第14章电位分析法

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。

电位分析法的基本原理首先，我们需要了解电位的概念。

电位是指电极表面的电荷状态与标准电极之间的差异，通常用电压来表示。

在电化学分析中，我们常用的是标准氢电极作为参比电极，其电位被定义为0V。

其他电极的电位则相对于标准氢电极而言，可以是正值，也可以是负值。

其次，电位分析法的基本原理与电极反应有关。

在电化学分析中，电极上发生的反应可以分为氧化和还原两种类型。

氧化反应是指电极上的物质失去电子，而还原反应则是指电极上的物质获得电子。

这些电极反应会导致电极的电位发生变化，而电位的变化可以反映出物质的性质和浓度。

基于以上原理，电位分析法可以分为两种基本类型，一种是直接测量电极的电位变化来分析物质的浓度，比如PH计和离子选择电极；另一种是通过控制电位来促使特定的电极反应发生，然后测量电流来分析物质的性质，比如极谱法和循环伏安法。

在实际应用中，电位分析法具有许多优点。

首先，它具有高灵敏度和高选择性，可以对微量物质进行准确测定。

其次，电位分析法的操作简便，不需要复杂的仪器和昂贵的试剂，因此成本较低。

此外，电位分析法还可以应用于各种不同的物质，包括有机物、无机物和生物分子等。

然而，电位分析法也存在一些局限性。

首先，它对环境条件比较敏感，如温度、PH值等，需要严格控制。

其次，一些物质可能会与电极发生非特异性的反应，导致测定结果的误差。

因此，在实际应用中需要进行严格的实验设计和数据处理，以确保测定结果的准确性和可靠性。

总的来说，电位分析法是一种重要的电化学分析方法，它基于电极的电位变化来分析物质的性质和浓度。

通过理解其基本原理和特点，我们可以更好地应用电位分析法进行实验研究和数据分析，为科学研究和工程实践提供有力的支持。

电位分析法的基本原理电位分析法是一种用电位差测量来研究物质的分析方法。

它是一种非常重要的分析技术，在环境监测、生物医学、化学工业等领域都有广泛的应用。

本文将介绍电位分析法的基本原理，以及其在实际应用中的一些特点和优势。

电位分析法的基本原理是利用电极与待测物质之间的电位差来进行分析。

电位是指物质中电荷分布不均匀所产生的电场势能。

当电极与待测物质接触时，会产生一个电位差，这个电位差可以被测量出来。

通过测量不同条件下的电位差，可以得到待测物质的一些性质，比如浓度、活性、反应速率等。

电位分析法有许多不同的技术，比如电化学法、电动势法、离子选择电极法等。

这些方法都是基于电位差测量的原理，但是它们在具体应用中有一些不同的特点。

比如电化学法是利用电极与待测物质之间的电化学反应来进行分析，而电动势法是利用电位差来测量待测物质的浓度。

电位分析法有许多优势。

首先，它是一种非常灵敏的分析方法，可以测量非常小的电位差。

其次，它是一种非常快速的分析方法，可以在短时间内得到准确的结果。

此外，它还可以在不同条件下进行分析，比如在不同温度、压力下进行分析。

最后，它是一种非常简单的分析方法，只需要一些基本的仪器和设备就可以进行分析。

在实际应用中，电位分析法有许多不同的应用。

比如在环境监测中，可以利用电位分析法来测量水中的污染物浓度；在生物医学中，可以利用电位分析法来研究生物体内部的电位分布；在化学工业中，可以利用电位分析法来进行反应速率的测量。

总之，电位分析法是一种非常重要的分析方法，它的基本原理是利用电极与待测物质之间的电位差来进行分析。

它有许多不同的技术，但是它们都是基于电位差测量的原理。

在实际应用中，电位分析法有许多优势，比如灵敏、快速、简单等。

它在环境监测、生物医学、化学工业等领域都有广泛的应用。

希望本文的介绍能够帮助大家更好地了解电位分析法的基本原理。

第10章电位分析法【10-1】 电位法的依据是什么？它可以分为哪两类？答：用一指示电极和一参比电极与试液组成电化学电池，在零电流条件下测定电池的电动势，依此进行分析的方法。

其理论依据是能斯特方程：00,0,ln R R RRT nF αϕϕαΘ=+。

它分为直接电位法和电位滴定法。

【10-2】 在构成电位分析法的化学电池中的两个电极的名称是什么？各自的特点是什么？ 答：构成电位分析法的化学电池中的两电极分别称为指示电极和参比电极。

将电极电位随分析物活度变化的电极称为指示电极。

将分析中与被测物活度无关，电位比较稳定，提供测量电位参考的电极称为参比电极。

指示电极电位值与溶液中电活性物质常服从Nernst 方程；参比电极通常在电化学测量过程中，其电极电位基本不发生变化。

【10-3】 离子选择性电极的定义是什么？它的一般构造如何？答：离子选择性电极是一种以电位法测定某些特定离子活度的指示电极。

膜电极的构成：1、电极杆(玻璃或塑料管)；2、内参比电极(Ag-AgCl)；3、内参比溶液敏感膜(关键部件)；4、敏感膜(关键部件)。

【10-4】 什么是膜电位？它是怎么产生的？答：横跨敏感膜两侧溶液之间产生的电位差称为离子选择性电极的膜电位ϕM 。

膜电位产生的基本原理：溶液中的离子与电极敏感膜上的离子发生离子交换作用的结果。

【10-5】 简述pH 玻璃电极的响应机理。

答：玻璃电极浸泡在溶液中，玻璃膜表面形成很薄的一层水化层，即硅胶层。

当水化层与溶液接触时，水化层中的H +离子与溶液中的H +离子发生交换而在内、外水化层表面建立下列平衡：H H ++↔玻璃溶液，由于溶液中H +离子浓度不同，会有额外的H +离子由溶液进入水化层或由水化层转入溶液，因此改变了固-液二相界面的电荷分布，从而产生了电位差。

【10-6】 流动载体电极与玻璃电极或晶体膜电极的主要区别是什么？【10-7】 离子选择性电极的选择性系数的含义是什么？它是如何测得的？,i j K 有何用处？答：膜电极的响应没有绝对的专一性，而只有相对的选择性。

电位分析法的原理
电位分析法是一种电化学实验技术，通过测量电极在不同电位下的电流来研究电化学反应的机理和动力学。

其基本原理可以归结为以下几点：
1. 电位与电荷转移：根据法拉第定律，电极上的电位与与之相关的电荷转移是密切相关的。

当电位发生变化时，伴随着电荷转移的发生。

因此，通过测量电极的电位变化，可以了解电化学反应的过程。

2. 电位与物理化学性质：电位是描述电极表面上化学反应活性的物理化学性质之一。

不同电位下，电极的表面状态、吸附物种和电流密度等均会发生变化。

通过分析电位的变化，可以推断出电极表面的性质和反应活性。

3. 电极响应与反应机理：在电位分析过程中，观察电极的电流响应可以揭示出电化学反应的机理信息。

不同电位下，电流密度的变化可以反映出化学反应速率、中间体的生成和消耗等过程。

通过电位分析，可以探究电极反应的机理和动力学。

4. 电位与反应速率：电位分析法还可以用来研究电极上的反应速率。

根据泊松方程和负荷传递原理，电流密度与电极的电位变化之间存在相关性。

通过测量电位和电流密度，并应用极谱计算和相关的数学模型，可以确定电极反应的速率常数和相关动力学参数。

总之，电位分析法通过测量电极在不同电位下的电流，揭示了
电位与电荷转移、物理化学性质、反应机理和速率之间的关系。

这项技术在电化学研究、催化剂评价、电池性能测试等领域具有广泛应用。

第十四章电位分析法14-1 电位分析法可以分成哪两种类型依据的定量原理是否一样它们各有何特点答：（1）电位分析法分为电位法和电位滴定法。

（2）两者依据的定量原理不一样。

电位法一般使用专用的指示电极，把被测离子的活（浓）度通过毫伏电位计显示为电位（或电动势）读数，由Nersnst方程求算其活（浓）度，也可把电位计设计为有专用的控制档，能直接显示出活度相关值，如Ph，由Nersnst方程求算其活（浓）度。

电位滴定法利用电极电位在化学计量点附近的突变来确定滴定终点，被测物质含量的求法依赖于物质相互反应量的关系。

（3）电位法和电位滴定法一样，以指示电极、参比电极及组成测量电池，所不同的是电位滴定法要加滴定剂于测量电池溶液里。

电位滴定法准确度和精度高，应用范围广，且计量点和终点选在重合位置，不存在终点误差。

14-2 画出氟离子选择电极的基本结构图，并指出各部分的名称。

答：见课本P367。

14-3为什么说ISFET电极具有大的发展潜力答:场效应晶体管电极是一种微电子敏感元件及制造技术与离子选择电极制作及测量方法相结合的高技术电分析方法。

它既有离子选择电极对敏感离子响应的特性,又保留场效应晶体管的性能,故是一种有发展潜力的电极方法。

14-4何谓pH玻璃电极的实用定义如何测量pH答:pH玻璃电极的实用定义为：pHx=pHs+[(Ex-Es)F]/RTln10测量pH的方法:选定一种标准缓冲溶液，其pH值为已知,测得其电动势为Es,在相同测量条件下测得待测溶液的电动势Ex,通过上式即可求出待测溶液的pH值.14-5何谓ISE的电位选择系数写出有干扰离子存在下的Nernst方程表达式答：在同一敏感膜上，可以有多种离子同时进行不同程度的响应，因此膜电极的响应并没有绝对的专一性，而只有相对的选择性，电极对各种离子的选择性，用电位选择性系数表示，表征了共存离子对响应离子的干扰程度。

有干扰离子存在下的Nernst方程表达式为：)Em=常数+RT/nF ln(aA+KA,B14-6 电位滴定的终点确定哪几种方法答：电位滴定的终点确定有三种方法：1)E-V曲线法：电位对滴定体积的曲线，曲线的转折点所对应的滴定体积为化学计量点的体积。

电位分析法的定义、分类和特点1、电位分析法的定义、分类和特点定义：利用测得电极电位与被测物质离子浓度的关系求得被测物质含量的方法叫电位分析法。

分类：直接电位法――利用专用的指示电极――离子选择性电极，选择性地把待测离子的活度（或浓度）转化为电极电位加以测量，依据Nernst方程式，求出待测离子的活度（或浓度），也称为离子选择电极法。

这是二十世纪七十时代初才进展起来的一种应用广泛的快速分析方法。

·电位滴定法――利用指示电极在滴定过程中电位的变化及化学计量点相近电位的突跃来确定滴定尽头的滴定分析方法。

电位滴定法与一般的滴定分析法的根本差别在于确定尽头的方法不同。

特点：应用范围广――可用于很多阴离子、阳离子、有机物离子的测定，尤其是一些其他方法较难测定的碱金属、碱土金属离子、一价阴离子及气体的测定。

由于测定的是离子的活度，所以可以用于化学平衡、动力学、电化学理论的讨论及热力学常数的测定。

·测定速度快，测定的离子浓度范围宽。

·可以制作成传感器，用于工业生产流程或环境监测的自动检测；可以微型化，做成微电极，用于微区、血液、活体、细胞等对象的分析。

2.化学电池化学电池是由两组金属—溶液体系构成的。

每一个化学电池有两个电极。

分别浸入适当的电解质溶液中，用金属导线从外部将两个电极连接起来，同时使两个电解质溶液接触，构成电流通路。

电子通过外电路导线从一个电极流到另一个电极，在溶液中带正负电荷的离子从一个区域移动到另一个区域以输送电荷，*后在金属—溶液界面处发生电极反应，即离子从电极上取得电子或将电子交给电极，发生氧化—还原反应。

假如两个电极浸在同一个电解质溶液中，这样构成的电池称为无液体接界电池；假如两个电极分别浸在用半透膜或烧结玻璃隔开的或用盐桥连接的两种不同的电解质溶液中，这样构成的电池称为有液体接界电池。

用半透膜、烧结玻璃隔开或用盐桥连接两个电解质溶液，是为了避开两种电解质溶液的机械混合，同时又能让离子通过。