
)
EO Hg22 /Hg
0.059 2
lg
K sp,Hg2Cl2 a2 (Cl )
EO Hg22 /Hg
0.059 lg 2
K sp,Hg2Cl2
仪器分析06-1电化学分析

晶体电活性物质 惰性材料(PVC等)
晶体膜电极(氟电极)
结构:
敏感膜:(氟化镧单晶)
掺有EuF2 的LaF3单晶切片; 内参比电极:Ag-AgCl电极(管内)。
半电池组成:
内参比溶液:0.1mol/L的NaCl和0.01mol/L的NaF混合溶
液(F-用来控制膜内表面的电位,Cl-用以固定内参比电极的
绝对电极电位无法直接测量(但是可以计算) 使用的电极电位都是相对于标准氢电极(电位为0)的 数值
平衡电极电位(equilibrium potential)
当一对氧化还原对,比如Zn/Zn2+直接接触或是通过导 体接触(比如H2/H+),它们之间的氧化还原反应将会 达到平衡(金属Zn失去电子进入溶液,Zn2+则被还原 沉积出来),最后达到了一个稳定的电位能级
(2) 电极电位应是内参比电极电位和玻璃膜电位之和; (3) 不对称电位(25℃):
E膜 = E外 - E内 = 0.059 lg( a1 / a2) 如果: a1= a2 ,则理论上E膜=0,但实际上E膜≠0
产生的原因: 玻璃膜内、外表面含钠量、表面张力以及 机械 和化学损伤的细微差异所引起的。长时间浸泡后(24hr) 恒定(1~30mV);
双电层(double layer)
紧密层(compact layer) 扩散层(diffuse layer)
Faradaic process
电极反应过程(electrode reaction process)
Non-Faradaic process
双电层充电和放电过程(charging and discharging processes in double layer)
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Instrumentation and measurement of cell electromotive force (e.m.f)
最常用的参比电极
银-氯化银电极
构造:银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度
的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极(表2-2)。
Indicator electrode——指示电极 指示电极:能指示被测离子活度的电极。 要求:电极电位与待测离子浓度或活度关系符合
Nernst方程
指示电极的种类
Electrode of the first kind (第一类电极) Electrode of the second kind
应用:可作为一些与电极离子产生难溶盐或稳定配合物的
阴离子的指示电极; 该类电极最为重要的应用是作参比
电极。
汞电极(第三类电极)
金属汞浸入含有少量Hg2+-EDTA配合物及被测
金属离子的溶液中所组成。根据溶液中同时存
在的Hg2+和Mn+与EDTA间的两个配位平衡,
可以导出以下关系式:
E(Hg22+/Hg )= E (Hg22+/Hg )- 0.059lgaMn+
3.电解与库仑分析法
电解分析:在恒电流或控制电位的条件下,使 被测物质在电极上析出,实现定量分离测定目 的的方法。 电重量分析法:电解过程中在阴极上析出的物 质量通常可以用称重的方法来确定。 库仑分析法:依据法拉第电解定律,由电解过 程中电极上通过的电量来确定电极上析出的物 质量的分析方法。
4.伏安分析
+
如 NO3 ,ClO4 ,BF4
2+ 2+ 如 Ca , Mg
-
-
-
如 K+
从上述分类可见到所有膜电极的共性: 1)低溶解性:膜在溶液介质(通常是水)的溶解度近似为0,因此, 膜材料多为玻璃、高分子树脂、低溶性的无机晶体等; 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。
电位分析法的基本原理
指示电极
+
参比电极
溶 液 电 池
+
参比电极要求和分类
要求: 1.电位已知恒定,稳定;2.重现性好,对外界因素如
浓度、温度变化没有滞后现象;3.液体界电位差异小(在
两种含有不同溶质的溶液界面上, 或者两种溶质相同而浓度不同 的溶液界面上产生的扩散电位);4.装置简单,使用寿命长。
电化学分析法的特点
灵敏度、准确度高,选择性好,应用广泛。被 测物质的最低量可以达到10-12mol/L数量级。 电化学仪器装置较为简单,操作方便;尤其适 合于化工生产中的自动控制和在线分析、无机离 子的分析、测定有机化合物也日益广泛。
电化学分析方法的分类
电导分析法 电位分析法 电化学分析法 电解分析法
2. 电导分析法
电解质溶液能导电,当溶液中离子 浓度发生变化时,其电导也随之改 变。用电导来指示溶液中离子浓度 的方法称为电导分析法。电导分析 法分直接电导法和电导滴定法。 电导分析法有极高灵敏度,但几乎 没有选择性,因此在分析中应用不 广泛,它的主要用途是电导滴定及 测定水体中的总盐量,近两年还可 用作离子色谱的检测器。
分类: Hydrogen electrode(氢电极) Calomel electrode(甘汞电极)
Silver – silver chloride electrode
(银-氯化银电极)
Hydrogen electrode(氢电极)
标准氢电极
绝对电极电位无法得 到,因此只能以一共同 参比电极构成原电池, 测定该电池电动势。常 用的为标准氢电极。
2 H 2 e H 2 ( gas )
人为规定在任何温度 下,氢标准电极电位
H+/H2=0
不常用,作为校对电极
Hydrogen electrode(氢电极)
标准电极电位
常温条件下(298.15K),活度a均为1mol/L的氧 化态和还原态构成如下电池: Pt H2(101325Pa),H+(a=1M) Mn+(a=1M) M 该电池的电动势E即为电极的标准电极电位。如 Zn标准电极电位Zn2+/Zn=-0.763V是下列电池 的电动势:
The glass electrode(玻璃电极)
构成:球状薄膜、pH 缓冲内液、
Ag-AgCl参比电极及其它附件
敏感玻璃膜组成
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0.05 mm,
SiO2 72% + Na2O 22% + CaO 6% SiO2 63% + Li2O 28% + Cs2O 2%
也称为活性金属电极(M Mn+) 由金属与该金属离子溶液组成
电极反应:
电极电位:
M n ne M
o
M
n
/M
0.0592 lg a M n z
应用:可以测定金属离子活度,也可用于滴定过程
中由于沉淀或络合等反应而引起银离子活度变化的 电位滴定。
Electrode of the secong kind—第二类电极 亦称金属-难溶盐电极(M MXn)
电位分析法的主要分类
直接电位法: 利用电池电动势与所测定的离子之间有对
应关系,来定量测定离子的浓度。
电位滴定法: 若Mn+是被滴定的离子,在滴定过程中,
指示电极的电位将随离子浓度的变化而变化,电池电动势
也随之变化,在化学计量点附近,离子浓度将发生突变,
相应的电池电动势也有较大变化,通过测量电池电动势的 变化就可以确定滴定的终点,根据滴定过程实际消耗量可 计算出被测物的含量,这就是的理论依据。
(第二类电极) Inert electrode(惰性电极)
Metal electrode
******************************************** The glass electrode(玻璃电极) Crystalline membrane electrode(晶体膜电极) Membrane electrode Biochemical electrode
以测量电动势为基础
Potentiometry(电位法)
直接电位法
通过测量电池电动势来确定指示电极的电 位,然后根据能斯特方程得出被测物质的活 度或浓度。
电位滴定法
通过测量在滴定过程中指示电极电位的 变化来确定滴定终点,再按滴定中消耗的标 准溶液的体积和浓度来计算待测物质含量。
Potentiometry(电位法)
伏安分析是通过测定特殊条件下的电流—电 压曲线来分析电解质的组成和含量的一类 分析方法的总称。 凡是在滴汞电极上可发生氧化还原反应的 物质,如金属离子、金属络合物、阴离子 和有机物均可用伏安法测定。
Potentiometry(电位法)
电位分析法
利用电极电位和溶液活度或浓度之间 的关系来测定被测物质活度或浓度的一种 电化学分析法。
(生化电极)
电极的极化和超电位
电极的极化:当较大的电流流过电池时, 这时电极电位将偏离可逆平衡电位。若电 极电位改变很大而产生的电流变化很小, 这种现象称为极化。一般可分为浓差极化 和电化学极化(由限速步骤决定)
超电位:由于极化现象而使实际电位与可 逆的平衡电位之间产生一个差值。
Electrode of the first kind—第一类电极
电位分析法
电化学基本装置:两支电极、电源、放大、显示记录装置
盐桥: 避免两种电解质溶液很快机械混合,同时又能让离子通过
电位分析法的基本原理
电位分析法: 利用化学电池内电极电位与溶液中某种组份
浓度的对应关系,实现定量测定的一种电化学分析法。
电位分析原理: 将某金属M插入该金属离子的溶液中构成
电极,测量出电极电位就可以根据能斯特方程求出离子活度 。但单支电极的电位无法测量,必须与另一支电位恒定的电 极即参比电极一通插入待测试液中,通过测量电池的电动势 来间接测量指示电极的电位,从而求得被测离子的活度。
由金属、该金属的难溶盐和 电极电位:
0
0 0.0592 a M n lg z aM 0.0592 lg a M n z 0.0592 K sp , MX n 0 lg z ( a X )n
第二章 电化学分析法
什么是电化学分析 ?
将化学变化与电的现象紧密联系起来的学科便是电化学。应用电化学的 基本原理和实验技术,依据物质的电化学性质来测定物质组成及含量的分析 方法称之为电化学分析或电分析化学。
电分析化学法的重要特征:
直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量,在溶液中有电流或无电 流流动的情况下研究、确定参与反应的化学物质的量。
+ BaO 4% + La2O3 3%
当玻璃电极与水溶液接触时,原来骨架中的Na+ 与水中的H+发生交换反应,形成水化层。
The glass electrode(玻璃电极)
将浸泡后的玻璃膜电极放入待测溶液,水合硅胶层表面与溶液中的H+活度不 同,形成活度差,H+由活度大的一方向活度小的一方迁移,建立下述平衡: H+溶液== H+硅胶, 因而改变了胶-液两相界面的电荷分布,产生一定的相界面 电位E外 ,同理,玻璃膜内侧的水和硅胶层与内参比溶液的界面也存在相界 电位E内 。