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电位分析法定义及应用电位分析法是一种用来研究电化学系统中电势分布的实验和理论方法。
这种方法基于电位是电化学系统中的重要物理量，通过测量和分析电位的变化来研究电化学体系的性质和行为。
电位分析法在电化学领域中具有广泛的应用，如研究电化学反应机理、表征电化学界面、评估电化学过程的动力学和热力学等。
电位是电化学系统中的重要参量之一，它反映了电势差的大小和方向。
电位分析法通过测量和分析电位的变化来了解电化学系统的性质和行为。
根据电位的定义，它等于电势差和单位电荷之间的比值，通常用电势差与标准参考电极之间的差值表示。
电位分析法通常包括实验和理论两个方面。
在实验方面，可以使用电位计等仪器来测量电位的变化。
一般来说，实验中会选取一个参考电极作为参照，将待测电极与参考电极连接，并测量两者之间的电位差。
根据测量得到的数据，可以绘制电位变化曲线，进而分析电化学体系的性质和行为。
在理论方面，电位分析法通常使用电化学动力学理论和电化学平衡理论等方法来解释实验结果。
例如，可以使用Butler-Volmer方程来描述电极表面上的电化学反应速率与电极电势之间的关系。
另外，根据电化学平衡理论，可以推导出Nernst方程来描述电化学反应在平衡态下的电势。
电位分析法在电化学领域中具有广泛的应用。
首先，它可以用来研究电化学反应的机理和动力学。
通过测量电位的变化，可以确定反应速率、反应机理和反应活化能等参数，从而揭示反应的本质和规律。
其次，电位分析法可以用来表征电化学界面的性质和结构。
通过测量电位的变化，可以了解电化学界面的电荷分布、离子迁移和物质传递等过程，从而揭示其结构和性质。
此外，电位分析法还可以用来评估电化学过程的热力学性质。
通过测量电位的变化，可以计算出电化学反应的Gibbs自由能变化，并进一步得到反应的热力学参数，如标准电极电势和化学活性。
总之，电位分析法是一种用来研究电化学系统中电势分布的实验和理论方法。
它通过测量和分析电位的变化来了解电化学系统的性质和行为。
第二部分电化学分析法第一节电分析化学法概述电分析化学法通常是指使待分析的试样溶液构成一化学电池, 根据所组成电池的某些物理量与化学量之间的内在联系来进行测定的一种方法。
溶液的电化学性质是指当电流通过溶液构成化学电池时, 化学电池的电位、电流、电导和电量等电学性质要随着溶液的化学组成和浓度的不同而不同的性质。
电化学分析法分三种类型:1)第一类是以活度（浓度）与电学参数的直接函数关系为基础的方法；----直接测量法2)第二类是以电学参数的变化指示滴定终点的滴定分析方法；----电滴定分析法3)第三类是通过电流把试样中的测定组分转化为固相（金属或其氧化物）, 再以称量或滴定的方式测定的方法。
----电质量（重量）法根据所得的信号不同, 具体分为：1.电导分析法2.电位分析法3.电解分析法4.库仑分析法5.极谱法和伏安法1.电位分析法：电位分析法按应用方式可为两类:直接电位法: 电极电位与溶液中电活性物质的活度有关, 通过测量溶液的电动势, 根据能斯特方程计算被测物质的含量；电位滴定：分析法用电位测量装置指示滴定分析过程中被测组分的浓度变化, 通过记录或绘制滴定曲线来确定滴定终点的分析方法。
研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法最活跃的研究领域之一。
2.电解与库仑分析法:电解分析：在恒电流或控制电位条件下, 使被测物质在电极上析出, 实现定量分离测定目的的方法。
电重量分析法: 电解过程中在阴极上析出的物质量通常可以用称重的方法来确定。
库仑分析法：依据法拉第电解定律, 由电解过程中电极上通过的电量确定电极上析出的物质量的分析方法电流滴定或库仑滴定: 恒电流下电解产生的滴定剂与被测物作用。
3.极谱法与伏安分析：伏安分析: 通过测定特殊条件下的电流—电压曲线来分析电解质的组成和含量的一类分析方法的总称。
极谱分析: 使用滴汞电极的一种特殊的伏安分析法。
4.电导分析：普通电导分析原理: 依据溶液电导与电解质关系；应用：高纯水质分析, 酸雨监测；高频电导分析特点: 溶液与电极不直接接触；电化学分析法的特点:（1）灵敏度、准确度高, 选择性好被测物质的最低量可以达到10-12mol/L数量级。
被测物质的最低量可以达到 10 mol/L 数量级。
第一章 电位分析法第 一节 基本原理1、电化学分析概述根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的方法。
它是 以电导、电位、电流和电量等电参量与被测物之间的关系做为计量的基 础。
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。
它通常是使待分析的试样溶液构成一化学电池（原电池或电解池）， 然后根据所组成电池的某些电物理量（如两电极间的电位差，通过电解 池的电流或电量，电解质溶液的电阻等）与其化学量之间的内在联系来 进行测定。
电化学分析法的特点:（1）灵敏度、准确度高，选择性好-12（2）电化学仪器装置较为简单，操作方便直接得到电信号，易传递，尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。
（3）应用广泛传统电化学分析：无机离子的分析； 测定有机化合物也日益广泛； 有机电化学分析；药物分析；电化学分析在药物分析中也有较多应用。
活体分析。
根据所量的电参量的不同，电分析化学方法可分为三类：第一类：在某些特定条件下，通过待试液的浓度与化学电池中某些电参量的关系进行定量分析，如电导、电位、库仑极谱及伏 安分析第二类：通过某一电参量的变化来指示终点的电容量分析好电位滴定第三类：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)：Z n→Z n2++2e氧化反应铜电极、正极(阴极)：C u2++2e→C u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)：Z n2++2e→Z n还原反应铜电极、正极(阳极)：C u→C u2++2e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。
电位分析法1 前言从热力学角度讲，电化学是研究化学能于电能之间相互转变及其所遵循基本规律或规则的一门学科；从动力学角度而言，电化学是研究电解质离子在溶液中运动及电解质溶液与电极表面发生反应所遵循的基本规律。
而电分析化学则是利用物质（电解质）的物理性质及电化学性质来测定物质组成和含量的一种分析方法。
电位分析是利用电极电位和溶液中某种离子的活度（或浓度）之间的关系来测定被测物质的活度（或浓度）的一种电化学分析法，它是以测量电池电动势为基础。
其化学电池的组成是以待测试液为电解质溶液，并于其中插入两支电极，一支是电极电位与被测试液的活度（或浓度）有定量关系的指示电极；另一支是电位稳定不变的参比电极。
通过测量电池的电动势来确定被测物含量。
电位分析法根据其原理的不同可分为直接电位法和电位滴定法两大类。
直接电位法是通过测量电池电动势来确定指示电极的电位，然后根据Nernst方程，由所测得的电极电位值计算出被测物质的含量。
电位滴定法是通过测量滴定过程中指示电极的电位变化来确定滴定终点，再按滴定所消耗的标准溶液的体积和浓度来计算待测物质含量。
该法实际上是一种容量分析法。
20世纪60年代末由于膜电极技术的出现，相继成功研制了多种具有良好选择性的指示电极，即离子选择性电极（ISEs）。
离子选择性电极的出现和应用，促进了电位分析法的发展，并使其应用有了新的突破。
电位分析法具有如下特点：选择性高，在多数情况下，存在离子干扰很小，对组成复杂性的试样往往不需要经过分离处理可直接测定，且灵敏度高。
直接电位法的相对检出限量一般为10-5~10-8mol/dm3，特别适用于微量成分的测定；而电位滴定法则适用于常量分析，仪器设备简单、操作方便，易于实现分析的自动化，试液用量小，并可做无损分析和原位测量。
因此，电位分析法的应用范围很广，尤其是离子选择性电极，现已广泛应用于环保、医药、食品、卫生、地质探矿、冶金、海洋探测等各个领域，并已成为重要的测试手段。
电位分析法可分为直接电位分析法和电位滴定法，但两者都是直接测量原电池电动势的电分析化学方法。
当参比电极的电极电位恒定时，原电池电动势与指示电极的电极电位相关，而指示电极的电极电位与溶液中待测离子的活度具有Nernst响应。
通常，测量溶液中某些离子活度的指示电极都是采用离子选择性电极（简称ISE），例如玻璃电极类型的H+ 、K+ 、Na+ 、Li+ 、NH4+、Ag+等ISE，晶体膜电极类型的Cl-、Br- 、I-、F-、S2-、CN- 、Ag+、Cu2+、Pb2+、Cd2+等ISE，流动载体电极类型的K+、Na+、Li+、NH+4、Ca2+、Mg2+、Ba2+、NO-3、ClO-4、BF-4等ISE，气敏电极类型的CO2、NH3、NO2、SO2、H2S、HCN、HF、HAc、Cl2等ISE，酶电极类型的葡萄糖、脲、L2谷氨酸、L2赖氨酸等ISE，ISE 作为溶液中离子活度的电化学传感器获得广泛应用。
2 电位分析法的原理电位分析法的理论基础是能斯特方程，将某金属片浸入该金属离子的水溶液，相界面处产生扩散双电层。
电极电位：在电位测量中，样品中组成方面的信息是通过两电极之间的电位差显示出来的。
电位测量法是源于19实际的经典分析方法。
然而，自1970年以来，随着新的选择性电极以及更加灵敏和稳定的电子元件的研制，电位测量的分析应用范围得到了极大的发展。
选择性电位测量用电极已经广泛的被应用于临床诊断、工业过程控制、环境监测以及生理学等领域。
例如，几乎全球所有的医院都在使用电位测量装置测定与健康问题相关的几种血液中的胜利电解质（K+、Na+、++++=nnn Mo/MM/MManFRTlnϕϕCa2+、Mg2+、H+、Cl-）。
该领域的快速发展表明电位分析法对于分析化学家来说，能过满足快速、廉价和准确等要求。
离子选择性电极（ISEs）作为化学传感器具有悠久的历史。
ISE领域是基本膜科学和主客体化学基础学科的桥梁。
用于直接电位测量的设备包括一个离子选择性电极、一个参比电极和一个电位测量装置（一个Ph/毫伏计，能够读出0.2mV 或更精密）。
常规的伏特计因为有较小的电流通过而不能使用。
参比电极应该在较大的时间范围内提供一个高度稳定的点位。
离子选择性电极具有选择性测定某一个特定组分的活度的指示电极。
离子选择性电极可以多种形状和尺度方便的进行组装。
特殊设计的电解池还可以进行流动或微升级别的分析。
离子选择性电极主要是膜基装置，由选择性渗透的离子导体材料组成的膜将样品与电极内部溶液分开。
在膜的内侧填充有一定活度的被测离子溶液。
此膜通常是无孔的、非水溶性的、力学性能稳定的膜。
在膜的组成上，设计成为可以对感兴趣的例子进行选择性键合而产生一个电位（借助于选择性键合过程，即发生在膜-溶液见面上的离子交换）。
即寻找一个能够选择性的键合被分析的离子，而将其他共存离子留在膜材料的原侧。
具有不同离子识别性质的高灵敏度的膜材料已经被开发出来。
3 参比电极参比电极作为电化学测试中稳定参比电位的提供者，具有非常重要的意义。
由于无法测出一支电极的绝对电极电位，测相对值；参比电极是测量电池电动势、计算电极电位的基准；对参比电极的要求：一是电极材料是惰性材料，化学稳定性高，不与环境发生化学反应，不污染介质；二是长期使用时电位稳定，重现性好；三是不易极化；四是有一定的机械强度，使用寿命长。
目前最精确的参比电极是标准氢电极（SHE），规定在任何温度下其电极电位为0 V。
目前主要使用的参比电极有：甘汞电极、银-氯化银电极。
实验室常用的参比电极电位稳定，精度较高，测量数据准确可靠，但要求精细的维护和严格的使用条件。
4 指示电极能快速、灵敏的对溶液中参与半反应的离子的活度或不同氧化态的离子的活度比产生能斯特响应。
常用的两类指示电极电极：（1）金属电极：银电极；（2）膜电极：氟离子选择电极；膜电极要求选择性好、灵敏度高、发展迅速；指示电极按结构可分为五类。
金属-金属难溶盐电极、金属-金属难溶盐电极、汞电极、惰性金属电极、离子选择性电极（Ion selective electrodes ISEs）。
由于离子选择性电极的巨大的发展以及广泛的应用，下面主要给大家介绍下ISEs。
4.1 离子选择性电极离子选择性电极（Ion Selective Electrode，ISE）也称离子敏感电极，它是一种特殊的电化学传感器。
离子选择性电极的发展，是电位分析法六十年代以来最重要的进展电位分析法是电化学分析方法的重要分支。
其原理是通过电路的电流接近于零的条件下测定电池的电动势或电极电位。
它是能斯特（Nernst）公式在分析中的直接应用。
电位分析法是一种经典的分析方法，它利用指示电极的电极电位与响应离子活度的关系，通过测定由指示电极、参比电极和试液组成的原电池的电动势确定被测离子浓度的一种分析方法。
4.1.1 离子选择性电极的基本结构离子选择性电极是一类指示电极，它的电化学活性元件是“膜”，称为活性膜或敏感膜。
离子选择性电极主要由两部分组成：（1）敏感膜。
这是离子选择性电极最重要的组成部分，它决定电极的性质，不同的离子选择电极具有不同的敏感膜，其作用是将溶液中特定离子活度转变成电位信号——膜电位。
（2）内导系统。
一般包括内参比溶液和内参比电极，其作用在于将膜电位引出。
4.1.2 离子选择性电极响应机理离子选择性电极中，如果离子选择性电极与参比电极组成电池为：参比电极|| 试液| 离子选择电极当它和含被测离子的溶液接触时，能对溶液中特定离子选择性地产生能斯特（Nernst）响应，其电极电位是一种膜电位。
4.1.3 离子选择电极分析方法的特点与其它分析方法相比，离子选择性电极具有许多独特的优点：（1）离子选择性电极是一种直接的、非破坏性的分析方法，它一般不受样品溶液的颜色、浑浊、悬浮物或粘度的影响，用少量样品即可实现测量。
（2）离子选择性电极分析所需设备简单、操作方便，仪器及电极均可携带，适合现场测定，不需要很多的设备费用及维护费用。
（3）离子选择性电极分析速度快，典型的单次分析只需要1~2分钟，当样品中加入必要的试剂在搅拌下浸入电极1分钟后即可读数，因此应用电极可以反复测量，达到减少误差的目的。
（4）电极输出为电信号，不需要经过转换就可以直接放大及测量记录，因此采用电极法容易实现自动、连续测量及控制。
（5）电极法测量的范围广，灵敏度高，一般可达4个、5个或6个浓度数量级范围，而且电极的响应为对数特性，因此在整个测量范围具有同样的准确程度。
（6）离子电极分析法还有一些独特的长处：离子电极电位所响应的是溶液中给定离子的活度，而不是一般分析中离子的浓度，这在某些场合下具有重要的应用。
例如航空铝制件表面所用溶液的效率，取决于其中游离氟离子的活度，根据一般化学分析方法测出的总氟量，不能判断溶液是否失效，而能响应氟离子活度变化的氟离子电极，是用以进行此一监测的较好工具。
研究血清中钙对生理过程的影响，需要了解的往往不是总钙浓度，而是游离钙离子的活度。
钙离子电极即是应此需要而设计的。
4.1.4 离子选择性电极发展趋势电极分析在环境监测、化工、冶金、地质、电力、航空、原子能工业、海洋调查、地震预报、防疫卫生、食品加工、农业分析等个方面的应用，均取得了一定成效。
目前，国内在开展离子电极及其测试仪表的研制与应用的同时，正逐步加强有关基本理论研究工作，以期进一步解决离子电极的制造与应用中存在的各种问题，为设计性能优良的电极提供理论与实验依据。
在经典的电位分析法中，用玻璃膜电极测定溶液中的氢离子活度获得了最广泛的应用，也启示了人们研究设计对其它离子具有选择性的电极。
除对玻璃电极进行较系统的研究以外，为了寻找对不同离子具有选择性的电极膜，对其他一些选择性电极也进行了长期的探索和试验。
5 电位测定法（直接电位法）直接电位法是较普遍的定量分析方法，其种类很多，典型的方法有：直接滴定法、标准加入法、Gran作图法和零点电位法等。
直接滴定法的基本原理是，用一个或多个标准溶液与待测溶液在相同的测定条件下测定其电位值，然后根据标准溶液的浓度和所测得的电位值来求出待测离子的浓度。
该法可再分为标准比较法、标准曲线法和离子计法。
若试样的组成比较复杂，用标准曲线法测定有困难，此时可采用标准加入法，即将标准溶液加入到样品溶液中进行测定。
标准加入法的特点是，适用于组成比较复杂的溶液，且精确度较高。
在有大量络合物存在的体系中，此法是适用离子选择性电极测定待测离子总浓度的有效方法。
可不加入离子强度调节剂或总离子强度调节缓冲剂，操作方便，只需一种标准溶液。
5.1 影响电位测定准确性的因素5.1.1 测量温度温度对测量的影响主要表现在对电极的标准电极电位、直线的斜率和离子活度的影响上，温度的波动可以使离子活度变化而影响电位测定的准确性。
