极谱分析法
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极谱分析法的原理及应用1.背景介绍极谱分析法是一种基于原子(或分子)的能级结构和光谱的分析方法。
通过观察物质在特定能级和波长范围内的吸收、发射、散射等现象,可以得到物质的组成、结构和性质信息。
极谱分析法广泛应用于物理、化学、生物、地质等领域的研究和实践中。
2.原理介绍2.1 原子结构任何物质的原子都由核和电子组成。
核质子数决定了原子的元素,而核外的电子则决定了原子的化学性质。
每个电子都有一组特定的能级(或轨道),电子在这些能级上可以处于不同的激发态。
当电子从低能级跃迁到高能级时,会吸收特定波长的光;当电子从高能级跃迁到低能级时,会辐射特定波长的光。
2.2 能级结构原子的能级结构是由电子的能量级别和相应的波函数所决定的。
每个能级都对应着一组量子数,例如主量子数、角量子数、磁量子数等。
不同的能级对应着不同的能量和轨道形状,电子在不同的能级上具有不同的激发态。
2.3 光谱现象当物质受到激发或激光照射时,会发生吸收、发射或散射光的现象。
吸收光谱是物质吸收特定波长光的现象,可以用于分析物质的组成和浓度。
发射光谱是物质在受到激发后辐射出特定波长光的现象,可以用于分析物质的结构和性质。
散射光谱是物质对入射光的散射,可以用于研究物质的粒子大小和测定溶液中的颗粒物质。
3. 应用领域极谱分析法在许多领域都有广泛的应用。
下面列举了几个典型的应用领域:3.1 化学分析极谱分析法可以用于分析物质的组成、浓度和结构。
例如,通过测量样品对特定波长光的吸收光谱,可以确定样品中特定元素的浓度。
通过测量样品的紫外-可见吸收光谱,可以推断样品的结构和反应动力学等信息。
3.2 环境监测极谱分析法可以用于监测环境中的污染物。
例如,通过测量空气中颗粒物的散射光谱,可以分析颗粒物的大小和浓度。
通过测量水样的发射光谱,可以检测水中的有机物和无机物的种类和浓度。
3.3 生物医学研究极谱分析法在生物医学研究中有广泛的应用。
例如,通过测量生物体组织的红外吸收光谱,可以研究组织中的化学成分和结构。
极谱分析法的原理和应用1. 介绍极谱分析法是一种基于电化学原理的分析方法,用于测定溶液中元素的浓度和其它化学性质。
它主要通过观察和分析电流-电位曲线(极谱曲线)来获取所需信息。
本文将介绍极谱分析法的原理和常见应用。
2. 原理极谱分析法基于电化学纯净反应(如)发生在作为铅极(工作电极)材料上。
该纯净反应具有明确的电极动力学行为,并且可以用于测定特定元素的浓度。
主要的极谱方法有:线性扫描伏安法(Linear Sweep Voltammetry,LSV)、循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)、方波伏安法(Square Wave Voltammetry,SWV)等。
这些方法在测定元素浓度时,可以绘制出电流-电位曲线,通过分析曲线形状、峰的位置和峰的大小等参数,来推断溶液中元素的浓度。
3. 应用极谱分析法在许多领域得到广泛应用。
以下是几个常见应用案例:3.1 环境监测极谱分析法可用于环境监测,例如检测水中的重金属污染物浓度。
通过测定水样中特定金属离子在溶液中的电位峰值,可以准确测定其浓度,实现对水质的快速检测和监测。
3.2 食品安全食品中的重金属污染物如铅、汞等对人体健康有害。
极谱分析法可以用于快速检测食品中的重金属元素含量。
通过确定食品样品中重金属元素的电位峰值,可以对食品安全性进行评估,并采取相应的措施,确保公众的食品安全。
3.3 药物分析极谱分析法在药物分析中也有广泛的应用。
通过测定药物样品中特定药物成分的电位峰值,可以确定药物的含量和纯度。
这对于药品生产和质量控制非常重要。
3.4 生物化学研究极谱分析法在生物化学研究中可以用于测定生物体内的重金属离子含量。
通过测量生物体内特定重金属离子的电位峰值,可以评估生物体受到重金属污染的程度,了解其对生物体的影响。
4. 结论极谱分析法是一种基于电化学原理的分析方法,可以用于测定溶液中元素的浓度和化学性质。
它通过分析电流-电位曲线来获取所需信息。
仪器分析仪器分析课程组第十五章伏安法和极谱分析法第十五章伏安法和极谱分析法15.1 经典极谱法1. 极谱分析法的发展2. 极谱仪装置3. 极谱波的组成4. 极谱过程的特殊性5. 干扰电流及其消除方法6. 直流极谱法的特点及不足极谱分析法•伏安和极谱分析是一种特殊形式的电解方法,它以小面积的工作电极与参比电极组成电解池,电解被分析物质的稀溶液,根据所得到的电流-电压曲线来进行分析。
•工作电极:固定或固态电极----伏安法•工作电极:液态电极---极谱法1. 极谱分析法的发展•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极谱仪,画出第一张极谱图;•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。
2. 极谱仪装置滴汞电极3.极谱波的组成单一汞滴极谱波的形成示意图由于电极反应的速率很快,而扩散速率则相对较慢,所以电流的大小决定于扩散速率。
这种为扩散过程所决定的电流——扩散电流扩散速率又决定于溶液本体的浓度和电极表面浓度的差别i ∞扩散速率∞(c-c e )/ δi=k (c-c e)•极限扩散电流与被电解物质之间存在定量关系----定量分析的基础•不同物质在一定条件下具有不同的半波电位E1/2----定性分析的依据i d = i l-i r=kc4. 极谱过程的特殊性•特殊性表现在极谱法分析时溶液保持静止,并且使用了大量的支持电解质。
•离子由溶液本体到达电极表面有三种运动形式:电迁移运动、对流运动、扩散运动。
•只有扩散电流与被测物质有定量关系。
•参比电极:大面积的饱和甘汞电极2Cl -+2Hg+2e=Hg 2Cl 2)(lg 0592.0246.0)(lg 0592.0−−−=−=Cl c Cl c E E θ❖参比电极的电极电位在测定条件下基本不变。
第十三章极谱分析法§13-1 极谱分析概述一、极谱分析的基本装置极谱分析是一种在特殊条件下进行的电解过程。
装置如图13-1所示。
以滴汞电极为阴极,饱和甘汞为阳极进行电解,当C点在分压电阻(R)上自左向右逐渐和均匀移动时,工作电池E施加给两极上的电压逐渐增大。
在此过程中C点的每一个位置都可以从电流表A和电压表V上测得相应的电流i和电压V值。
从而可绘制成i-V曲线,其形状如图13-2所示。
此曲线呈阶梯形式,称为极谱波。
最后可根据极谱波对被测物质进行分析。
二、极谱波极谱波(如图13-2)可分为如下几部分:○1残余电流部分○2电流上升部分○3极限电流部分在排除了其他电流的影响以后,极限电流减去残余电流后的值,称为极限扩散电流,简称扩散电流(用i d表示)。
Id与被测物(Cd2+)的浓度成正比,它是极谱定量分析的基础。
当电流等于极限电流的一半时相应的滴汞电极电位,称为半波电位(用E1/2表示)。
不同的物质具有不同的半波电位,这是极谱定性分析的根据。
三、极谱过程的特殊性1.电极的特殊性电极的特殊性表现在极谱分析是用一个通常是面积很小的滴汞电极,另一个通常是面积很大的饱和甘汞电极(而一般电解分析使用二个面积大的电极)。
极化电极也可以是其他的固体微电极,但通常情况下,均使用滴汞电极,因为它有如下优点:○1汞滴的不断下滴,电极表面吸附杂质少,表面经常保持新鲜,测定的数据重现性好。
○2氢在汞上的超电位比较大。
○3许多金属可以和汞形成汞齐。
○4汞易提纯。
缺点:○1汞易发挥且有毒○2汞能被氧化○3汞滴电极上残余电流大,限制了测定的灵敏度2.电解条件的特殊性电解条件的特殊性表现在极谱分析是溶液保持静止并且使用了大量的电解质。
溶液保持静止,则对流切向运动可忽略不计;假如大量电解质,则可消除离子的电迁移运动。
§13-2 极谱定量分析一、尤考维奇方程式(i d)t=706nD1/2m2/3t1/6c (13-1)为瞬时电流扩散公式。