电位分析法的基本原理23页PPT
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第七章电位分析法2ppt课件
内参比溶液 a M (内 ) a 'M (内 )
膜本体
道,内k2
RTln aM(内) ZF a'M(内)
敏感膜
道,外k1
RTln aM(外) ZF a'M(外)
扩 ,外 道 ,外
a 'M (外 )
待测溶液 a M ( 外 )
k1 k2，a'M(内) a'M(外)，
且扩,外 扩,内
膜 道 , 外 扩 , 外 扩 , 内 － 道 , 内 R Z F TlnM M ( (内 外 ) )
鸟嘌呤
ON H
N +NH3
N H
组织
猪肾 兔肝 鱼肝 鱼鳞
组织电极
测定对象 组织
测定对象
L-谷酰胺 鸟嘌呤 尿酸 儿茶酚胺
黄瓜 大豆 香蕉肉 土豆
谷氨酸 尿素 多巴胺 儿茶酚胺
第三节 离子选择电极性能参数
一 线性范围和检测下限
EK2.30R3Tlg
ZF
检测下限
线性范围
符合能斯特公式的响应范围
二 电位选择性系数
2
本章内容小结
电位分析法
直接电位分析
（ISE)
E＝E +RT ln aO nF aR
零电流条件下，以 测定两电极间的电 位差 (原电池电动势)
二 电位滴定
1 原理与特点
（1〕原理 记录滴定过程指示电极电位的变化
记录每次滴定时的滴定剂用量〔V〕和相应的 电动势数值〔E），作图得到滴定曲线。
（2〕特点
2 仪器
3 滴定终点的确定
1〕图解法
A E-V曲线法
0.1000
mol·L1
AgNO3 溶液滴定 NaCl溶液
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
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
.
13/6193
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。
.
19/6199
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。
.
35/6395
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4章电位分析法PPT课件
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2.玻璃电极的构造
软质球状玻璃膜： 含Na2O、CaO和SiO2 厚度小于0.1mm
（30~100μm）
对H+选择性响应
内部溶液： 0.1 mol/L的HCl内参比溶液
内参比电极：
Ag-AgCl电极
其中内参比电极的电位是恒定的， 与被测溶液的pH无关；玻璃电极作为指示 电极，作用主要在玻璃膜上，当玻璃电极 浸入被测溶液时，玻璃膜处在内部溶液和 待测溶液之间，两溶液中的H+活度不同，
第12页/共82页
2.2 电解池
第13页/共82页
铜电极： Cu 2 2e Cu 还原反应
阴极
负极
银电极： 2Ag 2Ag 2e 氧化反应
阳极
正极
电解池的总反应： 2Ag Cu2 2Ag Cu
第14页/共82页
每一个化学电池都是由两个电极同时浸入适当的电解质溶液中所组成的。原电 池和电解池之间，在一定条件下是可以相互转变的。
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§4-2电位分析法
以测定化学电池两电极间的电位差或电位差的变化为基础的电化学分析法叫电位分 析法。 1．电位分析法的种类： 直接电位法（电位测定法）：
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的变化来确定滴定终点的容 量分析法。
第18页/共82页
指示电极
1．金属-金属离子电极： ✓应用：测定金属离子
✓ 例：Ag︱Ag+ Ag+ + e → Ag
0.059 lg aAg ' 0.059 lg CAg
2．金属-金属难溶盐电极： ✓应用：测定阴离子
2.玻璃电极的构造
软质球状玻璃膜： 含Na2O、CaO和SiO2 厚度小于0.1mm
（30~100μm）
对H+选择性响应
内部溶液： 0.1 mol/L的HCl内参比溶液
内参比电极：
Ag-AgCl电极
其中内参比电极的电位是恒定的， 与被测溶液的pH无关；玻璃电极作为指示 电极，作用主要在玻璃膜上，当玻璃电极 浸入被测溶液时，玻璃膜处在内部溶液和 待测溶液之间，两溶液中的H+活度不同，
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2.2 电解池
第13页/共82页
铜电极： Cu 2 2e Cu 还原反应
阴极
负极
银电极： 2Ag 2Ag 2e 氧化反应
阳极
正极
电解池的总反应： 2Ag Cu2 2Ag Cu
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每一个化学电池都是由两个电极同时浸入适当的电解质溶液中所组成的。原电 池和电解池之间，在一定条件下是可以相互转变的。
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§4-2电位分析法
以测定化学电池两电极间的电位差或电位差的变化为基础的电化学分析法叫电位分 析法。 1．电位分析法的种类： 直接电位法（电位测定法）：
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的变化来确定滴定终点的容 量分析法。
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指示电极
1．金属-金属离子电极： ✓应用：测定金属离子
✓ 例：Ag︱Ag+ Ag+ + e → Ag
0.059 lg aAg ' 0.059 lg CAg
2．金属-金属难溶盐电极： ✓应用：测定阴离子
第二章电位分析法
Ag-AgCl电极，由一个插入已用AgCl饱 和了的KCl溶液中的Ag电极构成：AgCl(饱 和)，KCl(xF)|Ag电极反应为：
AgCl+e=Ag+Cl-
Ag
C /Alg0.22V2
与甘汞电极相同，其电极电位取决于Cl的浓度。
第四节 离子选择性电极的种类、性能及选择性
离子选择性电极(又称膜电极)。
氢电极电位为：
[H]
2H/H2
0.05lo9g ( mol*1l)
2
PH2 /101325Pa
当[H+] =1mol/l, PH2 = 101325Pa时，
称为标准氢电极。
2H / H2
标准氢电极的条件为： （1） H+活度 为1； （2） 氢气分压为101325Pa。 规定：任何温度下，氢电极的电位为“零”。 习惯上以标准氢电极为负极，以待测电极为
1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类：
原电极（primary electrodes） 晶体膜电极（crystalline membrane electrodes） 均相膜电极（homogeneous membrane electrodes） 非均相膜电极(heterogeneous membrane electrodes) 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)
电极反应如下：
Hg2Cl2（S）+2e=2Hg+2Cl-
能斯特公式为：
Hg2C2l
《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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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。
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-
第三章 电位分析法 第一节PPT课件
电位分析法的特点：
1、选择性好 不用分离，直接测定； 2、灵敏度高 直接电位法检出限
10-5-10-8 mol·L-1； 3、设备简单，操作方便，分析快速； 4、测定范围宽； 5、易于实现分析自动化。
2020/12/5
电位分析法的理论基础
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）。
外参比电极‖被测溶液( ai未知)∣ 内充溶液( ai一定)∣ 内参比电极（Ag-AgCl)
内1 外参 液比接电极的（电敏位感值膜 固 定m ），且内充溶液中离子2 的活度也一
定，则电池电动势为：
E 1 2 m 液 接 E R nlF T a n i
2020/12/5
1.晶体膜电极（氟电极）
结构：右图 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)。
第三章 电位分析法
第一节 电位分析法的 基本原理
第二节 离子选择性电 极
第三节 离子选择性电 极的特性
2020/12/5
第一节 电位分析法的基本原理
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。
ΔE = E+ - E- + E液接电位 装置：参比电极、指示电极、电位
2020/12/5
离子选择性电极的原理与结构
离子选择性电极又称膜电极。 特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。 膜电极的关键：是一个称为选择膜的敏感元件。 敏感元件：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等构成。 膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。 将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，则电池结构为:
当氟电极插入到F-溶液中时，F-在 晶体膜表面进行交换。25℃时：
1、选择性好 不用分离，直接测定； 2、灵敏度高 直接电位法检出限
10-5-10-8 mol·L-1； 3、设备简单，操作方便，分析快速； 4、测定范围宽； 5、易于实现分析自动化。
2020/12/5
电位分析法的理论基础
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）。
外参比电极‖被测溶液( ai未知)∣ 内充溶液( ai一定)∣ 内参比电极（Ag-AgCl)
内1 外参 液比接电极的（电敏位感值膜 固 定m ），且内充溶液中离子2 的活度也一
定，则电池电动势为：
E 1 2 m 液 接 E R nlF T a n i
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1.晶体膜电极（氟电极）
结构：右图 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)。
第三章 电位分析法
第一节 电位分析法的 基本原理
第二节 离子选择性电 极
第三节 离子选择性电 极的特性
2020/12/5
第一节 电位分析法的基本原理
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。
ΔE = E+ - E- + E液接电位 装置：参比电极、指示电极、电位
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离子选择性电极的原理与结构
离子选择性电极又称膜电极。 特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。 膜电极的关键：是一个称为选择膜的敏感元件。 敏感元件：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等构成。 膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。 将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，则电池结构为:
当氟电极插入到F-溶液中时，F-在 晶体膜表面进行交换。25℃时：
电位分析法—概念与基本原理(食品仪器分析课件)
电位滴定法
通过测量电池的电动势的变 化来确定滴定终点的分析方法。 其测定结果的准确度高，易于实 现自动化控制，能进行连续和自 动滴定，广泛用于酸碱滴定、配 位滴定、沉淀滴定和氧化还原滴 定终点的确定。
电位分析法的基本原理
对于氧化还原体系： Ox + ne- = Red
O Ox/Red
RT nF
电位分析法是电化学分析的一个重要 分支，可分为直接电位法和电位滴定法。
直接电位法
通过测量电池的电动势，即两电 极间的电位差来确定被测组分含量的 方法。该方法的特点是简便、快速、 灵 敏 度 高 、 应 用 广 泛 ， 常 用 于 pH 的 测定和一些离子浓度的测定，在工业 连续自动分析和环境监测方面有独到 之处。
E
参比
Mn
/M
k
0.0592 lg n
aMn
因此只要测出E，就可求出待测离子浓度（活度），
这也是直接电位法的定量依据。
ln
aOx aRe d
对于金属插入该金属离子溶液中构成的电ຫໍສະໝຸດ 极：O M n /M
RT nF
ln
aMn
25℃时：
O M n /M
0.0592 n
lg
aMn
可见，测定了电极电位，就可以确定离子的活度。但 是，单个电极的电极电位无法测出，因而需与另外一支电 位恒定的电极一起插入试液构成电池，测其电动势。
若以参比电极为正极，指示电极为负极，则电池电动势：
电位分析法的概念与分类
电位分析法是在一种叫原电池的装置上进 行的。原电池将化学能转变为电能的装置。
(-)Zn│ZnSO4(C1)║CuSO4(C2)│Cu (+)
电位分析法是利 用物质的电学及电化 学性质来进行分析的 方法。主要利用电极 电位与相应离子浓度 的关系测定物质含量。
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45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
电位分析法的基本原理
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒