仪器分析伏安法和极谱分析法.
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电化学分析法:根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析。
光学分析法:基于光作用于物质后所产生的辐射信号或所引起的变化来进行分析。
色谱分析法:依据不同物质在固定相和流动相中分配系数的差异实现混合物的分离后进行检测而进行分析;电位分析:是通过在零电流条件下测定两电极间的电位差(电池电动势)所进行的分析测定。
指示电极应满足的条件(1)电极电位与其响应的离子活度之间应严格符合能斯特方程式;(2)对离子活度的变化响应要快;选择性和重现性要好;(3)便于收藏和使用。
扩散电位(液接电位E L)电解质的盐溶液中当从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散时,在组成盐的阴、阳两种离子的淌度存在差别的情况下,淌度高的离子就领先,淌度低的离子就迟后,因为这种关系溶液中就产生了电位差,这就是扩散电位。
道南电位:两个溶液用渗透膜隔开,仅容许一个离子通过,造成两相界面电荷分布不均匀,产生界面电位称为道南电位。
相界电位:由于离子的迁移,改变了膜-液界面的电荷分布,从而在膜的表面(称相界面)形成了双电层,产生了电位降,这种电位称为相界电位;电位选择性系数Kij:在相同的测定条件下,待测离子和干扰离子产生相同电位时待测离子的活度αi与干扰离子活度(αj)n/m的比值;法拉第电解定律:物质在电极上析出产物的质量W与通过电解池的电量Q成正比;恒电流库仑滴定用恒定电流,以100%的电流效率进行电解,在电解池中产生一种滴定剂,该滴定剂瞬时与被测定物质进行定量的化学反应(滴定反应),可借助于指示剂或其他电化学方法来指示反应的化学计量点,由于滴定剂由电解产生,产生的滴定剂的量可由所消耗的电量求得,这种方法称为库仑滴定法伏安分析法:以测定电解过程中的电流-电压曲线为基础的电化学分析方法极谱分析法(polarography):采用滴汞电极的伏安分析法;极谱波:记录下的电流为纵坐标,电压为横坐标的电解曲线,称为极谱曲线,也称极谱波或极谱图;残余电流:达到电解电位以前出现的微小且稳定的电流i r。
第五章伏安法和极谱分析法基本要求:1.掌握直流极谱法的基本原理及其不足之处2.掌握尤考维奇方程和极谱波方程3.理解单扫描极谱法、脉冲极谱法和阳极溶出伏安法灵敏度高的原因4.掌握循环伏安法的原理及应用伏安法(V oltammetry)和极谱分析法(Polarography)都是通过由电解过程中所得的电流-电位(电压)或电位-时间曲线进行分析的方法。
它们的区别在于伏安法使用的极化电极是固体电极或表面不能更新的液体电极,而极谱分析法使用的是表面能够周期更新的滴汞电极。
自1922年J.Heyrovsky开创极谱学以来,极谱分析在理论和实际应用上发展迅速。
继直流极谱法后,相继出现了单扫描极谱法、脉冲极谱法、卷积伏安法等各种快速、灵敏的现代极谱分析方法,使极谱分析成为电化学分析的重要组成部分。
极谱分析法不仅可用于痕量物质的测定,而且还可用于化学反应机理,电极动力学及平衡常数测定等基础理论的研究。
与两种电解过程相对应,极谱分析法也可分为控制电位极谱法(如直流极谱法、单扫描极谱法、脉冲极谱法和溶出伏安法等)和控制电流极谱法(如交流示波极谱法和计时电位法等)。
5.1 直流极谱法5.1.1 原理1.装置直流极谱法也称恒电位极谱法,其装置如图5-1所示。
它包括测量电压、测量电流和极谱电解池三部分。
图5-1 直流极谱装置示意图图5-2 饱和甘汞电极(a)和滴汞电极(b)现以测定Pb2+和Zn2+为例。
在电解池中安装一支面积小的滴汞电极,另一支面积大的饱和甘汞电极,如图5-2所示。
电解池中盛有浓度均为1.00 ×10-3mol·L-1Pb2+ 和Zn2+ 溶液以及0.1mol·L-1KCl(称为支持电解质,浓度比被测离子大50-100倍),并加入1%的动物胶(称为极大抑制剂)几滴。
电解前,通入N2除去电解液中溶解的O2。
按图5-1,以滴汞电极为阴极,饱和甘汞电极为阳极,在不搅拌溶液的静止条件下电解。
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。