分析化学-第八章 电位分析法

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。

分析化学电位分析法分析化学电位分析法是一种基于电位的分析方法，通过测量化学反应中的电位差异，从而快速准确地分析物体的成分、浓度以及其他相关信息。

本文将介绍分析化学电位分析法的原理、应用以及优势。

一、原理分析化学电位分析法是建立在电化学原理的基础上的。

当一个物质在溶液中发生化学反应时，通常会伴随着电子的转移。

这些电子转移会导致电位的变化，因此我们可以通过测量这种电位变化来分析化学反应的过程和特性。

二、应用1. 离子浓度分析：分析化学电位分析法可以快速准确地测量溶液中的离子浓度。

以 pH 测定为例，我们可以通过测量溶液的电位来推导出溶液的酸碱性质，并计算出溶液中的氢离子浓度。

这对于环境监测、水质检测等领域具有重要意义。

2. 金属腐蚀分析：金属在腐蚀过程中也会伴随着电位变化。

通过测量金属电位的变化，我们可以了解金属腐蚀的程度、速率以及影响因素。

这有助于制定合适的防腐措施，延长金属材料的使用寿命。

3. 化学反应研究：在化学反应中，往往会伴随着各种电位变化。

利用分析化学电位分析法，我们可以实时监测化学反应中的电位变化，揭示反应过程中的动力学和热力学信息，为反应条件的优化提供依据。

4. 生物传感器：分析化学电位分析法在生物传感器中也得到了广泛应用。

通过测量生物体内的电位变化，我们可以得到有关生物体状态、代谢活性等信息。

这对于疾病诊断、药物研发等具有重要意义。

三、优势1. 快速：分析化学电位分析法具备快速分析的优势，可以在短时间内得到准确结果。

这对于实时监测、快速检测等领域非常有用。

2. 灵敏：分析化学电位分析法对微弱的电位变化具有较高的灵敏度。

这使得它可以测量低浓度物质或微量物质，并对微小变化做出准确响应。

3. 高准确性：分析化学电位分析法在仪器设备和测量技术方面都非常精确，可以保证分析结果的准确性。

这对于科研、工业生产等领域至关重要。

4. 非破坏性：与一些传统分析方法相比，分析化学电位分析法具有非破坏性的特点。

分析化学（高教第五版）课后习题及思考题第八章 电位分析法思 考 题1. 参比电极和指示电极有哪些类型它们的主要作用是什么答：参比电极包括标准氢电极（SHE ），标准氢电极是最精确的参比电极，是参比电极的一级标准。

实际工作中常用的参比电极是甘汞电极和银-氯化银电极。

参比电极电位恒定，其主要作用是测量电池电动势，计算电极电位的基准。

指示电极包括金属-金属离子电极，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。

指示电极能快速而灵敏的对溶液中参与半反应的离子活度或不同氧化态的离子的活度比，产生能斯特响应，主要作用是测定溶液中参与半反应的离子活度。

2. 直接电位法的依据是什么为什么用此法测定溶液pH 时，必须使用标准pH 缓冲溶液 答：直接电位法是通过测量电池电动势来确定待测离子活度的方法，其主要依据是E=Φ参比— ΦMn+/M = Φ参比—ΦθMn+/M —nFRT ln αMn+ 式中Φ参比和ΦθMn+/M 在温度一定时，都是常数。

由此式可知，待测离子的活度的对数与电池电动势成直线关系，只要测出电池电动势E ，就可求得αMn+。

测定溶液的pH 时是依据：E = ΦHg 2Cl 2/Hg — ΦAgCl/Ag — K + pH试+ ΦL , 式 中ΦHg 2Cl 2/Hg， ΦAgCl/Ag ，K ，ΦL 在一定的条件下都是常数，将其合并为K ˊ，而K ˊ中包括难以测量和计算的不对称电位和液接电位。

所以在实际测量中使用标准缓冲溶液作为基准，并比较包含待测溶液和包含标准缓冲溶液的两个工作电池的电动势来确定待测溶液的pH 值，即：25℃时Es = Ks ˊ+ , Ex = Kx ˊ+ ,若测量Es 和Ex 时的条件保持不变，则Ks ˊ= Kx ˊ,pHx =pHs+(Ex -Es)/ ,由此可知，其中标准缓冲溶液的作用是确定K ˊ。

3. 简述pH 玻璃电极的作用原理。

答：玻璃电极的主要部分是 一 个玻璃泡，泡的下半部是对H + 有选择性响应的玻璃薄膜，泡内装有pH 一定的·L -1的HCl 内参比溶液，其中插入一支Ag-AgCl 电极作为内参比电极，这样就构成了玻璃电极。