仪器分析学习课件第3章电位分析法

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仪器分析学习课件第3章电位分析法

+ 0 .2 8 2 8
+ 0 .2 4 3 8
温度校正，对于SCE，t ℃ 时的电极电位为：
Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25) （V）
银-氯化银电极：
银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极。
电极反应：AgCl + e- == Ag + Cl-
电极内溶液的Cl-活度一定，甘汞电极电位固定。
参比电极
表甘汞电极的电极电位（ 25℃）
0 .1 m o l/L 甘汞电极标准甘汞电极 (N C E ) 饱和甘汞电极 (S C E )
K C l浓度
0 .1m o l/L
1 .0m o l/L
饱和溶液
电极电位（ V ） + 0 .3 3 6 5
参比电极
甘汞电极电极反应：Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）KCl 电极电位（25℃）：
EH2gCl/H gEH O22gCl/H g0.025l9ga2(aH (H)g2agC 2(2C l)l) EH2gCl/H gEH O22gCl/H 0 g.05lg 9a(Cl)
第二类电分析化学法是以电物理量的突变作为滴定分析中终点的指示，所以又称为电容量分析法。属于这类分析方法的有：电位滴定，电导滴定，电流滴定等。
第三类电分析化学法是将试液中某一个待测组分通过电极反应转化为固相，然后由工作电极上析出物的质量来确定该组分的量。称为电重量分析法（电子做“沉淀剂” ），即电解分析法。
1、直接电位法：零电流条件下测量指示电极相对于参比电极的电位，据电位与浓度的关系计算被测物含量。

《电位分析法》课件

氧传感器
pH传感器
电位分析法可用于制备氧传感器，用于监测环境中氧气浓度的变化，以及其他应用领域。
电位分析法可以应用于制备pH传感器，用于测量溶液的酸碱性和酸度、碱度的变化。
电位分析法的未来发展和挑战
未来，随着科技的进步，电位分析法可能会更多地与纳米技术、可穿戴设备等领域结合，但也面临着仪器精度、样品复杂度以及快速化需求等挑战。
食品安全
电位分析法可以用于食品中有害物质的检测，帮助保障食品安全，支持消费者的信任。
优势
电位分析法具有高灵敏度、非破坏性、快速和低成本等优点，适用于各种分析需求。
电位分析法和标准溶液，校准电极，并确保实验环境的稳定性。
2
测量电势
将电极浸入待测溶液中，记录电极的电势变化，并根据反应进行必要的计算。
电位分析法的原理和基本概念
电位分析法基于电极与待测物质之间的化学反应，如氧化还原反应。通过测量电极的电势变化，我们可以推断溶液中的物质浓度、物种的选择性等信息。
电位分析法的应用领域和优势
环境监测
电位分析法可以用于检测水体中的重金属离子、有机物污染物等，有助于保护环境和人类健康。
药物分析
通过电位分析法，我们可以快速准确地测定药物中的成分，评估其质量并指导生产过程。
3
分析结果
根据测得的电势和相关计算，得出溶液中物质的浓度或其他性质的分析结果。
电位分析法实验结果的解读和分析
实验结果的解读和分析是电位分析法的重要环节，它们需要充分考虑反应机制、电极响应特性和实验条件，以获得可靠的结论和科学的推理。
电位分析法实验案例分享
滴定实验
通过电位分析法进行滴定实验，可以确认酸碱滴定终点和测定溶液中特定组分的含量。

《仪器分析》——电位法及永停滴定法

2.303RTlga内’, +
F
a外
2.303RTlg a外
F
a内
K1 = K2 a外 =a内
0
∵a内固定
jm K
2.303 RT lg a
外
F
2015/3/9
26
整个玻璃电极的电位：
j
j
j
AgCl/Ag
m
j AgCl/Ag
(K'
2.303RT lg F
外）
(j AgCl/Ag
K')
2.303RT pH F
银－氯化银电极
（silver-silver chloride electrode）
均属于金属－金属难溶盐电极
2015/3/9
19
1. 饱和甘汞电极
• 组成金属汞、甘汞（Hg2Cl2）和KCl溶液
汞汞－甘汞糊石棉
• 电极表示 • 电极反应 • 电极电位
Hg｜Hg2Cl2｜KCl溶液
Hg2Cl2 ＋e
Ag｜AgCl｜Cl－
AgCl + e
Ag+ +Cl-
j = j - 0.059 lgcCl-
( 25℃)
C KCl 0.1mol/L
j （V） 2015/3/9
0.2880
1.0mol/L 0.2223
饱和 0.1990
第三节直接电位法
指示电极参比电极待测溶液
测量原电池的电动势
由Nernst方程式直接求出待测溶液浓度
34
残余液接电位及其消除
残余液接电位的产生
标准缓冲溶液
饱和甘汞电极（SCE）
待测溶液
减小残余液接电位

仪器分析电位分析法

二、玻璃膜（非晶体膜）电极
玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸泡，生成三层结构，即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层：
水化硅胶层厚度：0.01～10 μm。在水化层，玻璃上的 Na+与溶液中H+发生离子交换而产生相界电位。水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H+经水化层扩散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子，离子的相对移动产生扩散电位。两者之和构成膜电位。
1．膜电位及其选择性
RT E膜 K ln a阳离子 nF
RT E膜 K ln a阴离子 nF
共存的其它离子对膜电位产生有贡献吗? 若测定离子为 i，电荷为 zi；干扰离子为 j，电荷为zj。考虑到共存离子产生的电位，则膜电位的一般式可写成为：
ni 2.303RT K lg[ ai K i , j a j nj ] ni F
敏感膜由 LaF3 单晶片制成，其组成为：少量 0.1% ～ 0.5%EuF2 和 1% ～ 5%CaF2, 晶格点阵中 La3+ 被 Eu2+ ， Ca2+ 取代，形成较多的晶格空穴，增加导电性。
氟离子选择性电极的特点
导电性：LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F-可以移入晶格邻近的空穴而导电。选择性：对于一定的晶体膜，离子的大小、形状和电荷决定其是否能够进入晶体膜内，故膜电极一般都具有较高的离子选择性。抗干扰性：为氟离子量的1000倍的Cl-、Br-、I、SO42-、NO3-等的存在无明显的干扰。
玻璃膜电位
膜内
膜相
溶液（外）
内
外
溶液（内）
膜外内 a内
膜外
a外
a外′

电位分析法—电极(仪器分析课件)

仪器分析
思考：
电化学分析（二）
Kij越大，对于测定i离子，是否越有利？为什么？电极的稳定性和响应时间，是否是同一意思？
Kij的取值范围应该是多少？由其值可以说明什么？
仪器分析
电化学分析（二）
目
录
Contents
1 2 3 4
指示电极电极分类离子选择性电极常用离子选择性电极
仪器分析
电化学分析（二）
电化学分析（二）
Ф膜=K± lnai=K±
lgai（25℃）
n:离子电荷数，若离子带负电荷前面取“-”
ISE的电极电位 ФISE=Ф内参+Ф膜
仪器分析
电化学分析（二）
ISE的性能：选择性、响应时间、稳定性选择性系数K =
ij
式中：i—待测离子；
j—共存干扰离子
稳定性：漂移程度、重现性（三次测定值的平均偏差）
应用：指示电极（EDTA滴定Mn+反应）
仪器分析
4、惰性金属电极（零类电极）组成：铂、金等惰性金属或石墨、
电化学分析（二）
氧化还原电对物质溶液组成
应用：测定Fe3+/Fe2+;Ce4+/Ce3+;I3-/I-等
仪器分析
电化学分析（二）
目
录
Contents
1 2 3 4
指示电极电极分类离子选择性电极常用离子选择性电极
仪器分析
三、常用离子选择性电极
电化学分析（二）
1、pH玻璃电极敏感膜响应的离子：H+ Ф玻璃=Ф膜+Ф内参=K-0.0592pH外（25℃）
使用时注意操作环境的合理性，避免酸差或碱差。
仪器分析
电化学分析（二）

电位分析法—电位滴定法(食品仪器分析课件)

二、一阶微商法
若E-V曲线较平坦，突跃不明显，则可绘制ΔVE/ΔV曲线。ΔE/ΔV是E的变化值与相应的加入滴定剂体积的增量之比。如当加入滴定剂为 24.10～24.20mL，相应的E由183 mV 变至194mV，则
E 194183 110mV mL1 V 24.20 24.10
其对应的体积平均值
根据测得的一系列电动势（或pH）及其相应的消耗滴定剂的体积确定滴定终点。
2.终点确定方法
电位滴定法确定终点的方法有E-V曲线法、一阶微商法和二阶微商法。
E-V曲线
一阶微商曲线二阶微商曲线
电位滴定终点确定方法
电位滴定法确定终点的方法有E-V曲线法、一阶微商法和二阶微商法。
E-V曲线
一阶微商曲线二阶微商曲线
最后根据滴定剂和待测组分反应的化学计量关系，由滴定过程中消耗的滴定剂的量即可计算待测组分的含量。
二、终点确定方法
1.实验方法
进行电位滴定时，先称取一定量试样制成试液，用移液管移取一定体积置于滴定池中，插入指示电极和参比电极，将标准溶液（滴定剂）装入滴定管中，组装好装置。开启电磁搅拌器和毫伏计，读取滴定前试液的电池电动势，并记录，然后开始滴定。
一、E-V曲线法
以滴定过程中测得的电池电动势为纵坐标，滴定消耗滴定剂的体积为横坐标绘制E-V曲线。E-V曲线上的拐点（即曲线斜率最大处）所对应的体积即为终点体积（Vep）。
确定拐点的方法是，作两条与横坐标成45o角的E-V曲线的平行切线，并在两条切线间作一与两切线等距离的平行线，该线与E-V曲线的交点即为拐点。即为终点体积（Vep）。
V 24.10 24.20 24.15 mL 2
将ΔE/ΔV对 V 作图，可得一峰形曲线，曲线最高点由实验点连线外推所得，其对应的体积即为终点体积（ Vep）。用此法作图确定滴定终点较为准确，但较烦琐。

《电位分析法》课件

食品检测
用于检测食品中的添加剂、农药残留等。
医学诊断
用于检测体液中的离子、代谢产物等，协助医生进行疾病诊断和治疗。
PART 02
电位分析法的实验操作
实验准备
01
02
03
04
仪器准备
电位分析仪、电极、恒温水浴、搅拌器等。
试剂准备
待测溶液、标准溶液、缓冲溶液等。
实验环境
确保实验室干燥、无尘、通风良好。
解读原则
遵循科学、客观、准确的原则，对分析结果进行深入解读。
报告撰写
按照规范格式撰写报告，包括数据采集、处理、分析和解读等环节的详细说明。
结果应用
根据解读结果，提出相应的建议和措施，为实际应用提供参考。
PART 04
电位分析法的优缺点
优点
高灵敏度
电位分析法可以检测到非常低的浓度，对于痕量元素的测定非常有效。
在此添加您的文本16字
详细描述：电位分析法用于食品添加剂、农药残留和重金属离子的检测，为食品安全提供保障，确保消费者健康。
在此添加您的文本16字
总结词：广泛应用
在此添加您的文本16字
详细描述：电位分析法适用于各类食品的检测，如蔬菜、水果、肉类等，为食品安全监管提供有力支持。
避免污染
确保实验过程中使用的所有器具都清洁无污染。
温度控制
确保恒温水浴中的温度稳定，避免温度波动影响测量结果。
安全第一
遵循实验室安全规定，确保实验过程安全无虞。
PART 03
电位分析法的数据处理
数据采集
采集方法
选择合适的采集设备，确保采集数据的准确性和可靠性。
采集环境
确保采集环境符合实验要求，避免外界干扰对数据的影响。

电位分析法新PPT课件

1. 使用前必须在水中浸泡; 2. 玻璃电极内阻很高(1.0108 ), 其电极电位
不能用伏特计测定; 3. 玻璃电极存在不对称电位,测未知溶液pH时
必须用缓冲溶液校正; 4. pH在1~9范围内有良好的线性,但是pH >10
时有Na差; pH <1时有酸差
五、其它类型的离子选择性电极
Other Types of Ion Selective Electrode
20世纪70年代，测定卤素的离子选择性电极问世。
现在各种气体电极，酶电极，蛋白质电极有上百种，该方向成为分析化学家研究的热点问题之一。
离子选择性电极的种类、原理与结构
Type , Principle and Structure of Ion Selective Electrode
离子选择性电极(又称膜电极)
以玻璃电极为正极，饱和甘汞电极为负极，则组成电池的电动势(pH玻璃电极的电位)与被测试液的pH值符合下列关系：
E = b + RT/nF lnH+ = b – 0.0592pH b 在一定条件下是个固定值，但是无法通过理论计算求得，所以应用pH玻璃电极测定某一体系的pH值时，须采用相对比较的方法。
直接电位法：离子选择性电极法，利用膜电极把被测
离子的活度表现为电极电位。
直接电位法：测定的只是某种型体离子的平衡浓度。电位滴定法：利用电极电位的突变来指示滴定终点的
滴定分析法，是电位测量方法在容量分析中的应用。
电位滴定法：测定的是某种参与滴定反应物质总浓度。
一、概述
Generalization
1. 均相晶膜电极
电极的敏感膜是一种晶体材料，它是由一种单纯的化合物或几种化合物的均匀混合物(如Ag2S， AgI-Ag2S)制成，主要由测定F-、Cl-、Br-、I-、 Ag+、Cu2+等离子选择性电极，其中F-选择性电极是最典型的、性能最好，已得到了广泛的应用.

仪器分析-电位分析法

E电池 = E甘 – E玻
E电池
E甘
K玻
2.303RT F
pH试
K'
2.303RT F
pH试
取标准pH缓冲液和被测溶液分别测得的电池电动势为 Es 和 Ex 时：
pH x
pHs
Ex Es 2.303RT /
F
§4-4 离子选择性电极法
一、离子选择性电极的响应原理离子选择电极（ion selective electrode,
Cx = -
cSVS V0
方法特点：能校正单次加标样造成的偶然误差，
定量精度较高。但必须作图，数据处理慢。
பைடு நூலகம் 下图
4、离子选择电极电位法的应用
离子选择性电极是一种以电位法测量溶液中某些特定离子活度的指示电极。由于所需仪器设备简单，轻便，适于现场测量，易于推广，对于某些离子的测定灵敏度可达ppm级（个别可达ppb数量级），特效性较好，因此发展极为迅速。
(standard curve, working curve)
特点：简单、快速、
logai
需要配置浓度稳定的一系
列标准溶液、便于批量分 E
析。但不能完全消除样品
中基底组分的干扰，需要
加大量“总离子强度缓冲
剂”。
logci
2、标准加入法 Standard addition method
设某未知试样的体积为V0 , 被测离子浓度为Cx , 则测得的电动势 Ex为：
极电位（E ’ )与反应型体活度的关系由能斯特
方程（Nernst equation ）表示：
若某一电极上半反应的方程式为： Ox + ne Red
a 则其电极电位为 E E RT ln Ox a nF

《电位分析法电位》课件

电位分析法电位的原理和应用
电位的原理
电位分析法电位的产生与电极和电解质溶液之间的化学反应有关。它可以通过测量两个电极之间的差异来了解电化学系统的特性。
应用范围广泛
电位分析法电位被广泛应用于环境监测、食品安全、电池研究等领域。它能够提供关键的信息，帮助人们更好地理解和控制各种化学和生物过程。
《电位分析法电位》PPT 课件
通过本课件，我们将探讨电位分析法电位的定义和背景，电位分析法电位的原理和应用，以及电位分析法电位测量的步骤和要点。还将介绍电位分析法电位测量中的常见误差及其解决办法，所需设备和工具，并附带一个电位分析法电位在工业领域的应用案例。最后对所学内容进行总结和展望。
电位分析法电位的定义和背景
电位分析法电位测量的常见误差及其解决办法
1 电极偏差
电极本身可能引入误差，可使用标准电极进行校正或采用补偿方法。
2 温度变化
温度变化会影响电位测量，可通过温度补偿或控制温度来减小误差。
3 电解质浓度
电解质浓度会影响电位测量结果，确保溶液浓度恒定或进行浓
电位分析法是一种测量电化学过程中的电位变化的方法，常用于分析溶液中的物质浓度、电化学反应的速率等。
电位
电位是指某一点或物体在电场中的电势能相对于参考点（通常为地点）的大小。它是电场力量的度量，表示电荷在该点处的能量状态。
背景
电位分析法电位的研究和应用广泛用于科学研究、工业生产和环境监测等领域。掌握电位分析法电位的原理和应用对于推动这些领域的发展具有重要意义。
腐蚀分析
电位分析法电位可以用于研究金属材料的腐蚀行为，帮助工业领域预防和控制腐蚀现象。
电池研究
通过测量电位，可以评估电池的性能和效率，指导电池材料的研发和改进。

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第二类电分析化学法是以电物理量的突变作为滴定分析中终点的指示，所以又称为电容量分析法。属于这类分析方法的有：电位滴定，电导滴定，电流滴定等。
第三类电分析化学法是将试液中某一个待测组分通过电极反应转化为固相，然后由工作电极上析出物的质量来确定该组分的量。称为电重量分析法（电子做“沉淀剂”），即电解分析法。
电极内溶液的Cl-活度一定，甘汞电极电位固定。
.
9
参比电极
表甘汞电极的电极电位（ 25℃）
0 .1 m o l/L 甘汞电极标准甘汞电极 (N C E ) 饱和甘汞电极 (S C E )
K C l浓度
0 .1m o l/L
1 .0m o l/L
饱和溶液
电极电位（ V ） + 0 .3 3 6 5
C. 参比电极：电极电位稳定且已知，用作比较标准的电极。
电化学分析中常用的参比电极是. ：SCE和Ag/AgCl电极。
7
.
8
参比电极
甘汞电极电极反应：Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）KCl 电极电位（25℃）：
EH2gCl/HgEH O22gCl/H g0.025l9ga2(aH (H)g2g aC 2(2C l)l) EH2gCl/HgEH O22gCl/H g0.05l9ga(Cl)
电2池Ag反+ 应Cu：2+ == Cu +2Ag+ 反应不能自发进行，必须外加能量，即电解才能进行。
（阳极）AgNO3(0.02mol /L)│Ag┋┋Cu│CuSO4(0.02 mol/L)（阴极）
电动势定义为负值。阳极=正极，阴极=负极
.
6
电化学分析中某些基本概念和术语
2．电极电位及其测量 A. 电极电位：金属电极与溶液接触的界面之间的电势差。 B. 测定：
，测定有机化合物也日益广泛（如在药物分析中）；可
应用于活体分析（如用超微电极）；能进行组成、状态
、价态和相态分析；可用于各种化学平衡常数的测定一
级化学反应机理和历程的研. 究。
13
第三章电位分析法
§3-1 电位分析法概述一、概述
电位分析法是在零电流条件下通过测量插入待测溶液中两电极所组成电池的电动势，根据电极电位与待测物质间的定量关系计算被测物质量.
半电池符号：Ag，AgCl（固）KCl 电极电位（25℃）： EAgCl/Ag = EAgCl/Ag - 0.059lgaCl-
表银-氯化银电极的电极电位（25℃）
0.1m ol/LA g-A gC l电极标准 A g-A gC l电极饱和 A g-A gC l电极
K C l浓度
0.1m ol/L
第二章电化学分析法概述
一、什么是电化学分析 ?
定义: 应用电化学的基本原理和实验技术，利用物质的电学或电化学性质来进行分析的方法称之为电化学分析法。
通常是使待分析的试样溶液构成一个化学电池（原电池或电解池），通过测量所组成电池的某些物理量（与待测物质有定量关系）来确定物质的量。
.
1
二、电化学分析中某些基本概念和术语
.
3
液体接界电位：在两种不同离子的溶液或两种不同浓度
的溶液接触界面上，存在着微小的电位差，称之为液体接
界电位。
液体接界电位产生的原因：各种离子具有不同的迁移速率
而引起。
盐桥：饱和KCl溶液中加
入3%琼K+、脂C；l-的扩散速度接近，液接电位保持恒定1-2mV。
液接电位的产生
.
4
②．阳极、阴极、正极、负极
+ 0 .2 8 2 8
+ 0 .2 4 3 8
温度校正，对于SCE，t ℃ 时的电极电位为：
Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25) （V）
.
10
银-氯化银电极：
银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极。
电极反应：AgCl + e- == Ag + Cl-
1.0m ol/L
饱和溶液
电极电位（ V ） +0.2880
+0.2223
+0.2000
温度校正，（标准Ag-AgCl电 6×10-4(t-25)
（V） .
11
电化学分析法概述
三、电化学分析法的类别
第一类电分析化学法是通过试液的浓度在某一特定实验条件下与化学电池中某些物理量的关系来进行分析的。属于这类分析方法的有：电位分析法（电位），电导分析法（电阻），库仑分析法（电量），伏安分析法（i—E关系曲线）等。
规定：凡起氧化反应的电极称为阳极，凡起还原反应的电极称为阴极。外电路电子流出的电极为负极，电子流入的电极为正极。[阳极≠正极，阴极 ≠负极]
③．电池的表示方法
（阳极）Cu│CuSO4(0.02mol/L)┋┋AgNO3(0.02mol/L)│Ag （阴极）
电动势：
E电池=E右-E左
.
5
B. 电解池：将电能转变为化学能的装置。
.
12
三、电化学分析法的特点及应用:
1. 灵敏度、准确度高：适应与痕量甚至超痕量物质的分析。测物质的最低量可以达到10-12 mol/L数量级。
2. 仪器装置较为简单，操作方便,易于实现自动化：尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。
3.选择性好，分析速度快；
4. 应用范围广，能适应多种用途：可用于无机离子的分析
1.电化学分析法的理论基础——化学电池
A.原电池：将化学能转变成电能装置。
① 电CA．池ug极极组反：：成应：：CA以Cugu++铜=e+=-银2C=Au=原g2A++g+=电2=e2池-Ag为+ 例Cu.2+ （反应自发进行）
[讨论：盐桥的作用？维持溶液中各部分保持电中性；消除液接电位]
.
2
测定时，规定以标准氢电极作负极与待测电极组成电池，
即 (-) 标准氢电极SHE┋┋待测电极 (+)
测得此电池的电动势，就是待测电池的电位。 3．指示电极、工作电极与参比电极 A. 指示电极：在原电池中，借以反映离子活度的电极。即电
极电位随溶液中待测离子活度的变化而变化，并能指示待测
离子活度。
B. 工作电极：在电解池中，发生所需要电极反应的电极。
1、测量电池构成:
指示电极,参比电极,电解质溶液
2、定量测定依据:
E常数0＋ .n0A59lgaA

仪器分析学习课件第3章电位分析法

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