电分析化学方法-电位分析法.ppt
《电分析化学方法-电位分析法.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电分析化学方法-电位分析法.ppt(54页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第二章第二章 电化学分析电化学分析法法 第一节第一节 电化学分析电化学分析法法 概概 述述一、概述一、概述二、二、电化学分析法的电化学分析法的类别类别三、电化学分析的基三、电化学分析的基本方法本方法一、一、概概 述述 什么是电化学分析什么是电化学分析?P 6P 6 定定义义:应应用用电电化化学学的的基基本本原原理理和和实实验验技技术术,依依据据物物质质的的电电化化学学性性质质来来测测定定物物质质组组成成及及含含量量的的分分析析方方法法称称之之为为电电化化学学分分析或电分析化学。析或电分析化学。电化学分析法的重要特征电化学分析法的重要特征:直直接接通通过过测测定定电电流流、电电位位、电电导导、电
2、电量量等等物物理理量量,在在溶溶液液中中有有电电流流或或无无电电流流流流动动的的情情况况下,来研究、确定参与反应的化学物质的量。下,来研究、确定参与反应的化学物质的量。依依据据测测定定电电参参数数分分别别命命名名各各种种电电化化学学分分析析方法方法:如如电位分析法电位分析法、电导分析法电导分析法;依据应用方式不同可分为:依据应用方式不同可分为:直接法和间接法直接法和间接法。电化学分析法的特点电化学分析法的特点:灵敏度、准确度高,选择性好,应用广泛。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被测物质的最低量可以达到10-12 mol/L数量级。数量级。电电化化学学仪仪器器装装
3、置置较较为为简简单单,操操作作方方便便,尤尤其其适适合合于于化化工工生产中的生产中的自动控制和在线分析自动控制和在线分析。传统电化学分析:无机离子的分析;传统电化学分析:无机离子的分析;可用于结构分析,可用于结构分析,有机电化学分析;有机电化学分析;研究电极过程动力学、氧化还原过程、催化过程等研究电极过程动力学、氧化还原过程、催化过程等 应用于活体分析。应用于活体分析。二、二、电化学分析法的类别电化学分析法的类别 classification of electrochemical analytical methodsclassification of electrochemical analy
4、tical methods 电化学分析的分类方法电化学分析的分类方法 按按IUPACIUPAC的推荐,可分为三类的推荐,可分为三类:(1)(1)不涉及双电层,也不涉及电极反应。电导分析。不涉及双电层,也不涉及电极反应。电导分析。(2)(2)涉及双电层,但不涉及电极反应。涉及双电层,但不涉及电极反应。(3)(3)涉及电极反应。电解、库仑、极谱、伏安分析等。涉及电极反应。电解、库仑、极谱、伏安分析等。习惯分类方法(按测量的电化学参数分类)习惯分类方法(按测量的电化学参数分类):(1)(1)电导分析法:测量电导值;电导分析法:测量电导值;(2)(2)电位分析法:测量电动势;电位分析法:测量电动势;(
5、3)(3)电解电解(电重量电重量)分析法:测量电解过程电极上析出物重量;分析法:测量电解过程电极上析出物重量;(4)(4)库仑分析法:测量电解过程中的电量;库仑分析法:测量电解过程中的电量;(5)(5)伏安分析:测量电流与电位变化曲线;伏安分析:测量电流与电位变化曲线;(6)(6)极谱分析:使用滴汞电极时的伏安分析。极谱分析:使用滴汞电极时的伏安分析。1.1.电位分析法电位分析法 直接电位法直接电位法:电极电位与溶液中电活电极电位与溶液中电活性物质的活度有关。性物质的活度有关。电位滴定电位滴定:用电位测量装置指用电位测量装置指示滴定分析过程中被测组分的浓度变示滴定分析过程中被测组分的浓度变化。
6、化。研制各种高灵敏度、高选择性研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法最活跃的研究的电极是电位分析法最活跃的研究领域之一。领域之一。溶液电动势溶液电动势 电极电极 能斯特方程能斯特方程 物质的含量物质的含量浓度变化浓度变化电极电极滴定曲线滴定曲线计量点计量点2.2.电解与库仑分析法电解与库仑分析法电解分析电解分析:在在恒恒电电流流或或控控制制电电位位的的条条件件下下,被被测测物物在在电极上析出,实现定量分离测定目的的方法。电极上析出,实现定量分离测定目的的方法。电重量分析法电重量分析法:电电解解过过程程中中在在阴阴极极上上析析出出的的物物质质量量通通常常可可以用称重的方法来确定。以用称重的
7、方法来确定。库仑分析法库仑分析法:依依据据法法拉拉第第电电解解定定律律,由由电电解解过过程程中中电电极极上通过的电量来确定电极上析出的物质量。上通过的电量来确定电极上析出的物质量。电流滴定或库仑滴定:电流滴定或库仑滴定:在恒电流下,在恒电流下,电解产生的滴定剂与被测物电解产生的滴定剂与被测物作用。作用。3.3.极谱法与伏安分析极谱法与伏安分析 伏伏安安分分析析:通通过过测测定定特特殊殊条条件件下下的的电电流流电电压压曲曲线线来来分分析析电电解解质质的的组组成成和和含含量量的的一一类类分析方法的总称。分析方法的总称。极极谱谱法法:使使用用滴滴汞汞电电极极的的一种特殊的伏安分析法。一种特殊的伏安分
8、析法。4.4.电导分析法电导分析法 普普通通电电导导法法:高高纯纯水水质质测测定定,弱酸测定。弱酸测定。高高频频电电导导法法:电电极极不不与与试试样样接接触。触。三、化学电池三、化学电池 chemical cell p 6chemical cell p 6电极电极:将金属放入对应的溶液后所组成:将金属放入对应的溶液后所组成的系统。的系统。化学电池化学电池:由两支电极构成的系统;化:由两支电极构成的系统;化学能与电能的转换装置;学能与电能的转换装置;电化学分析法中涉及到两类化学电池:电化学分析法中涉及到两类化学电池:原电池原电池:自发地将化学能转变成电能;:自发地将化学能转变成电能;电解电池电解
9、电池:由外电源提供电能,使电流:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装通过电极,在电极上发生电极反应的装置。置。电池工作时,电流必须在电池内部和外电池工作时,电流必须在电池内部和外部流过,构成回路。部流过,构成回路。溶液中的电流溶液中的电流:正、负离子的移动。:正、负离子的移动。原电池原电池阳极:发生氧化反应的电极(负极);阴极:发生还原反应的电极(正极);阳极正极阴极负极电极电位较正的为正极电解电池电解电池阳极:发生氧化反应的电极(正极);阴极:发生还原反应的电极(负极);阳极=正极阴极=负极四、液体接界电位与盐桥四、液体接界电位与盐桥 liquid junction p
10、otential and salt bridgeliquid junction potential and salt bridge 在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面上,存在着微小的电位差,称之为液体接界电位。液体接界电位产生的原因:液体接界电位产生的原因:各种离子具有不同的迁移速率而引起。盐桥:盐桥:饱和KCl溶液中加入3%琼脂;K+、Cl-的扩散速度接近,液接电位保持恒定1-2mV。五、电极电位五、电极电位 electrode potential andelectrode potential and detectdetect1.1.平衡电极电位平衡电极电位 p7p7 可以将金
11、属看成离子和自由电子构成。以锌-硫酸锌为例 当锌片与硫酸锌溶液接触时,金属锌中Zn2+的化学势大于溶液中Zn2+的化学势,则锌不断溶解到溶液中,而电子留在锌片上。结果:金属带负电,溶液带正电;形成双电层。双电层的形成建立了相间的电位差;电位差排斥Zn2+继续进入溶液;金属表面的负电荷又吸引Zn2+;达到动态平衡,相间平衡电位 平衡电极电位。2.2.电极电位的测量电极电位的测量 p7-9p7-9 无法测定单个电极的绝对电极电位;相对电极电位。无法测定单个电极的绝对电极电位;相对电极电位。规定:规定:将标准氢电极作为负极与待测电极组成电池,电将标准氢电极作为负极与待测电极组成电池,电位差即该电极的
12、相对电极电位,比标准氢电极的电极电位高位差即该电极的相对电极电位,比标准氢电极的电极电位高的为正,反之为负;的为正,反之为负;Pt|H2(101 325 Pa),H+(1mol/dm)|Ag2+(1mol/dm)|Ag 电位差:电位差:+0.799 V;银电极的银电极的标准电极电位:标准电极电位:+0.799 V。在在298.15 K 时,以水为溶剂,当氧化态和还原态的活度等时,以水为溶剂,当氧化态和还原态的活度等于于1 时的电极电位称为:时的电极电位称为:标准电极电位。标准电极电位。表 六、电极与电极分类六、电极与电极分类 electrode and classification of el
13、ectrodeselectrode and classification of electrodes1.1.参比电极参比电极 标准氢电极标准氢电极 基准,电位值为零基准,电位值为零(任何温度任何温度)。甘汞电极甘汞电极 电极反应电极反应:Hg2Cl2+2e-=2Hg+2 Cl-半电池符号半电池符号:Hg,Hg2Cl2(固)固)KCl 电极电位电极电位(25):):电极内溶液的电极内溶液的Cl-活度一定,甘汞电极电位固定。活度一定,甘汞电极电位固定。表表 甘汞电极的电极电位(甘汞电极的电极电位(2525)温度校正,对于温度校正,对于SCE,t 时的电极电位为:时的电极电位为:Et=0.2438-
14、7.610-4(t-25)(V)银银银银-氯化银电极:氯化银电极:氯化银电极:氯化银电极:温度校正温度校正,(标准,(标准Ag-AgCl电极),电极),t 时的电极电位为:时的电极电位为:Et=0.2223-610-4(t-25)(V)银丝镀上一层银丝镀上一层AgCl沉淀沉淀,浸在一定浓度浸在一定浓度的的KCl溶液中即构成了银溶液中即构成了银-氯化银电极氯化银电极。电极反应电极反应:AgCl+e-=Ag+Cl-半电池符号半电池符号:Ag,AgCl(固)固)KCl 电极电位电极电位(25):):EAgCl/Ag=E AgCl/Ag-0.059lgaCl-表表 银银-氯化银电极的电极电位(氯化银电
15、极的电极电位(25)2 2指示电极指示电极 p9p9(1)第一类电极)第一类电极金属金属-金属离子电极金属离子电极 例如:Ag-AgNO3电极(银电极),Zn-ZnSO4电极(锌电极)等 电极电位为(25C):EMn+/M=E Mn+/M-0.059lgaMn+第一类电极的电位仅与金属离子的活度有关。(2)第二类电极)第二类电极金属金属-金属难溶盐电极金属难溶盐电极 二个相界面,常用作参比电极。银银银银-氯化银电极:氯化银电极:氯化银电极:氯化银电极:温度校正温度校正,(标准,(标准Ag-AgCl电极),电极),t 时的电极电位为:时的电极电位为:Et=0.2223-610-4(t-25)(V
16、)银丝镀上一层银丝镀上一层AgCl沉淀沉淀,浸在一定浓度浸在一定浓度的的KCl溶液中即构成了银溶液中即构成了银-氯化银电极氯化银电极。电极反应电极反应:AgCl+e-=Ag+Cl-半电池符号半电池符号:Ag,AgCl(固)固)KCl 电极电位电极电位(25):):EAgCl/Ag=E AgCl/Ag-0.059lgaCl-表表 银银-氯化银电极的电极电位(氯化银电极的电极电位(25)指示电极指示电极(3)离子选择性电极)离子选择性电极 固态或液态敏感膜构成的电极;对溶液中离子选择性响应(4)零类电极)零类电极 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
17、态和还原态获得电子或释放电子的场所。电位分析原理 principle of principle of potentiometrypotentiometry analysis analysis 电位分析电位分析是通过在零电流条件下测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)所定两电极间的电位差(电池电动势)所进行的分析测定。进行的分析测定。E=E+-E-+E液接电位 装置:装置:参比电极、指示电极、电位参比电极、指示电极、电位差计;差计;当测定时,参比电极的电极电位保当测定时,参比电极的电极电位保持不变,电池电动势随指示电极的电极持不变,电池电动势随指示电极的电极电位而变,而指示电极
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 分析化学 方法 电位 分析
限制150内