第十二章 电位分析法优秀PPT.ppt

第十二章第十二章电位分析电位分析法法第一页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理一、电位分析法概述一、电位分析法概述 二、离子选择性电极及其分类二、离子选择性电极及其分类三、离子选择性电极的膜电位与电极电位三、离子选择性电极的膜电位与电极电位第二页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理 在在零零电电流流条条件件下下测测定定两两电电极极间间(参参比比电电极极和和指指示示电电极极)的的电电位位差差(电电动动势势)，利利用用指指示示电电极极的的电电极极电电位位与与活活度度之之间间的的关关系系(能能斯斯特特方方程程)。来来获获得得溶溶液液中中待待测测组组分分的的活活度度(或或浓浓度度)的的方方法。法。一、电位分析法概述一、电位分析法概述（一）、电位分析法（一）、电位分析法第三页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理电位分析法电位分析法 电位滴定法电位滴定法（二）、电位分析法分类（二）、电位分析法分类直接电位法直接电位法原电池的电动势，待测离子的活度。原电池的电动势，待测离子的活度。电动势变化，确定滴定终点，待测物电动势变化，确定滴定终点，待测物质的总浓度质的总浓度.第四页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理二、离子选择性电极及其分类二、离子选择性电极及其分类 离离子子选选择择性性电电极极(ISE)是是其其电电极极电电位位对对离离子子具具有有选选择择性性响响应应的的一一类类电电极极，它它是是一一种种电电化化学学传传感感器器，选择膜选择膜是其主要组成部分。是其主要组成部分。电电极极本本身身并并不不给给出出或或得得到到电电子子，而而是是选选择择性性地地让一些让一些离子渗透和交换离子渗透和交换，由此产生电极电位。，由此产生电极电位。选择性：离子的大小、形状、电荷。选择性：离子的大小、形状、电荷。第五页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理（一）、（一）、离子选择性电极组成离子选择性电极组成ISE由四个基本部分组成：由四个基本部分组成：电极腔体电极腔体玻璃或高分子聚合物材料做成；玻璃或高分子聚合物材料做成；内参比电极内参比电极通常为通常为Ag/AgCl电极；电极；内参比溶液内参比溶液由氯化物及响应离子的由氯化物及响应离子的强电解质溶液组成；强电解质溶液组成；敏感膜敏感膜对离子具有高选择性的响应膜。对离子具有高选择性的响应膜。第六页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理离离子子选选择择性性电电极极 原电极原电极敏化敏化电极电极晶体膜电晶体膜电极极非晶体非晶体膜电极膜电极均相均相膜电极膜电极非均相非均相膜电极膜电极单晶膜电极（单晶膜电极（F-膜电极）膜电极）多晶膜电极（多晶膜电极（S-膜电极）膜电极）AgX掺入硅橡胶的掺入硅橡胶的X-膜电极）膜电极）玻璃玻璃膜电极膜电极PH等玻璃电极等玻璃电极液膜液膜电极电极硝酸根电极硝酸根电极Ca电极电极中性载体电极中性载体电极气敏电极（气敏电极（NH3电极）电极）酶电极（氨基酸电极）酶电极（氨基酸电极）（二）、（二）、离子选择离子选择性电极分类性电极分类第七页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理三、离子选择性电极的膜电位与电极电位三、离子选择性电极的膜电位与电极电位（一）、（一）、氟离子单晶膜电极氟离子单晶膜电极敏感膜敏感膜：(氟化镧单晶氟化镧单晶)掺有掺有EuF2的的LaF3单晶切片；单晶切片；内内 参参 比比 溶溶 液液：0.1mol/L的的NaCl和和0.1mol/L的的NaF混混合合溶溶液液（F-用用来来控控制制膜膜内内表表面面的的电电位位，Cl-用用以以固固定定内内参参比比电电极极的的电电位位）。）。内参比电极：内参比电极：Ag-AgCl电极电极(管内管内)；第八页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理Ag-AgCl电极电极内参比液内参比液(NaF+NaCl)LaF3晶体膜晶体膜氟氟离离子子扩扩散散进进入入晶晶体体膜膜表面缺陷形成双电层结构。表面缺陷形成双电层结构。1.膜电位的产生膜电位的产生LaF3+空穴空穴LaF2-（新空穴）（新空穴）+F-空穴导电：空穴导电：第九页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理 当氟电极插入到当氟电极插入到F-溶液中时，溶液中时，F-在晶体膜表面进在晶体膜表面进行交换。行交换。25时：时：膜电位膜电位:电极电位电极电位:内参比电极内参比电极电位电位离子选择性电极膜离子选择性电极膜电位电位2.膜电位和电极电位膜电位和电极电位第十页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理 氟离子选择性电极、参比电极、被测溶液组成电氟离子选择性电极、参比电极、被测溶液组成电池池(25时时):(-)氟离子选择性电极氟离子选择性电极|试液试液(F-)=x|饱和甘汞电极饱和甘汞电极(+)第十一页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理LaF3+3OH-=La(OH)3+3F-适用的适用的pH范围范围：57酸度的影响：酸度的影响：PH较高：较高：PH较低：较低：3.影响因素影响因素第十二页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理（二）、（二）、玻璃膜电极（玻璃膜电极（PH玻璃电极）玻璃电极）玻璃膜电极的结构玻璃膜电极的结构电极腔体电极腔体(玻璃管玻璃管)；内参比溶液；内参比溶液；内参比电极；内参比电极；敏感玻璃膜。敏感玻璃膜。关键部分为敏感玻璃膜。关键部分为敏感玻璃膜。1.结构结构第十三页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理2.响应机理响应机理Gl-Na+H+Gl-HNa膜膜水水水化硅胶层水化硅胶层第十四页，本课件共有39页相间电位：相间电位：氢离子在水化硅胶层和溶液间进行离子交换。氢离子在水化硅胶层和溶液间进行离子交换。扩散电位：扩散电位：溶液中氢离子从水化硅胶层扩散至干玻璃层。溶液中氢离子从水化硅胶层扩散至干玻璃层。第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理双电层结构双电层结构玻璃膜电位形成示意图玻璃膜电位形成示意图第十五页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理3.膜电位和电极电位膜电位和电极电位条件：条件：膜电位膜电位:第十六页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理电极电位电极电位:玻璃膜电极、参比电极、被测溶液组成电池玻璃膜电极、参比电极、被测溶液组成电池(25时时):(-)饱和甘汞电极饱和甘汞电极|试液试液(H+)=x|玻璃膜电极玻璃膜电极(+)第十七页，本课件共有39页如果如果,则则但实际上但实际上，即存在不对称电位。即存在不对称电位。第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理讨论讨论:(1)不对称电位不对称电位 第十八页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理使用前，需长时间浸泡，使不对称电位趋于稳定。使用前，需长时间浸泡，使不对称电位趋于稳定。(2)酸差和碱差酸差和碱差 pH12测定值偏高测定值偏高(酸差酸差)pH1测定值偏低测定值偏低(碱差或钠差碱差或钠差)产生的产生的原因原因:由于膜的内外表面的性状不可能完全一样。由于膜的内外表面的性状不可能完全一样。第十九页，本课件共有39页第一节第一节 电位分析法基本原理电位分析法基本原理(3)特点特点 优点：优点：不受氧化剂、还原剂、颜色及沉淀的影响。不受氧化剂、还原剂、颜色及沉淀的影响。缺点：缺点：电极内阻高，电阻随温度变化而变化。电极内阻高，电阻随温度变化而变化。使用温度使用温度560第二十页，本课件共有39页第二节第二节 离子选择性电极的特性离子选择性电极的特性膜电极作正极测定某待测离子时，膜电位：膜电极作正极测定某待测离子时，膜电位：阳离子阳离子阴离子阴离子共存的其它离子对膜电位产生有贡献吗共存的其它离子对膜电位产生有贡献吗?(-)参比电极参比电极|待测试液待测试液a|膜电极膜电极(+)第二十一页，本课件共有39页第二节第二节 离子选择性电极的特性离子选择性电极的特性若若测测定定离离子子为为i，电电荷荷为为ni；干干扰扰离离子子为为j，电电荷荷为为nj。考考虑虑到到共共存存离离子子产产生生的的电电位位，则则膜膜电位：电位：电极的选择性系数电极的选择性系数第二十二页，本课件共有39页第二节第二节 离子选择性电极的特性离子选择性电极的特性讨论讨论B：Kij：电极的选择性系数电极的选择性系数，在在相相同同的的测测定定条条件件下下，待待测测离离子子和和干干扰扰离离子子产产生生相相同同电电位位时时待待测测离离子子的的活活度度i与与干干扰扰离离子子活度活度j的比值的比值:A：对对阳离子阳离子响应的电极，响应的电极，K 后取后取正号正号；对对负离子负离子响应的电极，响应的电极，K 后取后取负号负号。第二十三页，本课件共有39页第二节第二节 离子选择性电极的特性离子选择性电极的特性CKij Vs，cs 100cx第三十四页，本课件共有39页第三节第三节 电位分析法的应用电位分析法的应用温度系数，温度系数，S表示。表示。第三十五页，本课件共有39页第三节第三节 电位分析法的应用电位分析法的应用V0 Vs待测离子浓度增量，待测离子浓度增量，c表示。表示。阳离子，取正号；阳离子，取正号；阴离子，取负号。阴离子，取负号。第三十六页，本课件共有39页第三节第三节 电位分析法的应用电位分析法的应用 将将钙钙离离子子选选择择电电极极和和饱饱和和甘甘汞汞电电极极插插入入100.00mL水水样样中中,用用直直接接电电位位法法测测定定水水样样中中的的Ca2+。25时时，测测得得钙钙离离子子电电极极电电位位为为-0.0619V(对对SCE),加加入入0.0731mol/L的的Ca(NO3)2标标准准溶溶液液1.00mL,搅搅拌拌平平衡衡后后,测测得得钙钙离离子子电电极极电电位位为为-0.0483V(对对SCE)。试试计计算算原原水水样样中中Ca2+的的浓浓度度？例题例题第三十七页，本课件共有39页第三节第三节 电位分析法的应用电位分析法的应用解：由标准加入法计算公式解：由标准加入法计算公式S=0.059/2c=(Vscs)/V0=1.000.0731/100E=-0.0483-(-0.0619)=0.0619-0.0483=0.0136Vcxc(10E/s-)-17.3110-4（100.461-)-17.3110-40.5293.8710-4mol/L试样中试样中Ca2+的浓度为的浓度为3.8710-4mol/L。第三十八页，本课件共有39页第三节第三节 电位分析法的应用电位分析法的应用二、电位滴定法二、电位滴定法自学自学第三十九页，本课件共有39页