1电位讲义分析法

1、参比电极 是测量电极电位的基准。 要求：电位值恒定；电位值重现性好；装置简便；容
易制备；使用寿命长。 ❖ 常用的参比电极：甘汞电极和银-氯化银电极
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（1）甘汞电极
由金属汞和Hg2Cl2及KCl溶液组成的电极
电极反应： 2Hg + 2Cl- = Hg2Cl2 + 2e电极电位(25℃) ：
H O2 g/H g0.0 n5lg 9H2 g
❖ 膜电极与金属基电极的区别 ★金属基电极有电子得失或电子转移 ★膜电极是以膜为探头，其电位是由于离子的交换或扩
散而产生
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电极反应： Fe3+ + e = Fe2+
25oC时的电极电位
F3e/F2e
0.05l9g
F3e
F2e
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第四节 离子选择性电极
❖ 一、定义
以薄膜为传感器，通过离子在膜内外的迁移，对溶液 中某种离子进行选择性响应的电极称为膜电极或离子 选择电极（ion-selective electrode，ISE）
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二、电位分析的分类及特点
电位 分析法 的分类
直接电位法：(potentiometry)
通过测量电池电动势来确定待测离子的活度 的方法。
电位滴定法：(potentiometric titration)
通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确 定滴定终点，利用滴定剂的浓度和体积求得待测
物质的含量。
特点：灵敏度和准备度高；选择性好；仪器设备简单、操
作简便、测定快速；应用范围广
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第二节 电位分析法的基本原理
1、理论基础—能斯特公式： 对于氧化还原体系：
O Ox/Red0.0n5l9gaaR Odex

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。
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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。
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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。

氟离子选择电极的电位可表示为：
ISE k 0.0592 lg aF
298K时的电池电动势可表示为：
E 甘汞 ISE b 0.0592 lg aF
这种电极对F-有良好的选择性，一般阴离子除OH-外均 不干扰电极对F-的相应。
LaF3 + 3OH-
La（OH）3 + 3F-
1906年，M. Cremer(Z. Biol.,1906,47,562)首先发现玻璃电极可用于测定； 1909年，F. Haber(Z. Phys. Chem., 1909, 67,385)对其系统的实验研究； 1930年代，玻璃电极测定pH的方法是成为最为方便的方法(通过测定分隔开的玻 璃电极和参比电极之间的电位差)
在酸性溶液中， H+ + 2F- HF2-
适用pH范围为5 ~ 6
某些阳离子Al 3+，Fe 3+等能与F -离子生成稳定的配合 物，可加入柠檬酸钠，EDTA等掩蔽。
由上述讨论可知，离子选择电极的电极电
位通式可写为：
ISE

k

0.0592 lg
ZA
A
实际测量时，其测量电池为：
离子选择电极 试液 （ = x） SCE
4) 高选择性 ：膜电位的产生不是电子的得失。其它离子 不能进入晶格产生交换。当溶液中Na+浓度比H+浓度高1015 倍时，两者才产生相同的电位；
5)改变玻璃膜的组成，可制成对其它阳离子响应的玻璃 膜电极；
6) 优点：是不受溶液中氧化剂、还原剂、颜色及沉淀的 影响，不易中毒；
7)缺点：是电极内阻很高，电阻随温度变化。
检测下限与各自的溶度积KSP有关

3.第三类电极
4. 惰性金属电极
金属与两种具有共同阴离子的难溶盐或难离解的配离子
组成的电极，涉及三相平衡，平衡速度慢，故很少应用。
如钙电极：Ag|Ag2C2O4(s)，CaC2O4, Ca 2+(ɑ)
氧化还原电极或零类电极
氢电极：2H++2e=H2
Pt|H2(P)|H+(ɑ)
EH+/ H2 =E0H+/ H2+(RT/nF)ln(ɑ(H+)/(PH2/P0))
氧化钙6.4%、氧化硅72.2%。
(1) 玻璃膜结构特点
气敏电极
常用6离.7子常选用择离性子电选极简择介电极
• 酶敏电极结构
实例：氟标准溶液的测定结果
C(mg/L)
lgC
E（mV）
2
0.30103
279
4
0.60206
262
8
0.90309
245
12
1.079181
235
20
1.30103
5. 膜电极
具有敏感膜且能产生膜电位的电极。 用作为指示电极，也叫离子选择电极（ISE）。 （ISE：ion selective electrode ）
指示电极：在工作状态下可以反映被测离子浓度，而溶液主体浓度恒定的电极 （工作时仅有微小电流或零电流通过）。
工作电极：工作状态下可以反映离子浓度，但主体溶液浓度发生显著改变的电极。 电解法和库仑法中所用电极（工作时有较大电流通过）。
3. 对于整个膜电极 EISE=E内参比+E膜 =E内参比+K’’±(RT/nF)lnɑ（M±）
=K’±(RT/nF)lnɑ（M±）
6.2 膜电极简介

electrode and classification of electrodes
1.参比电极 标准氢电极
基准，电位值为零(任何温度)。
甘汞电极
电极反应：Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）KCl
银-氯化银电极
电极反应：AgCl + e- == Ag + Cl半电池符号：Ag，AgCl（固）KCl
第十三章 电位分析法 (1)
potentiometry
电化学分析概论
电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化
及转化过程中有关规律的科学。
电解
电能
电池
化学能
一、化学电池
chemical cell
电极：将金属放入对应的溶液后所组成 的系统。
化学电池：由两支电极构成的系统；化 学能与电能的转换装置； 原电池：自发地将化学能转变成电能； 电解电池：由外电源提供电能，使电流 通过电极，在电极上发生电极反应的装 置。 溶液中的电流：正、负离子的移动。
• 一、电位分析原理
• principle of potentiometry analysis
• 二、离子选择性电极的种类、原理和结构
• type, principle and structure of ion selective electrode
• 三、离子选择电极的特性
• specific property of ion selective electrode
为何电极电势有正、负 二级标准电极——甘汞电极
电池电动势的计算
标准氢电极
Pt | H2 (p$ ) | H (aH 1)
规定

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。
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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。
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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。

也叫惰性金属电极，由一种惰性金属如Pt与含有可溶性的氧 化态和还原态物质的溶液组成，如：Pt|Fe3+,Fe2+(c)
零类电 极
膜电极
离子选择性电极，也是最重要的一类电极。
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五、几种指示电极的运用
① 金属-金属离子电极： ✓ 应用：测定金属离子 ✓ 例：Ag︱Ag+
Ag+ + e → Ag
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二、电位分析法的理论依据 1. 电极电位的产生
两种导体接Байду номын сангаас时，其界面的两种物质，可以是固体-固 体、固体-液体及液体-液体，因两相中的化学组成不同， 故将在界面处发生物质迁移，若进行迁移的物质带有电荷 ，则将在两相之间产生一个电位差，即电极电位。
实验证明：金属的电极电位大小与金属本身的活泼性， 金属离子在溶液中浓度，以及温度等因素有关。
电位分析法是在原电池内进行
！注意
区别
库伦分析法是在电解电池内进行
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一、基本原理
负 极 写 在 左 边
由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝 酸铵溶液构成的。用来在两种
溶液中转移电子。
正 极 写 在 右 边
原电池可以表示如下形式：
（-）Zn│ZnSO4（xmol▪L-1)││CuSO4(y mol ▪L-1)│Cu(+)
工作电池 电动势E与待测物含量(活度a)关系
E W -R f (a) - const. F (a)
电位分析法中最常用的参比电极是甘汞电极和银-氯化 银电极，尤其是饱和甘汞电极（SCE）
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三、参比电极-甘汞电极
电极反应:Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl-

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。

数据处理
在实验工作中一般多采用二阶微商计算法求
得值由下式计算：
E 2 V
2
(
E E )2 ( ) V V 1 V
模拟练习
1、玻璃电极初次使用时应在 ，每次用毕应浸泡在 溶液中。 中浸泡 h以上
2、溶液的电导（ ）。 A、随温度的升高而减小；B．随温度升高而增加； C．和温度无关； D．随电极间距增加而增加；
氟离子选择性电极
测量电池 Ag|AgCl,Cl-(0.1mol·-1),F-(0.1mol·-1)|试液(aFL L
)||Cl-(饱和),Hg2Cl2|Hg
氟电极使用的酸度范围为pH5～5.5 使用前，宜在10-3mol/L的NaF溶液中浸泡1—2小时 25℃时：
E膜 = K - 0.059 lgaF- = K + 0.059 pF
定剂的加入，铂电极的电位发生变化，在化学计量点附近
产生电位突跃，以此确定终点。
3、电位滴定装置
4、实验步骤
准备工作 铂电极和饱与甘汞电极的准备 在滴定管中加入重铬酸钾标准滴定溶液 试样配制
试液中Fe2+含量的测定
结束工作 注意事项
实验步骤
注意事项
每滴加一次滴定剂，平衡后测量电动势。
25℃时，能斯特方程可近似地简化成下式：
M
n
/M
M n / M
0.0592 lg M n n
2、直接电位分析法定量依据
参比 参比 M n / M 0.0592 lg M n n
M n / M
K '0.0592pH外
0.0592 lgα子有响应时，取 “+”，否则取 “-”。 离子选择性电极的性能：离子选择性电极的选择性、 响应时间、温度和pH值、线性范围及检测下限、电极 的斜率和电极的稳定性。