第03章 电位分析法_2016
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电位分析法一、概论:电位分析法是通过化学电池的电流为零的一类方法二、电位分析法指示电极分类1、第一类电极:金属及其离子溶液2、第二类电极:金属及其难溶盐(或络合离子)3、第三类电极:金属与具有两种共同阴离子的难溶盐或难解离的络合离子4、第零类电极:惰性金属Pt 、Au 、C 等三、参比电极与盐桥1、参比电极1标准氢电极:在任何温度下电位值都为零,但一般不使用,因为操作麻烦又贵。
2甘汞电极和银-氯化银电极:电极电位可从P362查表获得甘汞电极:)/(|)(),(22L xmol KCl s Cl Hg l Hg 银-氯化银电极:)/(|)(),(L xmol KCl s AgCl s Ag 2、盐桥1作用:联通电路,消除或减小液接电位2使用条件:不含被测离子、正负电子迁移率基本相等、离子浓度尽可能大,减少液接电位。
四、离子选择电极1、膜电电位E 膜=in Dd out D E E E ++=l in l out a a nF RT k ln '±(d E :扩散电位,D E :界面电位,a :活度)2、离子选择电极电位:l out ISE a nF RT const E ln '±=(负离子➕,正离子➖)l out ISE SCEBattery a nFRT K E E E ln ±=-=(负离子➖,正离子➕)ISE :离子选择电极,SCE :参比电极3、离子选择电极类型及其相应机理1玻璃电极:玻璃在纯水或稀酸中浸泡时,玻璃中的+Na 与溶液里的+H 发生交换,在玻璃表面形成水化胶层。
此时玻璃的结构为:内外水化胶层+中间干玻璃层;干玻璃层靠+Na 导电,而水化胶层靠+H 扩散导电。
2晶体膜电极A 、氟离子单晶电极:敏感膜为3LaF 的单晶薄片,氟离子能扩散进入膜相的缺陷空穴,膜中的氟离子也可以进入溶液,因而在两相界面上产生了膜电位。
B 、硫、卤素离子电极。
电位分析法原理的应用1. 什么是电位分析法•电位分析法是一种基于电荷分布状况和电势差的测量方法。
•它通过测量电极之间的电势差来推测样品溶液中的各种离子活性和浓度。
2. 原理和基本原则•基本原理:电位分析法是基于化学平衡原理和电势差的理论基础。
•电化学平衡:在溶液中存在着一系列反应,形成各种离子和分子,达到了一个动态的平衡状态。
•电位差:电极之间的电势差可以通过电极上的电荷分布和反应的平衡程度来进行测量。
3. 应用领域电位分析法广泛应用于以下领域:3.1 环境监测•电位分析法可以用于环境水体中重金属离子、有机物等的浓度分析。
•通过分析环境水体中的离子活性和浓度可以评估水质状况。
3.2 药物研发•电位分析法可以用于药物的分子结构分析,特别是药物的酸碱性质。
•通过电位分析法可以研究药物的溶解度、稳定性和药效等方面的指标。
3.3 食品安全监测•电位分析法可以用于食品中有毒有害物质的检测,如重金属、农药残留等。
•通过电位分析法可以对食品样品进行快速分析和检测,确保食品的安全性。
3.4 电化学能源•电位分析法在燃料电池、锂电池等电化学能源领域有重要应用。
•通过电位分析法可以评估电化学反应的动力学和稳定性。
4. 电位分析法的优势•非破坏性分析:电位分析法不需要破坏样品,可以进行非破坏性的分析。
•快速便捷:电位分析法可以快速获得结果,适用于大规模样品分析。
•灵敏度高:电位分析法对低浓度离子和微量分析具有较高的灵敏度。
5. 电位分析法的局限性•有限的适用范围:电位分析法只适用于具有一定电化学反应性质的样品。
•高要求的操作技术:电位分析法对操作技术和实验条件有一定要求。
•需要参考标准:电位分析法需要使用标准物质进行校准和比对。
6. 结论电位分析法是一种基于电荷分布和电势差的测量方法,可以广泛应用于环境监测、药物研发、食品安全监测和电化学能源等领域。
它具有非破坏性分析、快速便捷和高灵敏度等优势,但也有适用范围有限、操作技术要求高和需要参考标准等局限性。
电位分析法
一、电化学基础知识
电极电位:M Mn+ + ne
金属离子受金属表面负电子的吸引聚集在金属表面,达到动态平衡,金属和盐溶液之产生一定电位差,这种电位差叫做电极电位。
能斯特方程:电极电位与待测离子间的定量关系。
电位分析法分类:
◆电位法:电极电位与溶液中所对应的离子活度有确定的关系,通过电极电位的测定,可以确定被测离子的活度。
◆电位滴定法:利用电极电位的变化来指示滴定终点,通过滴定剂体积和浓度求待测物质含量。
二、电位法(pH测定)
参比电极:常用的参比电极为甘汞电极和银-氯化银电极。
指示电极:测定pH值的指示电极为玻璃电极。
当内外玻璃膜与水溶液接触时,Na2SiO3晶体骨架中的Na+与水中的H+发生交换:
G-Na+ + H+====G-H+ + Na+
玻璃电极使用前,必须在水溶液中浸泡。
三、电位滴定法
在滴定液中插入指示电极和参比电极,通过测量电池电动势在滴定过程中pH或电位的变化来确定终点的方法。
进行有色或混浊液的滴定时,使用指示剂确定滴定终点会比较困难。
此时可采用电位滴定法。
酸碱滴定以玻璃电极为指示电极;氧化还原滴定以Pt为指示电极;沉淀滴定可采用Ag电极作指示电极;络合滴定以第三类电极为指示电极。
电位滴定终点确定方法
(1)E-V曲线法:曲线切线斜率最大对应的体积为滴定终点。
(2)ΔE/ΔV - V曲线法:曲线上极大值对应的体积点为滴定终点。
(3)Δ2E/ΔV 2 - V曲线法: Δ2E/ΔV 2=0对应的体积为滴定终点。
电位分析法.第三类:通过电极反应把被测物质,转变为金属或其它形式的搓化物,用重量法测定基会量。
2、电化学电池2.1 原电池能自发的将本身的化学能变成电能,这种化学电池称为原电池。
以铜锌原电池为例锌电极、负极(阳极):e 2Z Z 2n n +→+氧化反应铜电极、正极(阴极):u 2uC e 2C →++还原反应2.2 电解池实现某种电化学反应的能量由外电源供给则这种化学电池称为电解池仍以铜电极和锌电极为例。
锌电极、负极(阴极):n 2nZ e 2Z →++ 还原反应铜电极、正极(阳极):e 2C C 2u u +→+氧化反应应注意:阳极、阴极是对实际发生的反应而言,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应;正极、负极是对电荷的流向而言,电子流出为负极,电子流入为正极。
2.3 电池的表示方法Zn ZnSO 4(a 1) CuSO 4( a 2)Cu E 电池=E 右-E 左规定:⒈发生氧化反应的一极(阳极)写在左边,发生还原反应的写在右边。
⒉电池组成的每一个接界面用单竖线“∣”隔开,两种溶液通过盐桥连接,用双竖线“‖”表示。
⒊电解质溶液位于两电极之间,并应注明浓度,如有气体应注明压力、温度电池电动势左右电池-=E E E3、电位分析法概述电位分析法(potentiometry):是基于测量浸入被测液中两电极间的电动势或电动势变化来进行定量分析的一种电化学分析方法,称为电位分析法。
根据分析应用的方式又可分为直接电位法和电位滴定法。
直接电位法(direct potentiometry) :是将电极插入被测液中构成原电池,根据原电池的电动势与被测离子活度间的函数关系直接测定离子活度的方法。
电位滴定法 (potentiometric titration): 是借助测量滴定过程中电池电动势的突变来确定滴定终点,再根据反应计量关系进行定量的方法。
电位分析法的实质是通过在零电流条件下测定两电极间的电位差(即所构成原电他的电动势) 进行分析测定。