仪器分析高职黄一石主编电位分析法.pptx
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1、电位分析法基本原理电位分析法基本原理1 1直接电位法直接电位法2 2电位滴定法电位滴定法3 3实验分析实验分析4 4第一章第一章 电位分析法电位分析法第一章第一章 电位分析法电位分析法 电位分析法是最重要的电化学分析方法之一,各种高选择电位分析法是最重要的电化学分析方法之一,各种高选择性离了选择性电极、生物膜电极及微电极的研究一直是分析化性离了选择性电极、生物膜电极及微电极的研究一直是分析化学中活跃的研究领域。学中活跃的研究领域。电位分析法主要应用于各种试样中的电位分析法主要应用于各种试样中的无机离子、有机电活无机离子、有机电活性物质及溶液性物质及溶液pHpH的测定,也可以用来测定的测定,也可
2、以用来测定酸碱的离解常数酸碱的离解常数或或配配合物的稳定常数合物的稳定常数。电位分析法分为电位分析法分为直接电位法直接电位法和和电位滴定法电位滴定法两类。直接电位两类。直接电位法是通过测量电池电动势来确定待测物质浓度的方法;电位滴法是通过测量电池电动势来确定待测物质浓度的方法;电位滴定法是通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确定终点的滴定法是通过测量滴定过程中电池电动势的变化来确定终点的滴定分析法。定分析法。1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理u 概述E 定义定义:利用物质的电学及电化学性质来进行分析的方法。E 原理原理:使待测分析的试样溶液构成一化学电池(原电池或电解 池),再依据此化
3、学电池的物理量(如两极间的电位差,电解质溶液的电阻,通过电解的电流或电量)与其化学量 (如浓度)之间的内在联系进行测定.E 优点优点:测量信号是电导、电位、电流、电量等信号,不存在分析信号的转换,可直接记录;装置简单、小型,易于自动化和连续分析.电化学分析法的分类 电位分析法 库库仑仑分分析析法法 电电导导分分析析法法 极极谱谱分分析析法法 1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理l 电化学电池电化学电池F 电化学电池基本概念电化学电池基本概念 电化学电池指的是化学能与电能互相转换的装置,它可以分为原电池和电解池两大类。原原电池(电池(galvani
4、c cell):能自发地将化学能转化为电能(见图a);电解池(电解池(electrolytic cell):需要消耗外部电源提供的电能,使电池内部发生化学反应(见图b)。当实验条件改变时,原电池和电解池能互相转化。当实验条件改变时,原电池和电解池能互相转化。F 组成化学电池的必要条件:组成化学电池的必要条件:两支称为电极的导体;两支称为电极的导体;浸在适当的电解质溶液中。浸在适当的电解质溶液中。CuSO41、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理无外部电源无外部电源外部提供电源外部提供电源ZnCl2ZnSO4KCl电流电流 方向方向Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4电子有负极流向电子有负极流向
5、正极,电流方向正极,电流方向是正极流向负极。是正极流向负极。电流电流 方向方向 准确度较高准确度较高 灵敏度高,灵敏度高,10-410-8mol/L 选择性好(排除干扰)选择性好(排除干扰)应用广泛应用广泛 仪器设备简单,易于实现自动化仪器设备简单,易于实现自动化1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理l 电位分析法的分类和特点电位分析法的分类和特点F 电位分析电位分析法定义:法定义:电位分析法是在零电流条件下,测定电池“参比电极/试液/指示电极”的电动势来进行定量分析的一种仪器分析方法;包括电位分析法分为电位法电位法和电位电位滴定法。滴定法。F特点:特点:1、电位分析法基本原理、电位分析法
6、基本原理F直接依据电极的电位与待测物质的浓度之间的关系进行分析的直接依据电极的电位与待测物质的浓度之间的关系进行分析的方法称为方法称为电位法电位法;(见图(见图a)常用于)常用于pH值和一些离子浓度的测定值和一些离子浓度的测定F利用指示电极的电位变化作为反应终点的利用指示电极的电位变化作为反应终点的“指示剂指示剂”的容量分的容量分析技术称为析技术称为电位滴定法电位滴定法;(见图(见图b)用于酸碱、氧化还原、沉淀、)用于酸碱、氧化还原、沉淀、配位等反应终点的确定配位等反应终点的确定图图b图图a1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理u 参比电极参比电极 单个电极的电位是无法测量的,因此,由指示
7、电极与参比电极组成位计测量电池的电动势,即可得到该电极的相对电位。参比电极是决定指示电极电位的重要因素,作为一个理想的参比电极应具备以下条件:电极的电位已知且恒定。电极电位是稳定的,受外界影响小。对温度和浓度没有滞后性具有良好的重现性和稳定性。常用的参比电极有甘汞电极甘汞电极和银一氯化银电极银一氯化银电极。1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理电极反应电极反应:Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl-电池符号电池符号:SCE:Hg,Hg2Cl2(s)KCl(饱和饱和)电极电位表达式电极电位表达式:电位分析中最常用电位分析中最常用SCE作参比电极作参比电极仅与内部Cl-活度有关l 甘汞电极甘汞
8、电极1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理l 银氯化银电极银氯化银电极组成:组成:银丝镀银丝镀AgCl沉淀沉淀+KCl溶液溶液电极反应:电极反应:AgCl+e-=Ag+Cl-电池符号电池符号:Ag,AgCl(固固)|KCl电极电位表达式电极电位表达式::(25):):1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理u 指示电极指示电极 指示电极指示电极的作用是指示与被测物质的浓度相关的电极电位。指示电极对被测物质的指示是有选择性选择性的,一种指示电极往往只能指示一种物质的浓度,因此,用于电位分析法的指示电极种类很多。现将常用的指示电极有:金属基电极金属基电极 pH玻璃电极玻璃电极 玻璃膜电极玻璃
9、膜电极 离子选择性电极离子选择性电极 生物电极。生物电极。1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理l 金属基电极金属基电极 金属-金属离子电极:应用:测定金属离子定金属离子例:例:AgAg+Ag+e Ag 金属-金属难溶盐电极:应用:测定阴离子:测定阴离子例:例:AgAgCLCL-AgCL+e Ag+CL-1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理 Hg电极:应用:EDTA滴定的指示剂滴定的指示剂例:HgHgY2-,MYn-4,Mn+惰性电极:应用:测定氧化型、还原型浓度或比值例:PtFe3+(aFe3+),Fe2+(aFe2+)Fe3+e Fe2+1、电位分析法基本原理、电位分析法基本原理
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