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第六章电化学分离法

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电化学剥离法制备石墨烯及表征

电化学剥离法制备石墨烯及表征

电化学剥离法制备石墨烯及表征
电化学剥离法是一种制备单层石墨烯的方法，其基本原理是利用电解液中的化学物质对石墨的氧化作用，使其分解成单层石墨烯，再通过电场或其他方式将其分离。

该方法具有简单、成本低、可批量生产等优点。

下面是电化学剥离法制备石墨烯的基本步骤：
1.将石墨片置于电解液中（如硫酸、氢氟酸等），使用电极进行电解。

在电解的过程中，石墨会发生氧化反应，使原本属于石墨的原子层逐层被氧化物剥离。

逐渐形成单层厚度的石墨烯片。

2.加入表面活性剂，如十二烷基硫酸钠等，分散石墨烯片。

3.将分散后的石墨烯涂到硅衬底上，并进行干燥。

待硅衬底上的石墨烯薄片形成后，就可以进行分离和提取。

4.对薄片进行表征，如扫描电镜（SEM）或透射电镜（TEM）等分析手段，观察其形貌和结构，确定其厚度、质量和晶体结构等特征。

电化学剥离法制备的石墨烯具有高质量、单层结构、优良的电学、化学性质等特点，十分适用于各种领域的研究和应用。

基础化学习题解答(第六章)

基础化学习题解答(第六章)

第六章沉淀溶解平衡与沉淀滴定思考题与习题一、填空题1.同离子效应使难溶电解质的溶解度降低。

2.根据待测组分与其他组分分离方法的不同，称量分析法一般分为沉淀法、气化法和电解法。

3. 称量分析法的主要操作过程包括溶解、沉淀、过滤和洗涤、烘干和灼烧、称量4. 根据滴定方式、滴定条件和选用指示剂的不同，银量法划分为莫尔法、佛尔哈德法、法杨司法。

5.莫尔法是在中性或弱碱性介质中，K2CrO4＿作指示剂的一种银量AgNO3作指示剂的一种银量法。

二、选择题1.AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.8×10-10和2.0×10-12，则下面叙述中正确的是( C )A. AgCl与Ag2CrO4的溶解度相等；B. AgCl的溶解度大于Ag2CrO4；C.二者类型不同，不能由K大小直接判断溶解度大小；spD.都是难溶盐，溶解度无意义。

2.下面的叙述中，正确的是( B )A.溶度积大的化合物溶解度肯定大；B.向含AgCl固体的溶液中加适量的水使AgCl溶解又达平衡时，AgCl溶度积不变，其溶解度也不变；C.将难溶电解质放入纯水中，溶解达平衡时，电解质离子浓度的乘积就是该物质的溶度积；D. AgCl水溶液的导电性很弱，所以AgCl为弱电解质。

3.CaF2沉淀在pH=3的溶液中的溶解度较pH=5溶液中的溶解度( B )A.小；B.大；C.相等；D.可能大可能小。

4.已知Mg(OH)2的K=1.8×10-11，则Mg(OH)2饱和溶液中的pH是( A )spA. 3.59；B. 10.43；C. 4.5；D. 9.41。

5.指出下列条件适于佛尔哈德法的是( C )A. pH6.5~10；B.以K2CrO4为指示剂；C.滴定酸度为0.1~1mol/L；D.以荧光黄为指示剂。

三、是非题(下列叙述中对的打“√”,错的打“×”)K越小，则其溶解度也越小。

( ×)1. 难溶电解质的溶度积φspK的大小有2. 加入沉淀剂于溶液中，离子的沉淀反应发生的先后顺序不仅与溶度积φsp关，而且也与溶液中离子的起始浓度有关。

应用电化学课件第6章教学教材

应用电化学课件第6章教学教材


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2020/6/19
§6.2 有机电合成的若干发展方向
1. 发展电解中特有的反应 例如己二腈的电解还原合成等，反应选择性高，有竞
争能力并已工业化。 2. 发展能缩短工艺过程的有机电合成 例如，对氨基苯甲醚的合成： 采用化学合成，需三步工艺如下：
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2020/6/19
§6.2 有机电合成的若干发展方向
9. 两极同时利用的成对电解合成 用适当隔膜隔开阴、阳极，在两室中同时进行一对氧
（8）若作用物没有导电性，则要用支持电解质。如季 胺盐、六氟磷酸盐、六氟硼酸盐、高氯酸盐和甲苯磺酸盐
3. 有机电合成产品要工业化必须达到以下指标：
（1）高的产物得率；（2）电流效率η＞50%；（3）能 耗（电解）＜8kW·h·kg–1最终产物；（4）在电解液中 最终产物的浓度应＞10%；（5）电极寿命＞1000h；（6 ）膜寿命＞2000h；（7）最终产物能简单分离；（8）电 解液经简单处理即可参与循环反应。
–
2CH3COO
→C2H6
+
2CO2
+
2e
很多化学品为精细化学品，如医药品、香料、农药等 是高附加值的产品。传统合成方法采用有机合成和发酵法 ，后来采用电化学方法进行电合成极为有效。近30年来有
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2020/6/19
§6.1 概述
机电合成得到迅速发展，成为新世纪化学工业发展的一个 方向。
应用电化学课件第6章
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第六章 有机物的电解合成
§6.1 概述 §6.2 有机电合成的若干发展方向 §6.3 己二腈的电解合成 §6.4 四烷基铅（自学） §6.5 糖精 §6.6 苯二酚 §6.7 有机电合成的电化学氟化（自学） §6.8 均匀设计法在有机电化学合成工艺中的应用（自学） §6.9 国外有机电解合成研究方向
库仑分析法5

库仑分析法5

第六章 库仑分析法
❖本 章 主 要 内 容
6.1 法拉第电解定律及库伦分析法概述▲ 6.2 控制电位电解法▲ 6.3 控制电位库伦分析法▲ 6.4 恒电流库伦滴定（库仑滴定）▲ 6.5 库伦滴定的特点及应用▲ 6.6 自动库伦分析（自学）
第六章 库仑分析法
❖ 本章讨论化学电池中有较大电流流过的电化学分析法，是属 于建立在一般电解基础上的方法。
第六章 库仑分析法
例1. 有Cu2+和Ag+的混合溶液,[ Cu2+]=1 mol/L， [Ag+]=0.O1 mol/L,以Pt电极在1 mol/L硝酸介质中进行电 解，问①.二者的析出电压为多少？②.二者的分解电压多大， 何者先在阴极上还原析出？③.二者能否分离？已知阳极超电 压为0.47V。
电解电池： 正极(阳极) 负极(阴极)
❖ 各种金属离子具有不 同的分解电压，在电 解分析中，金属离子 大部分在阴极析出， 要达到分离目的，需 要控制阴极电位。
❖ 阴极电位的控制由控 制外加电压实现。
第六章 库仑分析法
2、分解电压与析出电位 1)．分解电压 定义:被电解的物质在两电极上产生迅速的和连 续不断的电极反应时所需的最小的外加电压。
U分铜=(Ea+ωa)–(Ec+ωc)+iR =(1.23+0.47)-(0.345+0)+0=1.35(V)
（金属电极的超电势很小，可以忽略。且i很小，也可忽略）
Ag+先被电解。
第六章 库仑分析法
③.假定当[Ag+]降低至10-7 mol/L以下时，认为完全析出，此时
阴极电位为：
E析银= EΘ + 0.059·lg[Ag+] =0.800+0.059×lg10-7 =0.386(V)
第6章、溶剂萃取、双水相萃取和超临界萃取法

第6章、溶剂萃取、双水相萃取和超临界萃取法


式中[A有]——物质A在有机相中的平衡浓度 [A水]——物质A在水相中的平衡浓度。
严格地说，只有当溶剂A在水溶液中的浓度极 低，并在两相中的分子型体相同时，KD在一 定温度下才是常数。而与溶质在整个体系中 的总浓度无关。但在分析实践中，溶质在溶 液中的浓度往往相当大，因此(1)式常发生偏 高，在此情况下，分配系数应以溶质A在两相 中的活度之比PA表示：
第六章 溶剂萃取、双水相萃取和超临界萃取法

基本原理； 溶剂；无机萃取体系的分类； 萃取条件的选择； 萃取分离操作； 逆流萃取；双水相萃取；超临界萃取；固相微萃 取(SPME)技术；反胶束萃取；凝胶萃取。 重点：溶剂、萃取条件的选择和超临界萃取、固 相微萃取技术。
§1. 基本原理
萃取过程的本质
无机盐类溶于水中并发生离解时。便形成水合离子。 如Al(H2O) 63+、Zn(H2O) 42+ 、 Fe(H2O)4Cl4-等，它们易溶于水而难溶于有机溶剂。 这种性质称为亲水性。许多有机化合物(油脂、萘、 蒽等)难溶于水而易溶于有机溶剂，这种性质称为疏 水性。如果要从水溶液中将某些无机离子萃取至有 机溶剂中，必须设法将其亲水性转化为疏水性。因 此萃取过程的本质，是将物质由亲水性转化为疏水 性的过程，其起作用的是萃取剂反应基团的活性。
式中[A]有和[A]水分别代表溶质A在有机相 和水相中的不同化学型体的总浓度。
三、分离系数(分离因数)
在同一体系中有两种溶质A和B，它们的萃取常数分别的为DA 和DB，这两个数的比值称为分离系数(β)
β=l，即DA = DB ，表明A和B不能分离。
β>l，即DA > DB ，表明A和B可分离，而β值越大，分离效 果越好。
库仑分析法

库仑分析法

在一定的外加电压条件下，通过电解池的总电流 ，实 际上是所有在电极上进行反应的电流的总和。它包括：（1）
被测物质电极反应所产生的电解电流；（2）溶剂及其离子电解所
产生的电流；（3）溶液中参加电极反应的杂质所产生的电流。电 流效率为：
电流效率
i样
i样
i样 i溶 i杂 i总
精品资料
一般来说，电极(diànjí)上可发生的副反应有下列几种：
精品资料
从图中可以看出，要使A离子还原，阴极(yīnjí)电位须负于a， 但要防止B离子析出阴极(yīnjí)电位又须正于b，因此，阴极 (yīnjí)电位控制在a与b之间就可使A离子定量析出而B离子仍留在 溶液中。
精品资料
注意：在实际工作中，阴极和阳极的电位都会发生变化。当 试样中存在两种以上离子时，随着电解反应的进行，离子浓 度将逐渐下降，电池电流也逐渐减小，此时通过外加电压方 式达不到好的分别(fēnbié)电解的效果。即，第二种离子亦 可能被还原，从而干扰测定。因此，常以控制阴极电位的方 式进行电解分析。
电极取代坩埚状电极，提高效率。 1899年，C.Winkler使用圆柱形网状铂电极，阳极为螺
旋形铂丝，一直沿用至今。
电解工业，其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸(liú suān) 的无机物基础工业；铝、钠等轻金属的冶炼，铜、锌等的精 炼也都用的是电解法；机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂 漆等来完成部件的表面处理。
2．电解分析中，要求沉积在电极上的被测物质纯净，致密、坚 固地附着在电极上，可以采用以下措施，其中不正确的是 A．控制适当的pH或以金属络离子形式电解； B.适当升高温度； C.反应的电流密度不宜过小； D.搅拌溶液。
精品资料
3.电解时，由于超电位存在，要使阴离子在阳极上析出，其 阳极电位要比可逆电极电位（ ）
中药化学-6第六章--黄酮类化合物

中药化学-6第六章--黄酮类化合物


红色（pH <7） 紫色（pH= 8.5） 蓝色（pH>8.5）
OO
++
OO
无
二氢黄酮 二氢黄酮
二氢查耳 黄烷醇类 异黄酮（无或微黄色）
二氢异黄酮
二．旋光性：
旋光性 取决于
不对称碳原子的有无
有
无
所有黄酮苷（糖） 游离黄酮 二氢黄酮 二氢黄酮醇 二氢异黄酮 黄烷醇类
O2*
O
（2-位）
O* *
OH O
TLC、PPC
5．与五氯化锑反应
五氯化锑 (SdCl5)： 查耳酮特征性显色反应 (红或紫红色沉淀) 黄酮、二氢黄酮、黄酮醇类呈橙色。
6．其他显色反应
Gibbˊs反应：酚羟基对位活泼质子的特征（蓝 或蓝绿色）
第三节 黄酮类化合物的提取、分离 一．提取方法 —— 溶剂法
溶剂法 关键 溶剂的选择 选择依据 黄酮类成分的存在状态（游离、苷）及溶解性
五．显色反应
1．还原显色反应
反应类型
鉴别特征
鉴别意义
备注
盐酸-镁粉 黄酮、二氢黄酮、 红~紫红 黄酮类特征性 假阳性
反应
黄酮醇、二氢黄酮醇 红~紫红 鉴别反应
（花色素
）
（最常用）
查耳酮、橙酮、 （-）
儿茶素类、异黄酮 （-）
四氢硼钠 还原反应
二氢黄酮、二氢黄酮醇 红~紫红 二氢黄酮类特有
其它黄酮类
23 4
HO
5'
HO
65
OH
OH
6'
glc O O
O
红花苷
二氢查耳酮（+）儿茶素
OH
HO
OH
OH
分离分析方法全套课件

分离分析方法全套课件


第一节 离子交换分离法一般原理 一、离子交换树脂的化学结构和类型 ⒈离子交换树脂的化学结构 结构为：骨架—交换官能团
(1).骨架。具有立体网 状结构的高分子聚合物。 (2).交换官能团。连接 在骨架上可被交换的活性 基团（交换基），可与溶 液中的离子进行离子交换 反应。结构示意图中以波 形线条代表树脂的骨架，SO3H为离子交换基。
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⑵根据交换功能团分类：
①阳离子交换树脂——其功能团是酸性基团
活性基团：-SO3H（磺酸基） -CH2SO3H（次甲基磺酸基） -PO3H2（磷酸基） -COOH（羧基） -OH（酚基） 特点：在水中浸泡溶胀后，电离产生H+ 。
根据活泼基团酸性强弱的不同，阳离子交 换树脂分为： Ⅰ：强酸性阳离子交换树脂：含-SO3H活泼基 团。
固 态
三﹑分离方法的发展趋势
1.经典分离富集技术在理论和实践上不断完善﹑发展。 如：沉淀分离﹑溶剂萃取﹑离子交换分离等在研究合成 新型分离试剂、功能分离试剂方面有不断创新，扩展了 经典分离方法的应用范围。 2.色谱——当今研究最活跃，发展最快的分离技术 现代色谱分析将组分的浓缩﹑分离﹑连续定性定量 测定结合起来，成为复杂体系中组分﹑价态﹑化学性质 相近的元素或化合物分离﹑分析的一种重要的分析技术。 自上世纪50年代开发的气相色谱，60年代发展的色 谱-质谱联用技术，70年代崛起的高效液相色谱﹑80年 代初出现的超临界流体色谱和毛细管电泳﹑毛细管电色 谱等，使色谱领域成为分析化学中发展最快，应用最广 的领域之一。
Ⅲ：中等酸度阳离子交换树脂：含-PO3H活泼基
团，应用不多。
②阴离子交换树脂——其功能团为碱性基团，
骨架均为苯乙烯—二乙烯苯的共聚物，聚苯乙烯。 Ⅰ：强碱性阴离子交换树脂：含季胺基R-N(CH3)3 ＋ Cl－， 其中Cl－可被其它阴离子所交换，在酸、碱和中和溶液 中均能使 用。 Ⅱ：弱碱性阴离子交换树脂：含伯胺基R-NH2、 仲胺基R-NH(CH3)及叔胺基R-N(CH3)2活性基团，在 水中溶涨后以OH－ 阴离子的形式存在：
电化学分离法的原理及应用

电化学分离法的原理及应用

电化学分离法的原理及应用简介电化学分离法是一种利用电化学原理实现分离和纯化的方法。

它通过控制电解液中的电流和电势，利用电化学反应将溶质分离出来。

电化学分离法在环境保护、能源开发、化学合成等领域具有广泛的应用。

原理电化学分离法的原理基于物质在电解液中的电荷转移行为。

当施加电流通过电解液中的溶质时，溶质会发生氧化还原反应。

这些反应导致溶质分离为不同的物质，在电极表面形成沉积物或气体产物。

这种分离方法可以通过控制电流和电势来实现高效纯化。

应用1. 金属提取和电解精炼•电化学分离法常用于提取和精炼金属。

例如，铜的提取和精炼常通过电解铜硫酸盐溶液来实现。

电解过程中，正极是纯铜板，负极是铜的硫酸盐溶液。

施加电流后，铜离子被还原到纯铜板上，从而实现了铜的纯度提高和分离。

2. 水处理•电化学分离法可用于水处理过程中的去离子和废水处理。

例如，电渗析是一种利用电化学分离法去除水中离子的方法。

电渗析通过施加电场将离子从溶液中引导到电极上，使其分离出来。

这种方法可以高效地去除水中的杂质和离子，从而提高水的纯度。

3. 药物分析•电化学分离法在药物分析中具有重要作用。

例如，电化学滴定法可以用于测定药物中的氧化还原性活性成分的含量。

通过与滴定剂反应，药物中的氧化还原性活性成分可以被滴定溶液定量分离和测定。

这种方法具有灵敏度高、准确度好的优点，被广泛应用于药物分析。

4. 电化学合成•电化学分离法也可以用于化学合成过程中的纯化。

例如，在有机合成中，电化学分离法可以分离和纯化产物和原料。

通过选择合适的电解液、电极材料和电解条件，可以实现高效的分离和纯化，避免了传统纯化方法中的繁琐步骤。

5. 能源储存•电化学分离法在能源储存中也有广泛的应用。

例如，锂离子电池就是利用电化学分离法将锂离子嵌入负极材料，实现锂离子和电子的分离和储存。

这种电池具有高能量密度、长寿命和环境友好等优点，被广泛应用于移动电源、电动汽车和储能系统等领域。

结论电化学分离法是一种利用电化学原理实现分离和纯化的方法，通过控制电流和电势来实现高效纯化。

现代分离方法与技术第1章 ·绪论【精选】

现代分离方法与技术第1章 ·绪论【精选】

由热力学第二定律可知, 混合过程是一个熵增加的过程, 它是一个自发过程, 而它的逆过程—— 分离过程, 则不 能自发地进行, 需要某种专门的过程和设备, 否则不可 能实现。
实例二：己烷和水的混合实验。
将己烷和水放在一个烧杯里，它们不能自发混合 形成均匀溶液；当剧烈搅拌（做功）时，则相互 分散，短时间内形成均匀溶液，一旦放置（停止 搅拌）则形成互不相溶的两相。在这个实例中， 我们看到混合过程不能自发进行，而（做功使之 混合后的）分离过程可以自发完成。
现代分离技术
Modern technology for separation
内容简介
第一章 绪 论 第二章 分离过程的热力学 第三章 分离过程的动力学 第四章 分子间相互作用与溶剂特性 第五章 萃取分离法 第六章 色谱分离原理
内容简介
第七章 制备色谱技术 第八章 膜分离 第九章 电化学分离法 第十章 其他分离技术 第十一章 分析鉴定方法与分离分
杂志
化学工程； 化工学报； 膜科学与技术； 高分子材料科学与工程；
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第一章 绪 论
§1.1 分离科学及其研究内容 §1.2 分离科学的重要性 §1.3 分离过程的本质 §1.4 分离方法的分类 §1.5 分离富集在分析化学中的应用 §1.6 分离富集方法 §1.7 分离方法的评价 §1.8 直接分离和间接分离 §1.9 分离富集技术的发展趋势
（1）平衡分离过程 利用外加能量或分离剂使混合物体系形成两相界面，
通过两相界面的平衡关系使均相混合物得以分离。如液 -液萃取（达到平衡时的分配系数不同）；结晶（固-液 平衡）；蒸馏（液-气平衡） （2）速度差分离过程 利用外加能量，强化特殊梯度场（重力梯度、压力梯 度、温度梯度、浓度梯度、电位梯度等）。如高速或超 速离心强化离心力场，使用过滤材料强化不同物质移动 的速度差。电泳强化离子移动速度差等。一般用于非均 相混合物的分离。 （3）反应分离过程
生化检验第六章微量元素与维生素PPT

生化检验第六章微量元素与维生素PPT


优点
高灵敏度、高选择性、操 作简便、快速。
应用
广泛应用于重金属、微量 元素的分析，如铁、铜、 锌、钙等。
原子荧光法
原理
原子荧光法基于原子在特定频率的辐 射下被激发至高能态，随后以荧光的 形式释放能量。通过测量荧光强度， 可以确定特定元素的含量。
优点
应用
常用于痕量元素的测定，如汞、砷、 硒等。
高灵敏度、高选择性、抗干扰能力强。
检测结果解读与临床应用
01
微量元素和维生素检测结果可以为临床医生提供诊断依 据，帮助医生判断患者是否存在微量元素或维生素缺乏 或过量的情况。
02
通过检测结果，医生可以制定相应的治疗方案，如补充 缺乏的微量元素或维生素，调整饮食结构等，以帮助患 者恢复健康。
03
检测结果还可以用于监测治疗效果，如定期检测微量元 素和维生素水平，以评估治疗效果和调整治疗方案。
04 常见维生素检测方法
色谱法
高效液相色谱法（HPLC）
适用于分离和测定多种维生素，特别是水溶 性维生素，具有高分辨率和灵敏度。
气相色谱法（GC）
适用于检测脂溶性维生素，如维生素A、D 等，具有分离效能高、分析速度快等特点。
质谱法
液相色谱-质谱联用法（LC-MS）
将液相色谱的高分离效能与质谱的高灵敏度相结合，可同时测定多种维生素及其代谢物。
谢谢聆听
微量元素在人体内主要参与酶的催化 、激素的合成和细胞的代谢等过程， 对维持人体正常生理功能至关重要。
维生素与人体健康的关系
维生素是人体必需的营养素，对维持人体正常生理功能起着至关重要的作用。如 维生素C、维生素E、叶酸等缺乏会导致各种疾病的发生。
维生素在人体内主要参与代谢、免疫和神经系统的正常功能，对维持人体健康起 着至关重要的作用。

电化学分离


分离原理
粒子在电解质溶液中的迁移速度等于 电泳和电渗流两种速度的矢量和,即
V=Vep+Veo=(μep + μeo ) ·E
正离子的运动方向和电渗流一致，故最先 流出；中性粒子的电泳速度为0，故其迁 移速度相当于电渗流速度；负离子的运动 方向和电渗流方向相反，但因电渗流速度 一般都大于电泳流速度，故它将在中性粒 子之后流出。这样，各种粒子因迁移速度 不同而实现了分离。
此法还应用于从溶液中预先除去易还原离 子，以利于其他物质的测定，如测定碱金 属之前，预先用电解法除去重金属。
（3）汞阴极电解分离法
前述两种电解分离 方法无论是阴极还 是阳极均是以铂为 电极，如果改用汞 作为阴极，则这种 方法称为汞阴极电 解分离法。
细管区带电泳（CZE）
CZE又称毛细管自由电泳，是毛细管 电泳中最基本、应用最普遍的一种模 式。它在毛细管中仅填充缓冲液，基 于溶质组分在电场中的迁移速度不同 而分离。前述的基本原理即是CZE的 基本原理。
毛细管胶束电动色谱（MECC）
毛细管胶束电动色谱是电泳技术和 色谱技术巧妙结合的分离新技术，也 是毛细管电泳中唯一能同时分离中性 物质和离子型物质的分离模式。
HPCE）,简称毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE），指以高压电场为 驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品 中各组分之间淌度和（或）分配行为上的 差异而实现分离的一种液相分配技术。
CE是经典电泳技术和现代微柱分离技术相 结合的产物。
基本装置
CE 的基本装置包括一个高压支流电 源、一根毛细管、一个检测器及两个 供毛细管两端插入而又可和电源相连 的缓冲液贮瓶。
当外加电压与原电池的电动势相等时，每一个电 极反应处于可逆状态，此时的电解电压称为可逆 分解电压，也称为理论分解电压。

电化学分离法

10
第八章 解过程中有
电流通过电极时，电极
电势偏离可逆电极电势
的现象。
电解池的电流密度与电极电势的关系
电极的极化，常用某一电流密度时电极电位与可 逆电极电位之差值，即超电势（过电势）表示。
超电势随电流密度的增大而增大（如图所示）。 只有在指出电流密度后，超电势的数值才能确定。
13
外加电压
第八章 电化学分离
外加电压V与电极电势及电解池内阻之间的关系：
V=(E+-E−)+ir=[(Eφ++η+)-(Eφ−+η−)]+ir
式中：V为外加电压；i为通过电解池的电流；r 为电解池的内阻；Eφ+ 、Eφ−分别为可逆阳极和可逆 阴极的标准电极电势；η+、η−分别为阳极及阴极 的超电势。������
17
第八章 电化学分离
二、电解分离法的分类和应用
随着电解过程的不同，可分为： ������ 1 控制电位电解分离法 ������ 2 控制电流电解分离法 ������ 3 汞阴极电解分离法 ������ 4 内电解分离法
18
第八章 电化学分离
1 控制电势电解分离法 各种金属离子具有不
同的析出电势，调节外加 电压，使工作电极的电势 控制在某一范围内或某一 电势值，使被测离子在工 作电极上析出，而其它离 子留在溶液中达到分离的 目的。
此法还应用于从溶液中预先除去易还原离子，以利于其他 物质的测定，如测定碱金属之前，预先用电解法除去重金属。 21
第八章 电化学分离
3 汞阴极分离法
������ 以汞电极为阴极的电解 分离法称为汞阴极电解分离法。 前述控制电位和电流的电解法， 其阴极和阳极都是铂电极。 ������

电化学分离


电解分离法
极化：电解过程中有 电流通过电极时，电 极电势偏离可逆电极 电势的现象。
电极的极化，常用某一电流密度时电极电位与可逆电极电位之 差值，即超电势（过电势）表示。 超电势随电流密度的增大而增大（如图所示）。只有在指出电 流密度后，超电势的数值才能确定。 极化分为浓差极化和电化学极化两类。
于HPLC，理论塔板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到数
百万。它是经典电泳技术和现代微柱分离技术相结合的产物。
毛细管电泳
毛细管电泳(capillary electrophoresis)

(2) 外加电位梯度：

电压越高，分离所需的时间越短，分离也越完全。
电泳分离法
(3) 电解质溶液的组成：
溶液黏度不同，从而导致离子迁移率的不同； 有时会改变测定物的电荷及半径； 可能将中性分子转变为离子； 可能改变离子的电荷符号； pH不同，影响物质的电离度，影响物质的存在形 式及电荷，这在电泳法分离有机酸和有机碱时尤 为重要。
此方法常用于从溶液中预先除
去易还原的离子，以利于其它 物质的测定。
电解分离法
3.汞阴极分离法
以汞电极为阴极的电解分离法称为 汞阴极电解分离法。 汞阴极电解分离法在冶金分析中获 得广泛应用 当溶液中有大量易还原的金属元素 ，而要测定微量难还原元素时，汞 阴极电解能很好地分离共存元素。 该方法已用于铀、钡、铍、钨、镁 等金属中微量杂质铜、镉、铁、锌 的分离测定。 汞阴极电解分离法也常用于提纯分 析试剂。
毛细管电泳 (Capillary Electrophoresis, CE)
高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进：
1.采用了25-100μ m内径的毛细管为分离通道； 2.采用了高达数千伏的电压为驱动力。

电泳分离法

• 不同带电粒子因所带电荷不同，或虽所带电荷相同 但荷质比不同，在同一电场中电泳，经一定时间后， 由于移动距离不同而相互分离。分开的距离与外加 电场的电压与电泳时间成正比。
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电荷移动规律
• 利用电泳可以确定胶体微粒的电性质，向阳极移动的胶粒 带负电荷，向阴极移动的胶粒带正电荷。
• 一般来讲，金属氢氧化物、金属氧化物等胶体微粒吸附阳 离子，带正电荷；
电化学分离方法
张宇
概述
电化学分离法的定义： ➢基于原子或分子的电性质以及离子的带电性质和行为进行 化学分离的方法。
电化学分离的特点： ➢������ 操作简单，往往可同时进行多种试样的分离； ➢������ 除消耗一定电能外，化学试剂消耗少，放射性污物少； ➢������ 分离速度比较快（除自发电沉积和电渗析），尤其高 压电泳，即使复杂样品也能快速分离。
2
1 自发电沉积 2 电解分离法 3 电泳分离法 4 电渗析分离法 5 化学修饰电极分离富集法 6 溶出伏安法
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电泳分离方法
一、电泳分离法的发展和特点
前言
1937年，瑞典科学家蒂塞利乌斯设计了世界上第一台电 泳仪，建立了移界电泳法，并于1948年荣获诺贝尔奖。 70年以来，电泳技术围绕制胶、电泳、染色三个技术环 节，不断改进，以实现下列目标： 1、提高分辨率及灵敏度。 2、简化操作，缩短电泳时间。 3、扩大应用范围。
设A、B两种带电粒子的迁移率分别为μA和μB，在电场作用下，经过时间
t后，它们的迁移距离为：
两种粒子迁移的距离差为：
由上式可得，μA-μB、t、V/L三者的值愈大，Δs 愈大，A、B两个
粒子之间分离愈完全。
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影响电泳的因素
• 1. 电泳介质的pH值
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所以，电荷与半径相差越大，越容易用电泳 法分离。
一、电泳分离法的原理
2）电解质溶液的组成 据（6－1）式，溶液组成不同，粘度不同，导致
迁移率不同。另外，电解质组成不同，有时会改变 测定物的电荷及半径，从而导致迁移率不同。
一、电泳分离法的原理
3）外加电位梯度
电位梯度是指每厘米的平均电位降，即V/L，当L一 定时，加在两电极间的电压越高，分离所需的时间越 短，分离越完全。
按形状分类：U型管电泳、柱状电泳、板电泳； 按载体分类：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺 电泳、自由电泳（即前流型）、毛细管等；
传统电泳分析：操作烦琐，分离效率低，定量 困难，无法与其他分析相比。
三、高效毛细管电泳
1.高效毛细管电泳的发展与特点 2.高效毛细管电泳的基本理论 3.高效毛细管电泳的仪器 4.高效毛细管电泳的分离模式
1948年，获诺贝尔化学奖；
一、电泳分离法的原理
当带电离子以速度ν 在电场中移动时，受到大小 相等、方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。
电场力：FE = qE 阻 力：F = fν 故： qE = fν
q—离子所带的有效电荷； E —电场强度； ν—离子在电场中的迁移速度； f —平动摩擦系数 ( 对于球形离子： f =6πηr；r —离子的表 观液态动力学半径；η —介质的粘度； )
一、电泳分离法的原理
所以，迁移速度：
qE q E f 6πr
（球形离子）
物质离子在电场中差速迁移是电泳分离的基础。
淌度（迁移率）μ ：单位电场强度下的平均电泳速度。
q （6－1） E 6πr
一、电泳分离法的原理
另外，根据离子迁移率的定义，μ也可以写成：
μ υ s/t s L E V /L V t
第六章 电化学分离法
Electrochemical separation
第一节 电泳分离法 第二节 化学修饰电极分离法
§6－1 电泳分离法
一、电泳分离法的原理 二、电泳分离法的分类 三、高效毛细管电泳 四、电泳分离法的应用
一、电泳分离法的原理
在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场 力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极 方向迁移的现象，称之为电泳。
3）操作方便、消耗少 进样量极少，水介质中进行；
4）应用范围极广 有机物、无机物、生物、中性分子；生物大分子
等； 分子生物学、医学、药学、化学、环境保护、材
料等；
2.高效毛细管电泳的基本理论
1）电渗流现象
当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带 一种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷， 在液-固界面形成双电层，二者之间存在电位差。
3）HPCE中电渗流的方向
电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质： 内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向阴极； 内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极； 石英毛细管；带负电荷，电渗流流向阴极；
在高电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层 向阴极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将 引起柱中的溶液整体向负极移动，速度ν 电渗流。
2.高效毛细管电泳的基本理论
2）HPCE中电渗流的大小
电渗流的大小用电渗流速度ν电渗流表示，取决于电 渗淌度μ和电场强度E。即
ν电渗流 = μ E 电渗淌度取决于电泳介质及双电层的Zeta电势，即
一是采用了20-75μ m内径的毛细管； 二是采用了高达数千伏1）仪器简单、易自动化 电源、毛细管、检测器、溶液瓶
2）分析速度快、分离效率高 在3.1min内分离36种无机及有机阴离子，4.1min内分
离了24种阳离子；分离柱效：105～107/m理论塔板数；
1.高效毛细管电泳的特点
由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁移速率 不同，可实现分离。
一、电泳分离法的原理
1937年，Tiselius(瑞典)将蛋白质混合液放在两段缓 冲溶液之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，第一次 将人血清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和α、β、γ 球蛋白；
发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定； 第一次的自由溶液电泳；第一台电泳仪；
2.高效毛细管电泳的基本理论
当液体两端施加电压时，就会发生液体相对于固 体表面的移动，这种液体相对于固体表面的移动的现 象叫电渗现象。
电渗现象中整体移动着的液体叫电渗流 （electroosmotic flow ， 简称EOF）。
2.高效毛细管电泳的基本理论
石英毛细管，柱内充液pH>3时，表面电离成SiO-,管内壁带负电荷，形成双电层。
对于分离性质相近的元素，多半使用高压电泳，其 电位梯度达100V/cm以上,但高电场会产生焦耳热，使 柱效降低。
一、电泳分离法的原理
4）电泳时间 电泳时间越长，离子分离越完全。但分离性质
相似的元素，单靠增加电泳时间收效不大。
二、电泳分离法的分类
电泳分为前流型和区带型。前流型是指无支持 体的溶液自由进行的，而区带型是指在一个支持体上 进行的电泳。后者应用最广。
1.高效毛细管电泳的发展与特点
1981年，Jorgenson和Luckas，用75μm内径石英 毛细管进行电泳分析，柱效高达4×105/m理论塔板数， 促进电泳技术发生了根本变革，迅速发展成为可与GC、 HPLC相媲美的崭新的分离分析技术——高效毛细管电 泳。 高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进：
μ = ε0εζ/η ε0—真空介电常数；ε—介电常数；ζ—毛细管壁的Zeta 电势。
ν电渗流 = ε0εζ E/η
2.高效毛细管电泳的基本理论
实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算 ν电渗流 = Lef/teo
Lef —毛细管有效长度； teo—电渗流标记物（中性物质） 的迁移时间。
2.高效毛细管电泳的基本理论
（6－2）
式中，V是外加电压，L是两电极间的距离，t是 电泳的时间，s是带电质点在时间t内迁移的距离。
根据上式，两种粒子迁移距离之差为：
Δs Δμ t V L
（6－3）
一、电泳分离法的原理
影响带电粒子分离程度的因素
1）带电粒子迁移率（淌度） 根据（6－3）式，两种粒子的淌度差越大，
分离越好。而根据（6－1）式可知：带电粒子的 淌度与电荷成正比，与离子半径成反比。