北京大学 电分析 课件 电分析化学新技术 elect
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《电化学分析法》课件
电化学分析法的优缺点
优点
准确性高、灵敏度高、选择性好
缺点
操作复杂、实验时间较长
应用前景
在环境监测、药物研究、生物分析等领域具有广泛的应用前景。
总结和展望
电化学分析法的意义
电化学分析法在科学研究和工程应用中发挥着重 要的作用，为我们认识和应用化学提供了重要的 手段。
未来电化学分析方法的发展趋势
未来，我们可以期待更加高效、快速和精确的电 化学分析方法的出现，并在更多的领域得到应用。
透析法
透析法是利用物质在半透膜上的透析性质进行分析的电化学方法。 通过离子或分子的扩散过程，可以实现对物质的分离、浓缩和检测。
循环伏安法
循环伏安法是一种通过在电势上下限之间循环扫描电流，研究和分析电极表面的电化学行为的方法。 它可以用于研究电极表面的反应动力学、电催化性能等，并在电化学储能、电分析化学等领域得到广泛 应用。
恒定电位法
恒定电位法是一种常用的电化学分析方法，通过控制电位保持在恒定值上， 测量与电位变化相关的电流，实现对物质的定量或定性分析。 该方法需要使用特定的实验装置和操作步骤，确保实验的准确性和重现性。
极谱法
极谱法是一种利用电极在一定电势范围内产生的电流与电势之间的关系，进 行分析和检测的电化离子，以及各种化学物质的含量和浓度。
《电化学分析法》PPT课 件
这是一份关于电化学分析法的PPT课件，通过本课件，我们将深入探讨电化 学分析法的基本原理和应用，帮助大家更好地理解和运用这一重要的分析方 法。
什么是电化学分析法
电化学分析法利用电化学反应的原理和方法，对化学物质进行分析和检测。通过控制电位、电流等参数， 实现对物质的定量或定性分析。 电化学分析法可分为恒定电位法、极谱法、透析法和循环伏安法等不同的分类。
电化学分析法PPT课件
-
3
电化学分析方法的分类及特点
第十二章
方法名 测定的电参量 特点及用途 称
电位分 电极电位 析法
1、适用于微量组分的测定，对一价离子的测定误 差为4%，二价离子的测定误差为8%。
2、选择性好，适用于测定H+、F- Cl- K+等数十种 离子
电导分 电阻或电导 析法
1、适用于测定水的纯度（电解质总量） 2、选择性较差
库仑分 电量 析法
1、不需要标准物质，准确度高
2、适用于测定许多金属、非金属离子及一些有机 化合物
极谱与 电流-电压曲线 1、选择性好，可用于多种金属离子和有机化合物
伏安分
的测定
析法
2、适用于微量和痕量组分的测定
-
4
第十二章
电化学滴定法与化学滴定法的区别
不需用指示剂指示终点
不受溶液颜色、浑浊等的限制
第十二章 电化学分析法
-
1
第一节 概述
第十二章
[定义]
利用物质的电学、电化学性质及其变 化而建立起来的分析方法，统称为电化学分 析法。
-
2
第一节 概述
第十二章
[操作方法]
通常是将待测试液与适当的电极构成一 个化学电池，然后根据物质的组成及含量与 化学电池的某些电参量之间的计量关系进行 分析测试。
在突跃(pH、pM、pX、等的突跃)较小和 无合适指示剂的情况下,可以很方便地使用电 位滴定法。
-
5
第十二章
电化学滴定法与化学滴定法的区别
克服了用人眼判断终点造成的主观误差 提高了测定的准确度 易于实现滴定的自动化
-
6
第二节 电位法的基本概念
第十二章
定义
全版仪器分析-电化学分析.ppt
ni：被测离子i的电荷，nj：干扰离子j的电荷
选择性系数Ｋｉ／ｊ的意义
在其它条件相同时，提供相同电位的欲测离 子活度αi和干扰离子活度αj的比值
选择性系数愈小，j离子对i离子的干扰愈小
估量某种干扰离子对测定造成的误差
36
相 对 误 差
K (α) i,j
α .精品课件.
ni /nj j
i
100%
47
.精品课件.
(4) 敏化电极
气敏电极
是一种基于界面化学反应 的敏化电极，由离子选择 性电极与参比电极置于内 充有电解质溶液的管中组 成的复合电极。
氨电极
NH
4
OH
NH 3
H 2O
48
pH变化→膜电.精位品课件的. 产生→与铵离子浓度相关
酶电极
也是一种基于界面化学反应的敏化电 极，酶在界面反应中起催化作用，而 催化反应的产物是一种能被离子选择 性电极所响应的物质。
9
.精品课件.
10
.精品课件.
原电池
发生氧化反应的电极称为阳极（负极） 发生还原反应的电极称为阴极（正极）
电解电池
发生氧化反应的电极称为阳极（正极） 发生还原反应的电极称为阴极（负极）
电子流出为负极，电子流入为正极
11
.精品课件.
化学电池可用图解法表示：
Zn︱ZnSO4(0.1mol/L)‖CuSO4(0.1mol/L)︱Cu
如何得到K’?
pH标
E标 K' 0.059
用标准溶液测定
pH试
pH标
E E标 2.303RT /
F
定位旋钮、斜率旋钮和温度旋钮的作用！
31
.精品课件.
32
《电化学分析导论》PPT课件共39页
个性问题： （1）电位分析：离子选择电极与膜电位 （2）电流滴定：电解产生滴定剂 （3）极谱分析：浓差极化 重点掌握：原理、特点与应用
2021/8/6
5. 电化学分析的学习参考资料
(1)《电化学分析导论》，科学出版社，高小霞等，1986 (2)《电化学分析》，中国科大出版社，蒲国刚等，1993 (3)《电分析化学》，北师大出版社，李启隆等，1995 (4)《近代分析化学》，高等教育出版社，朱明华等，1991
（3）依据应用方式不同可分为： 直接法和间接法。
2021/8/6
3. 电化学分析法的特点
准确度高 精密库仑滴定分析的理论相对误差为0.0001% 灵敏度较高 有些方法(脉冲伏安法测水中痕量砷, 其最
小含量达10-9%)的灵敏度可与发射光谱等 方法相当
测量范围广 视具体方法而异（可分析微量、中等含量、纯物质等) 设备较简单、操作方便、易于实现自动化 选择性较好 除电导分析和恒电流电重量分析法以外,其他都有
1. 什么是电化学分析
应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质 来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化 学。
2. 电化学分析法的重要特征
（1）直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量， 在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与 反应的化学物质的量。
（2）依据测定电参数分别命名各种电化 学分析方法：如电位、电导分析法；
《电化学分析导论》PPT课件
第一章 电化学分析导论
an introduction to electrochemical analysis
第一节 电化学分析法 概 述
generalization of electrochemical analysis
2021/8/6
5. 电化学分析的学习参考资料
(1)《电化学分析导论》，科学出版社，高小霞等，1986 (2)《电化学分析》，中国科大出版社，蒲国刚等，1993 (3)《电分析化学》，北师大出版社，李启隆等，1995 (4)《近代分析化学》，高等教育出版社，朱明华等，1991
（3）依据应用方式不同可分为： 直接法和间接法。
2021/8/6
3. 电化学分析法的特点
准确度高 精密库仑滴定分析的理论相对误差为0.0001% 灵敏度较高 有些方法(脉冲伏安法测水中痕量砷, 其最
小含量达10-9%)的灵敏度可与发射光谱等 方法相当
测量范围广 视具体方法而异（可分析微量、中等含量、纯物质等) 设备较简单、操作方便、易于实现自动化 选择性较好 除电导分析和恒电流电重量分析法以外,其他都有
1. 什么是电化学分析
应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质 来测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化 学。
2. 电化学分析法的重要特征
（1）直接通过测定电流、电位、电导、电量等物理量， 在溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与 反应的化学物质的量。
（2）依据测定电参数分别命名各种电化 学分析方法：如电位、电导分析法；
《电化学分析导论》PPT课件
第一章 电化学分析导论
an introduction to electrochemical analysis
第一节 电化学分析法 概 述
generalization of electrochemical analysis
电化学分析法.ppt
电化学分析法.ppt为什么使⽤滴汞电极？氢在该电极上的超电位⽐较⾼滴汞电极的电极表⾯可以不断更新，因⽽能获得很⾼的重现性1.4.1.2极谱波的产⽣极谱分析装置铅的极谱图概念极谱（polaragraphy）,利⽤极化电极产⽣的电压—电流曲线谱图进⾏分析的⼀种⼿段。
极化电极（DME）：电位随外加电压的变化⽽变化。
去极化电极：电位稳定，不随外加电压⽽变化。
极化：电极电位改变很⼤⽽产⽣的电流变化很⼩的的现象。
浓差极化：电极反应过程中，电极表⾯附近溶液的浓度和主体溶液浓度发⽣差别所致。
产⽣条件：极化电极表⾯积⼩；被测物质浓度较低；易于电极表⾯形成扩散层（静⽌溶液）电化学极化滴汞电极表⾯的浓差极化极谱波的产⽣1.Ir残余电流部分AB 未到分解电压，被测物质还未在汞滴上还原产⽣原因：电解液中微量杂质未除净的微量O2还原滴汞电极充放电极谱波的产⽣2.I极谱电流部分BD：当外加电压增⾄被测物质的分解电压时，反应粒⼦开始析出扩散电流：随外加电压的增加⽽增⼤极谱波的产⽣3.Id极限扩散电流部分DE滴汞电极表⾯积⼩，电流密度⼤，电极表⾯附近被测物质浓度迅速降低为零。
电流达到最⼤，不随外加电压增加⽽增加。
氟离⼦选择电极敏感膜：LaF3的单晶膜⽚内参⽐电极：银－氯化银丝内参⽐溶液：NaF和NaCl溶液响应机理：晶格缺陷溶液中的F-→膜相的缺陷空⽳膜相中的F-→溶液⼲扰：OH-，适宜PH范围5～5.5 酸度较⾼易⽣成HF和HF2- 酸度较低时，其它晶体膜电极硫离⼦选择电极膜由Ag2S粉末压⽚⽽成，Ag+是电荷的传递者氯、溴、碘离⼦选择电极膜分别由Ag2S－AgCl，Ag2S－AgBr，Ag2S－I粉末混合压⽚⽽成，Ag+是电荷的传递者铜、铅、镉离⼦选择电极膜分别由Ag2S－CuS，Ag2S－PbS，Ag2S－CdS粉末混合压⽚⽽成，Ag+是电荷的传递者电极膜：浸有液体离⼦交换剂的惰性多孔膜流动载体电极（液膜电极）带负电荷流动载体——对阳离⼦有选择性响应烷基磷酸盐、四苯硼盐等。
《电化学分析》课程介绍与教学大纲
《电化学分析》课程简介课程编号：03024028课程名称：电化学分析(Electrochemical Analysis)学分:2学时：32适用专业：分析化学专业建议修读学期：6开课单位：应用化学系先修课程：无机化学，分析化学，物理化学，有机化学考核方式与成绩评定标准：所有成绩均采用百分制。
平时成绩以平时作业和考勤为主；考试采用闭卷笔试，教师批改；总评成绩=平时成绩*30% +考试成绩*70%。
教材与主要参考书目：1、《仪器分析教程》（第二版），叶宪曾等，北京大学出版社，2007年2、《仪器分析》，刘宇等，天津大学出版社，2010年3、《仪器分析》第四版，朱明华等编著，高等教育出版社，2008年4、《电分析化学原理》第二版，吴守国等编，中国科学技术大学出版社，2006年内容概述：本课程教学的基本内容主要包括以下六大部分：电分析化学导论；电位分析法；电解与库伦分析法；极谱与伏安法；电导分析法；其它电化学分析技术；通过对以上电化学分析等知识的学习，一方面在于使学生较系统地掌握必要的电分析化学理论基础；另一方面使学生初步学习应用电分析化学原理分析问题和解决问题的能力，起着启发学生开阔思路，激发探索和创新精神，增强适应能力，提高人才素质的重要作用。
另外，对学生毕业后的工作和进一步学习新理论，新知识，新技术，不断更新知识都将产生十分深远的影响。
The main contents of this course contain six parts, including introduction to electrochemical analysis, potentiometric analysis; electrolytic and coulomb analysis, polarographic and voltammetry, conductometric analysis, and other electroanalytical techniques. The study on the knowledge of electroanalysis can not only make the students master the fundamental theory of electroanalysis, but also can help them to solve the problems with electroanalytical principle, which can expand their train of thought, inspire their exploration and innovation spirits, enhance their adaptive ability and increase their comprehensive quality. The course can also help them to further study new theory, new knowledge, and knew technique.《电化学分析》教学大纲课程编号：03024028课程名称：电化学分析(Electrochemical Analysis)学分:2学时：32适用专业：分析化学专业建议修读学期：6开课单位：应用化学系先修课程：无机化学，分析化学，物理化学，有机化学一、课程性质、目的与任务电化学分析课程是分析化学专业的一门重要的专业基础课，本课程主要介绍用于物质定量和定性分析的各种电化学分析方法原理及应用。
北京大学电分析课件液液界面电化学及电分析化学简介elect7.
Gold，Pt，C
Oil
Electrode
W
W
The difference between Electrochemistry at L/L interface and the conventional Electrochemistry
Electrochemistry of
L/L interfaces
1997, Y.Shao et al. 第一个将纳米级-L/L界面支持在 Nanopipettes 上
最近几年各种光谱技术也应用于此领域的研究
The difference between L/L interface and Electrode/Electrolyte interface
NB 1,2-DCE
5. J.Koryta, Electrochemical polarization phenomena at the interface of two immiscible electrolyte solutions. II. Progress since 1978. Electrochimica Acta, 29(1984)445-452
the conventional Electrochemistry
O+ e= R Redox Reactions MZ (w) = MZ(o) Ion Transfer
O+ e= R Redox Reactions
Electrochemistry at L/L Interfaces is the bridge between the conventional electrochemistry and Chemical sensors
4.液/液界面电化学的现状
《电分析化学》课件
CHAPTER 03
电分析化学实验技术
实验设计原则
科学性原则
实验设计应基于科学原理，能够客观 反映事物的本质属性和内在规律。
可行性原则
实验设计应充分考虑实验条件、资源 和技术水平，确保实验能够顺利实施 。
创新性原则
实验设计应具有创新性，能够探索新 的研究领域或验证新的科学假设。
简洁性原则
实验设计应尽量简化实验步骤和操作 ，以提高实验效率和准确性。
纳米技术
利用纳米材料和纳米结构 在电分析化学中的应用， 提高检测灵敏度和选择性 。
生物技术
结合生物技术和电分析化 学，开发新型生物传感器 和生物芯片，用于生物分 子检测和疾病诊断。
光子学技术
利用光子学原理和技术， 开发新型光电化学传感器 和光谱电化学分析方法。
交叉学科融合发展
物理学
环境科学
将物理学中的理论和方法应用于电分 析化学，如量子化学计算、量子点光 谱等。
《电分析化学》ppt课 件
目录
• 电分析化学简介 • 电分析化学基础知识 • 电分析化学实验技术 • 电分析化学在环境监测中的应用 • 电分析化学的未来发展与挑战
CHAPTER 01
电分析化学简介
定义与特点
定义
电分析化学是研究电化学分析方法的 科学，通过测量电学量来研究物质的 化学性质和组成。
特点
灵敏度高、选择性好、操作简便、易 于自动化等。
发展历程
早期阶段
18世纪末，伏特电池的发明为 电分析化学奠定了基础。
19世纪
电解分析和滴定法等电分析方 法开始出现。
20世纪
极谱法、伏安法等电分析方法 的出现和应用，推动了电分析 化学的发展。
现代
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Cell probe
电化学的应用领域：
(Applications)
1.化学电源(电池,燃料电池)： 2.电解电镀： 3.腐蚀： 4.电化学合成： 5.电催化： 6.生物电分析化学： 7.电化学传感器：Ion-Selective Electrodes 8. TAS (micro-total analysis system) 9. 单细胞和单分子测量
Part One ( 第一部分)
Spectroscopic techniques (光谱或波谱技术）
1.1 Introduction 1.2 Definition 1.3 Examples
1.1 Introduction (导言)
电分析化学在60年代末期基本上停止 不前，极谱学的研究已经达到其最高峰。 随着其它分析化学技术的发展，极谱学越 来越不重要。光谱电化学及微电极的出现 重新使电化学及电分析化学获得新生！
Micropipettes
Nanopipettes
我们group可以制备内径从几个nm到 十几个m的玻璃纳、微米管
size BioloLS
MEMBRANE ENZYME
PROTEINS POLYPEPIDE
AMINO ACIDS H2O, CO2
Novel Techniques in Electroanalytical Chemistry
电分析化学新技术
Yuanhua Shao（邵元华，教授, Ph.D.）
College of Chemistry and Molecular Engineering Peking University
Outline:
它的发展与如下几个方面有关： （1）1980s开始的电极表面的自组装 (SAMs) （2）1980s超分子概念（Superamolecular） （3）1980s发明的SPM (STM, AFM和SECM等） （4）1980sC60和1990s碳纳米管的发现
The SEM diagrams of Nano- and Micropipettes
T. Kuwana in 1964, M.Fleischmann, A.Bewick et al: 1970s to 1980s, in situ 光谱、波谱电化学 M.Fleischmann, M.Wightman et al: ultramicroelectrodes 1970s - 1980s
1.2 Definition
光谱电化学方法可分为非现场型（ex situ）和现场型 （in situ）。前者是在电解池之外考察电极的方法， 大多数涉及到高真空表面技术如低能电子衍射、 Auger能谱、X射线衍射、光电子能谱等，但是这些 方法不能满足电化学机理的研究的需要。只有在电 解池中，在电极反应操作的同时对电解池内部，特 别是对电极/溶液界面状态和过程进行观测的方法称 为现场法，如现场红外光谱、Raman光谱、荧光光 谱、偏振光谱、紫外可见光谱、顺磁共振谱、光热 和光声光谱、园二色光谱等。
4 光谱电化学方法－理论与应用，谢远武、董绍俊。 吉林科 学技术出版社， 1993
5 电化学中的光学方法，林仲华，叶思宇，黄明东， 沈培康，北京，科学出版社， 1990
6 Electrochemistry of Nanomaterials, Edited by Gary Hodes, Wiley-VCH, New York, 2001
1. Spectroscopic techniques (光谱或波谱技术）
2. Nano-electrochemistry (纳米电化学）
General Books:
1* A.J.Bard and L.R.Faulkner, Electrochemical methods, fundamentals and applications, Wiley, New York, 1980 (2nd Edition, 2001)
光谱电化学按光的入射方式 可分为投射法、反射法和平行 入射法
Part Two ( 第二部分)
Nano-electrochemistry (纳米电化学）
在1－100nm尺寸下的各种研究称为纳米科技 采用电化学方法研究物质在此尺寸下的行为称为 纳米电化学
纳米电化学是目前电化学领域最时髦的 研究课题之一
2 * C.M.A.Brett and A.M.O.Brett, Electrochemistry, Principles, Methods, and Applications, Oxford, 1993
3 * Southampton Electrochemistry Group, New Instrumental Methods in Electrochemistry, Ellis Horwood, Chichester, 1985
1.2 Definition
60年代初，美国著名电化学家R.N. Adams教授在指导他的研究 生T. Kuwana进行邻二苯胺衍生物电氧化时，观察到电极反应 伴随有颜色的变化，他提出了这样的设想：“能不能设计出一种 能看穿的电极，以光谱的方法来识别所形成的有色物质呢？”。 这个创新思想终于在1964年由Kuwana 实现了。他们第一次使 用的光透电极（OTE）是在玻璃板上镀了一薄层掺杂Sb的SnO2 玻璃（Nesa玻璃）。光谱电化学从此得到了迅速发展，已成为 电化学的一个重要分支。它是各种波谱技术和电化学方法相结 合，在同一个电解池内同时进行测量的方法。其特点是同时具 有电化学和波谱学二者的特性，可以在电极反应过程中获得多 种有用的信息，对于研究电极过程机理、电极表面特性，检测 反应中间体、瞬间状态和产物性质，测定式量电位、电子转移 数，电极反应速率常数和扩散系数等，提供了非常用力的研究 手段。