第12章-电化学分析法优秀PPT.ppt
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1、分析化学分析化学 “十二五十二五”职业教化国家规划教材职业教化国家规划教材主编主编主编主编 石慧石慧石慧石慧 刘德秀刘德秀刘德秀刘德秀化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社目目 录录vv第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论vv其次章其次章其次章其次章 分析天平与称量方法分析天平与称量方法分析天平与称量方法分析天平与称量方法vv第三章第三章第三章第三章 误差与分析数据处理误差与分析数据处理误差与分析数据处理误差与分析数据处理vv第四章第四章第四章第四章 样品的采集及常见的与处理样品的采集及常见的与处理样品的采集及常见
2、的与处理样品的采集及常见的与处理方法方法方法方法 vv第五章第五章第五章第五章 重量分析法重量分析法重量分析法重量分析法vv第六章第六章第六章第六章 滴定分析法概论滴定分析法概论滴定分析法概论滴定分析法概论vv第七章第七章第七章第七章 酸碱滴定法酸碱滴定法酸碱滴定法酸碱滴定法vv第八章第八章第八章第八章 非水溶液的酸碱滴定法非水溶液的酸碱滴定法非水溶液的酸碱滴定法非水溶液的酸碱滴定法vv第九章第九章第九章第九章 沉淀滴定法沉淀滴定法沉淀滴定法沉淀滴定法vv第十章第十章第十章第十章 配位滴定法配位滴定法配位滴定法配位滴定法vv第十一章第十一章第十一章第十一章 氧化还原滴定法氧化还原滴定法氧化还原
3、滴定法氧化还原滴定法vv第十二章第十二章第十二章第十二章 电化学分析法电化学分析法电化学分析法电化学分析法vv第十三章第十三章第十三章第十三章 紫外紫外紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法可见分光光度法可见分光光度法vv第十四章第十四章第十四章第十四章 原子吸取分光光度法原子吸取分光光度法原子吸取分光光度法原子吸取分光光度法vv第十五章第十五章第十五章第十五章 液相色谱法液相色谱法液相色谱法液相色谱法vv第十六章第十六章第十六章第十六章 气相色谱气相色谱气相色谱气相色谱vv第十七章第十七章第十七章第十七章 高效液相色谱法高效液相色谱法高效液相色谱法高效液相色谱法vv第十八章第十八章第十八章第
4、十八章 联用技术简介联用技术简介联用技术简介联用技术简介第十二章第十二章 电化学分析法电化学分析法vv第一节第一节 概述概述vv其次节其次节 参比电极和指示电极参比电极和指示电极vv第三节第三节 干脆电位法干脆电位法vv第四节第四节 电位滴定法电位滴定法vv第五节第五节 永停滴定法永停滴定法学习目标学习目标1.1.熟悉电位法的基本概念及其分类。熟悉电位法的基本概念及其分类。2.2.熟悉参比电极和指示电极的基本概念和常见熟悉参比电极和指示电极的基本概念和常见类型。类型。3.3.了解玻璃电极的构造和原理。了解玻璃电极的构造和原理。4.4.驾驭干脆电位法测溶液驾驭干脆电位法测溶液pHpH的原理及方法
5、。的原理及方法。5.5.了解电位滴定和永停滴定原理及应用。了解电位滴定和永停滴定原理及应用。第一节第一节 概概 述述vv一、定义:一、定义:vv依据物质在溶液中的电化学性质及其变更来依据物质在溶液中的电化学性质及其变更来进行分析的方法称为电化学分析法进行分析的方法称为电化学分析法(electrochemical analysis)。)。vv二、分类:依据测定的电化学参数不同二、分类:依据测定的电化学参数不同vv (电压、电流、电阻、电量等)(电压、电流、电阻、电量等)vv1.电导分析法电导分析法vv2.电解分析法电解分析法vv3.电位分析法电位分析法vv4.伏安分析法伏安分析法二、分类二、分类
6、vv1.1.电导法(电导法(conductometryconductometry)是通过测量待测液的是通过测量待测液的导电性,来确定待测物含量的分析方法。导电性,来确定待测物含量的分析方法。vv2.2.电解法(电解法(electrolytic analysis methodelectrolytic analysis method)依据通电依据通电时待测物质在电极上发生定量沉积或定量作用的性时待测物质在电极上发生定量沉积或定量作用的性质,来确定待测物含量的分析方法。质,来确定待测物含量的分析方法。二、分类二、分类vv3.3.电位法(电位法(电位法(电位法(potentiometrypotenti
7、ometry)依据测定原电池的电依据测定原电池的电依据测定原电池的电依据测定原电池的电动势,以确定待测物含量的分析方法,称为电位法。动势,以确定待测物含量的分析方法,称为电位法。动势,以确定待测物含量的分析方法,称为电位法。动势,以确定待测物含量的分析方法,称为电位法。vv4.4.伏安法(伏安法(伏安法(伏安法(voltammmetryvoltammmetry)是以电解过程中得到)是以电解过程中得到)是以电解过程中得到)是以电解过程中得到的电流的电流的电流的电流-电位曲线为基础演化出来的各种分析方法的电位曲线为基础演化出来的各种分析方法的电位曲线为基础演化出来的各种分析方法的电位曲线为基础演化
8、出来的各种分析方法的总称。总称。总称。总称。电位法(电位法(potentiometry)vv定义:定义:vv依据测定原电池的电动势,以确定待测物含依据测定原电池的电动势,以确定待测物含量的分析方法量的分析方法vv分类:分类:vv1干脆电位法(干脆电位法(direct potentiometry):依):依据电动势的测量值,干脆确定待测物含量的据电动势的测量值,干脆确定待测物含量的方法方法vv2电位滴定法(电位滴定法(potentiometry titration):):依据滴定过程中电动势发生突变来确定化学依据滴定过程中电动势发生突变来确定化学计量点的方法计量点的方法电化学分析法的特点电化学分
9、析法的特点vv1.1.精确度高,重现性和稳定性好精确度高,重现性和稳定性好精确度高,重现性和稳定性好精确度高,重现性和稳定性好vv2.2.灵敏度高,灵敏度高,灵敏度高,灵敏度高,10-410-410-8mol/L10-8mol/Lvv 10-10 10-10 10-12 mol/L10-12 mol/L(极谱,伏安)(极谱,伏安)(极谱,伏安)(极谱,伏安)vv3.3.选择性好(解除干扰)选择性好(解除干扰)选择性好(解除干扰)选择性好(解除干扰)vv4.4.应用广泛(常量、微量和痕量分析)应用广泛(常量、微量和痕量分析)应用广泛(常量、微量和痕量分析)应用广泛(常量、微量和痕量分析)vv5.
10、5.仪器设备简洁,易于实现自动化仪器设备简洁,易于实现自动化仪器设备简洁,易于实现自动化仪器设备简洁,易于实现自动化其次节其次节 参比电极和指示电极参比电极和指示电极vv一、一、参比电极参比电极vv二、二、指示电极指示电极vv三、三、玻璃电极的构造和原理玻璃电极的构造和原理一、参比电极一、参比电极vv参比电极参比电极:电极电位不受待测离子活度或浓度影响,电极电位不受待测离子活度或浓度影响,具有恒定电位具有恒定电位vv1.标准氢电极(标准氢电极(SHE):(standerd hydrogen electrod)standerd hydrogen electrod)电极反应电极反应电极反应电极反应
11、 2H2H+2e H+2e H2 2 一、参比电极一、参比电极vv298.15K时电极电位为:时电极电位为:1.1.导线导线导线导线 2.2.电极帽电极帽电极帽电极帽 3.3.铂丝铂丝铂丝铂丝 4.4.汞汞汞汞 5.5.汞与甘汞糊汞与甘汞糊汞与甘汞糊汞与甘汞糊 6.6.棉絮塞棉絮塞棉絮塞棉絮塞 7.7.外玻璃管外玻璃管外玻璃管外玻璃管 8.KCl8.KCl饱和液饱和液饱和液饱和液 9.9.石棉丝或石棉丝或石棉丝或石棉丝或素瓷芯等素瓷芯等素瓷芯等素瓷芯等 10.KCl10.KCl结晶结晶结晶结晶 11.11.接头接头接头接头vv2.甘汞电极:甘汞电极:vvHg和甘汞糊,及确定浓度和甘汞糊,及确定
12、浓度KCl溶液溶液一、参比电极一、参比电极298.15K时电极电位为,时电极电位为,三种不同浓度的氯化钾溶三种不同浓度的氯化钾溶液的甘汞电极的电位分别为:液的甘汞电极的电位分别为:KCl溶液的浓度溶液的浓度0.1mol/L 1mol/L 饱和饱和电电极极电电位位0.33370.28010.2412vv2.甘汞电极:甘汞电极:一、参比电极一、参比电极vv3.银银-氯化银电极氯化银电极 298.15K时电极电位为:时电极电位为:参比电极的要求参比电极的要求vv1 电极电位稳定电极电位稳定vv2 重现性好重现性好vv3 运用便利,寿命长运用便利,寿命长vv首选:饱和甘汞电极首选:饱和甘汞电极二、指示
13、电极二、指示电极vv指示电极:指示电极:vv电极电位随电解质溶液的浓度或活度变更而电极电位随电解质溶液的浓度或活度变更而变更的电极变更的电极vv分类分类vv金属基电极金属基电极vv离子选择性电极离子选择性电极 1.金属基电极金属基电极vv金属基电极是以金属为基体的电极,这类电极的金属基电极是以金属为基体的电极,这类电极的金属基电极是以金属为基体的电极,这类电极的金属基电极是以金属为基体的电极,这类电极的共同特点是电极电位建立在电子转移的基础上共同特点是电极电位建立在电子转移的基础上共同特点是电极电位建立在电子转移的基础上共同特点是电极电位建立在电子转移的基础上vv(1 1)金属)金属)金属)金
14、属金属离子电极金属离子电极金属离子电极金属离子电极vv (第一电极)(第一电极)(第一电极)(第一电极)如银电极如银电极如银电极如银电极vv电极反应和电极电位为电极反应和电极电位为电极反应和电极电位为电极反应和电极电位为:(2)金属)金属-金属难溶盐电极金属难溶盐电极 vv由金属及其难溶盐组成的电极由金属及其难溶盐组成的电极 如银如银-氯化银电极氯化银电极 电极反应和电极电位为电极反应和电极电位为电极反应和电极电位为电极反应和电极电位为:AgAgAgClAgClAgCl+e Ag+ClAgCl+e Ag+Cl-(3)惰性金属电极)惰性金属电极vv将惰性金属(铂或金)插入含有某氧化态和将惰性金属
15、(铂或金)插入含有某氧化态和还原态电对的溶液中组成的电极还原态电对的溶液中组成的电极 vv惰性金属不参与电极反应,仅起传递电子的惰性金属不参与电极反应,仅起传递电子的作用作用 vv例:例:PtFe3+,Fe2+vvFe3+e Fe2+2.离子选择性电极离子选择性电极vv离子选择性电极也称膜电极离子选择性电极也称膜电极(ion selectivity ion selectivity electrode electrode,ISEISE),它是一种利用选择性电极膜对),它是一种利用选择性电极膜对),它是一种利用选择性电极膜对),它是一种利用选择性电极膜对溶液中特定离子产生选择性效应,从而指示该离子
16、溶液中特定离子产生选择性效应,从而指示该离子溶液中特定离子产生选择性效应,从而指示该离子溶液中特定离子产生选择性效应,从而指示该离子浓度的电极。浓度的电极。浓度的电极。浓度的电极。这类电极的共同特点为:电极电位的形成是基于这类电极的共同特点为:电极电位的形成是基于这类电极的共同特点为:电极电位的形成是基于这类电极的共同特点为:电极电位的形成是基于离子的扩散和交换,而无电子的转移离子的扩散和交换,而无电子的转移离子的扩散和交换,而无电子的转移离子的扩散和交换,而无电子的转移主要介绍玻璃电极主要介绍玻璃电极主要介绍玻璃电极主要介绍玻璃电极 三、三、玻璃电极的构造和原理玻璃电极的构造和原理vv1.1
17、.玻璃电极的构造玻璃电极的构造玻璃电极的构造玻璃电极的构造(1 1)电极膜:软质球状玻璃膜:)电极膜:软质球状玻璃膜:)电极膜:软质球状玻璃膜:)电极膜:软质球状玻璃膜:vv 含含含含NaNa2 2OO、CaOCaO和和和和SiOSiO2 2vv 厚度小于厚度小于厚度小于厚度小于0.1mm0.1mmvv 对对对对H H+选择性响应选择性响应选择性响应选择性响应(2 2)内参比液:内部溶液)内参比液:内部溶液)内参比液:内部溶液)内参比液:内部溶液vv pH 67pH 67的膜内缓冲溶液的膜内缓冲溶液的膜内缓冲溶液的膜内缓冲溶液vv 0.1 mol/L 0.1 mol/L 的的的的KClKCl内
18、参比溶液内参比溶液内参比溶液内参比溶液 (3 3)内参比电极:)内参比电极:)内参比电极:)内参比电极:Ag-AgClAg-AgCl电极电极电极电极(4 4)电极管)电极管)电极管)电极管2.玻璃电极的原理玻璃电极的原理vv水泡前水泡前水泡前水泡前干玻璃层干玻璃层干玻璃层干玻璃层vv水泡后水泡后水泡后水泡后 水化凝胶层水化凝胶层水化凝胶层水化凝胶层 NaNa+与与与与H H+进行交换进行交换进行交换进行交换 形成双电层形成双电层形成双电层形成双电层 产生电位差产生电位差产生电位差产生电位差 扩散达动态平衡扩散达动态平衡扩散达动态平衡扩散达动态平衡 达稳定相界电位达稳定相界电位达稳定相界电位达稳
19、定相界电位 (膜电位)膜电位)膜电位)膜电位)玻璃内外的电位差玻璃内外的电位差(称膜电位(称膜电位)为)为由于玻璃外膜和内膜由于玻璃外膜和内膜由于玻璃外膜和内膜由于玻璃外膜和内膜表面性质基本相同表面性质基本相同表面性质基本相同表面性质基本相同 :玻璃内外的电位差(称膜电位玻璃内外的电位差(称膜电位)玻璃电极内有一个玻璃电极内有一个玻璃电极内有一个玻璃电极内有一个 内参比电极,故整个玻璃电内参比电极,故整个玻璃电内参比电极,故整个玻璃电内参比电极,故整个玻璃电极的电极电位为:极的电极电位为:极的电极电位为:极的电极电位为:故故故故298.15K298.15K时,玻璃电极的电极电位为:时,玻璃电极
20、的电极电位为:时,玻璃电极的电极电位为:时,玻璃电极的电极电位为:玻璃电极的电极电位与玻璃电极的电极电位与玻璃电极的电极电位与玻璃电极的电极电位与pHpH成线性关系,因而可用成线性关系,因而可用成线性关系,因而可用成线性关系,因而可用于测定溶液于测定溶液于测定溶液于测定溶液pHpH不对称电位不对称电位vv膜内外溶液膜内外溶液膜内外溶液膜内外溶液pHpH一样一样一样一样 时,玻璃内外的电位差却时,玻璃内外的电位差却时,玻璃内外的电位差却时,玻璃内外的电位差却不为不为不为不为0 0,此时的膜电位称为不对称电位,此时的膜电位称为不对称电位,此时的膜电位称为不对称电位,此时的膜电位称为不对称电位vv产
21、生缘由:膜两侧表面性能不一样造成产生缘由:膜两侧表面性能不一样造成产生缘由:膜两侧表面性能不一样造成产生缘由:膜两侧表面性能不一样造成 vv减小不对称电位的方法:在运用前将玻璃电极减小不对称电位的方法:在运用前将玻璃电极减小不对称电位的方法:在运用前将玻璃电极减小不对称电位的方法:在运用前将玻璃电极放入水或酸性溶液中浸泡放入水或酸性溶液中浸泡放入水或酸性溶液中浸泡放入水或酸性溶液中浸泡2424小时小时小时小时3.玻璃电极运用时的留意事项vv(1 1)运用玻璃电极要留意型号。)运用玻璃电极要留意型号。)运用玻璃电极要留意型号。)运用玻璃电极要留意型号。vv“221”“221”型钠玻璃电极型钠玻璃
22、电极型钠玻璃电极型钠玻璃电极 1 19 9;vv“231”“231”型锂玻璃电极型锂玻璃电极型锂玻璃电极型锂玻璃电极 1 11414vv(2 2)玻璃电极在运用前应在蒸馏水中浸泡)玻璃电极在运用前应在蒸馏水中浸泡)玻璃电极在运用前应在蒸馏水中浸泡)玻璃电极在运用前应在蒸馏水中浸泡2424小时以上。小时以上。小时以上。小时以上。vv目的:形成性质比较稳定的水化凝胶层,降低和稳定不对称目的:形成性质比较稳定的水化凝胶层,降低和稳定不对称目的:形成性质比较稳定的水化凝胶层,降低和稳定不对称目的:形成性质比较稳定的水化凝胶层,降低和稳定不对称电位,使电极有稳定的对应关系。电位,使电极有稳定的对应关系。
23、电位,使电极有稳定的对应关系。电位,使电极有稳定的对应关系。vv(3 3)玻璃电极一般在)玻璃电极一般在)玻璃电极一般在)玻璃电极一般在5 56060范围内运用。范围内运用。范围内运用。范围内运用。vv(4 4)玻璃电极浸入溶液后应轻轻摇动溶液。)玻璃电极浸入溶液后应轻轻摇动溶液。)玻璃电极浸入溶液后应轻轻摇动溶液。)玻璃电极浸入溶液后应轻轻摇动溶液。vv促使电极反应尽快达到平衡。促使电极反应尽快达到平衡。促使电极反应尽快达到平衡。促使电极反应尽快达到平衡。vv(5 5)玻璃电极膜很薄,运用时要特别当心,以免碰碎。)玻璃电极膜很薄,运用时要特别当心,以免碰碎。)玻璃电极膜很薄,运用时要特别当心
24、,以免碰碎。)玻璃电极膜很薄,运用时要特别当心,以免碰碎。3.玻璃电极运用时的留意事项vv(6 6)玻璃电极的内阻较大,所以必需运用高阻抗的)玻璃电极的内阻较大,所以必需运用高阻抗的)玻璃电极的内阻较大,所以必需运用高阻抗的)玻璃电极的内阻较大,所以必需运用高阻抗的测量仪器测定。测量仪器测定。测量仪器测定。测量仪器测定。vv(7 7)玻璃电极的清洗:玻璃电极的清洗:玻璃电极的清洗:玻璃电极的清洗:vv沾有油污,可用沾有油污,可用沾有油污,可用沾有油污,可用5%5%10%10%的氨水或丙酮清洗;沾有的氨水或丙酮清洗;沾有的氨水或丙酮清洗;沾有的氨水或丙酮清洗;沾有无机盐,可用无机盐,可用无机盐,
25、可用无机盐,可用0.1mol/L HCl0.1mol/L HCl溶液清洗;溶液清洗;溶液清洗;溶液清洗;等积垢,可等积垢,可等积垢,可等积垢,可用用用用EDTAEDTA溶液溶解;在含蛋白质溶液或胶质溶液中溶液溶解;在含蛋白质溶液或胶质溶液中溶液溶解;在含蛋白质溶液或胶质溶液中溶液溶解;在含蛋白质溶液或胶质溶液中测定后,可用测定后,可用测定后,可用测定后,可用1mol/LHCl1mol/LHCl溶液清洗。清洗电极时不溶液清洗。清洗电极时不溶液清洗。清洗电极时不溶液清洗。清洗电极时不行用脱水溶剂(如铬酸洗液、无水乙醇、浓硫酸等)行用脱水溶剂(如铬酸洗液、无水乙醇、浓硫酸等)行用脱水溶剂(如铬酸洗液
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