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两个峰电流值及其比值,两个峰电位值及其差值 是循环伏安法中最为重要的参数。
对于符合Nernst方程的可逆电极反应,在25℃时:
一、判断电化学反应可逆程度
二、电极过程产物鉴别
循环伏安法不仅可发现、鉴定电极过程的中间产物.还可获得不 少关于中间产物电化学及其它性质的信息。
如由四个铁、四个五茂环和四个—氧化碳组成的金属有机化合物,将 其溶于乙腈中.并作循环伏安图,得到三组峰。说明有三个氧化—还 原过程,而且其产物均是稳定的
平面电极线性极限扩散电流(Cottrell公式)
生长的滴汞电极上的扩散
静止的球形电极:Fick第二定律的球坐标表达式:
IlKovic方程式:
非扩散控制的电极过程
加和性
异相电荷传递反应或均相化学反应以及吸附或其它表面过程等引起的 浓度变化,且都具有加和性.即
异相电荷传递过程
指电荷在电极/溶液间的传递。当物质在电极上发生氧化或还原反应时, 电子的传递是在电极/电解质溶液之间进行的,即反应是发生在两相界面 上的,故称为异相反应.如果电子在两相间的传递非常快速,阻力很小, 说明电极过程是可逆的,能斯特方程成立.如果电子传递的阻力较大, 电放过程则为不可逆。
如Ox的吸附比Red强,则还原峰向负电位移动,
出现在扩散波之后,因而形成后波:
如Red的吸附比Ox强,
则峰电位正移,形成前波 :
计时分析法(chronoanalysis)
在电分析化学中,记录电流或电极电势等与时间的关系 曲线的方法称为计时分析法.
记录电流一时间的关系方法,称为计时电流法. 记录电势一时间的关系方法,称为计时电势法。 记录电量一时间关系的方法,称为计时库仑法。 是研究电极过程和吸附的极好方法。
电分析化学
电分析化学是干嘛用的?
概念、特点
定义:电分析化学是利用物质的电学和电化学性 质进行表征和测量的科学,它是电化学和分析化 学学科的重要组成部分。 研究内容: (1)成分和形态分析(特别在有机、生物和药物 分析中及色谱电化学检测器); (2)电极过程动力学和电极反应机理的分析; (3)表面和界面分析(油/水界面、化学修饰电 极、扫描隧道电化学探针等)。 特点:快速、灵敏、准确、仪器简单,价格低廉。
如对电极反应 : A+ne→B
B→C
设反应为一级,则对于组分A,B分别有扩散方程:
前行化学反应的电极过程(CE) :
由伏安曲线上看到,有两个阴极波,波Ⅰ相应于经典极中的第一个波(Cd2+被还 原,受化学反应的控制),波Ⅱ相应于经典极谱中的第二个波,即cdX-的还原波。 两波的产物都是金属镉并生成汞齐。波Ⅲ为镉汞齐氧化的阳极波(受扩散控制)。 伏安曲线上没有与波Ⅱ相应的阳极峰,说明了cdNTA-的还原必然是一不可逆的 电子跃迁过程。
电分析化学中常用的暂态分析技术
循环伏安法(CV)
• 循环伏安法可用于研究化合物电极过程的机理、双电层、吸附现象 和电极反应动力学.成为最有用的电化学方法之一。
• 扫描电压呈等腰三角形。如果前半部扫描(电压上升部分)为去极化剂 在电极上被还原的阴极过程,则后半部扫描(电压下降部分)为还原产物 重新被氧化的阳极过程。因此.一次三角波扫描完成一个还原过程和氧 化过程的循环,故称为循环伏安法。
溶液中的传质过程包括对流、扩散和电迁移。
传质速度一般用单位时间内所研究的物质 通过单位截面积的量来描述,称为该物质 的流量Ji.
1.对流 2.扩散和电迁移
3.总流量
无对流的传质过程
溶液中任何一个与x正交,截面积为A的平面,单位时间传质通过的物质 克分子数为A·Ji(x).这些粒子传送的电量为Ji(x)AZiF 因此 电流i为各种传质过程贡献的和
电极反应为
若一级反应,异相反应速率为:
通 过 改 变 电 极 电 位 改 变 电 化 学 反 应 速 率
O+ne→R 外加电位E为正(利于阳极氧化,下移nFE)
阳极反应活化能变化(减小):
阴极反应活化能变化(增大):
α称为转换系数(传递系数),在0~1之间,描述电极电势对阳极 反应和阴极反应影响的程度
电极反应:在电流通过时,电极/溶液界面上的 电化学反应称为电极反应。 电极反应速率v:
非均相反应的速率依赖于向电极表面的传质速度和电极面积等.用单位 面积上单位时间内发生反应的物质的克分子数来度量非均相反应速率。 即:
结论: 电流的大小是反应速度的度量
传质过程:
当电流通过电化学池时,电极和溶液界面发生了电荷转换过程,消耗 了反应物,生成了反应的产物.欲维持通过的电流,反应物从溶液本 体向电极表面方向传送,产物则从电极表面向溶液方向传送,这种物 质在液相中的传送称为传质过程。
如对—氨基苯酚的电极反应过程:
• 在第再一—次阳极扫描时电,极对附苯近二溶酚液被中氧只化有为对苯—醌氨,基形苯成酚峰是4。电而活峰性5物与质峰在1过电程极相同,
•电极上反被即应氧对产化—物生氨对成基—对苯亚—酚氨亚被基氨氧苯基化醌苯为在醌对电。—极得亚附峰氨近1基(溶E苯过液醌程中。),: 与水和氢离子发生化学反应(C过程):
三、电化学—化学偶联反应过程的研究
若均相化学反应发生在电极反应之前,称为前行反应(CE过 程); 若均相化学反应wk.baidu.com生在电极反应之后,称为后行反应(EC过 程). 若电极反应的产物,经过一均相化学反应后,其化学反应产 物又可在电极上发生反应,称为ECE过程; 若化学反应的产物就是发生电极反应的物质,则称为催化反 应
对CE过程ipa/ipc一般大于1
随后化学反应过程(EC过程)
如二聚化反应
对EC过程ipa/ipc一般小于1
平行化学反应(催化)过程
吸附过程:Ox(ads.)+ne---Red (ads.)
由于吸附状态更稳定, 吸附态的Ox更难被还原(更易被氧化),还原峰电位负移; 吸附态的Red更难被氧化(更易被还原),氧化峰电位正移。
其中:
Fick第一定律 Fick第二定律
因此,由Fick扩散方程及电化学问题的初始和边界条件求解出Ci(x,t) 的表示式,从而能够得到电极表面浓度(x=o处)Ci(o,t)的表示式,从 而得到我们定量分析和求算电化学参数的清晰表示式。
平面电极上的线性扩散
研究可逆反应:O+ne=R 氧化态的扩散方程的Fick第二定律表达式为: 其初始条件和边界条件为:
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