第1节 经典极谱法
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极谱法polarography通过测定电解过程中所得到的极化电极的电流-电位(或电位-时间)曲线来确定溶液中被测物质浓度的一类电化学分析方法。
于1922年由捷克化学家J.海洛夫斯基建立。
极谱法和伏安法的区别在于极化电极的不同。
极谱法是使用滴汞电极或其他表面能够周期性更新的液体电极为极化电极;伏安法是使用表面静止的液体或固体电极为极化电极。
原理极谱法的基本装置见图1。
极化电极(滴汞电极)通常和极化电压负端相连,参比电极(甘汞电极)和极化电压正端相连。
当施加于两电极上的外加直流电压达到足以使被测电活性物质在滴汞电极上还原的分解电压之前,通过电解池的电流一直很小(此微小电流称为残余电流),达到分解电压时,被测物质开始在滴汞电极上还原,产生极谱电流,此后极谱电流随外加电压增高而急剧增大,并逐渐达到极限值(极限电流),不再随外加电压增高而增大。
这样得到的电流-电压曲线,称为极谱波。
极谱波的半波电位E1/2是被测物质的特征值,可用来进行定性分析。
扩散电流依赖于被测物质从溶液本体向滴汞电极表面扩散的速度,其大小由溶液中被测物质的浓度决定,据此可进行定量分析。
分类极谱法分为控制电位极谱法和控制电流极谱法两大类。
在控制电位极谱法中,电极电位是被控制的激发信号,电流是被测定的响应信号。
在控制电流极谱法中,电流是被控制的激发信号,电极电位是被测定的响应信号。
控制电位极谱法包括直流极谱法、交流极谱法、单扫描极谱法、方波极谱法、脉冲极谱法等。
控制电流极谱法有示波极谱法。
此外还有极谱催化波、溶出伏安法。
直流极谱法又称恒电位极谱法。
通过测定电解过程中得到电流-电位曲线来确定溶液中被测成分的浓度。
其特点是电极电位改变的速率很慢。
它是一种广泛应用的快速分析方法,适用于测定能在电极上还原或氧化的物质。
交流极谱法将一个小振幅(几到几十毫伏)的低频正弦电压叠加在直流极谱的直流电压上面,通过测量电解池的支流电流得到交流极谱波,峰电位等于直流极谱的半波电位E1/2,峰电流ip与被测物质浓度成正比。
第六章极谱分析法第一节极谱法概述⏹以测量电解过程中电流-电压曲线(伏安曲线)为基础的一类分析方法称为伏安法。
⏹极谱法:凡使用滴汞电极或表面周期性更新的液体电极作工作电极称极谱法。
⏹伏安法:使用固体电极或表面静止的电极作工作电极称伏安法。
在含义上,伏安法和极谱法是相同的,而两者的不同在于工作电极:◆伏安法的工作电极是电解过程中表面不能更新的固定液态或固态电极,如悬汞、汞膜、玻璃碳、铂电极等;◆极谱法的工作电极是表面能周期性更新的液态电极,即滴汞电极。
一、极谱法的发展◆1922年,捷克学者海洛夫斯基(Heyrovsky)首先提出极谱分析法,开创了这一电分析化学的分支;◆1925年,海洛夫斯基与日本学者志方益三研制出第一台手工操作式的极谱仪,画出第一张极谱图;◆1945年前后被广泛应用于实际分析中;◆1959年,海洛夫斯基因发明和发展了极谱分析法而获得诺贝尔化学奖;◆20世纪,六、七十年代以来,理论研究及应用得到迅速发展,各种新技术、新方法不断出现。
20世纪40年代以来提出了各种特殊的伏安技术。
主要有:交流极谱法(1944年)、方波极谱法(1952年)、脉冲极谱法(1958年)、卷积伏安法(1970年)20世纪40年代以来主要采用特殊材料制备的固体电极进行伏安分析。
包括微电极、超微阵列电极、化学修饰电极、纳米电极、金刚石电极、生物酶电极、旋转圆盘电极等,结合各种伏安技术进行微量分析、生化物质分析、活体分析。
二、极谱法的特点◆有较高的灵敏度。
普通极谱:10-2~10-5mol/L,新极谱:10-8~10-11mol/L◆分析速度快,易于自动化◆重现性好。
滴汞不断更新,工作电极始终保持洁净。
◆可同时测定几个组分,不需分离◆同一样品可反复测定。
原因:进行极谱分析时,通过的电流很小,溶液几乎不变◆应用范围广。
凡在滴汞电极上起氧化还原反应的物质或通过间接进行氧化还原反应的物质,均可测定。
第二节极谱法的基本原理一、极谱法的装置极谱分析法采用滴汞电极为工作电极,为负极;饱和甘汞电极为参比电极,为正极;采用铂电极为辅助电极,消除干扰;组成三电极系统插入被测定的溶液,改变滑线电阻的位置,可连续改变施加电解池的直流电压的大小,同时记录得到的电流,得到电压~电流曲线。