电化学分析法（好书）ppt课件.ppt

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1、第八讲：电化学分析法本讲主要内容：仪器结构和实验技术原理与分析方法应用一、LK98BⅡ电化学分析仪的结构和实验技术：1.仪器结构：图1LK98电化学分析系统主机方块图2.实验技术三电极电化学池UEWEREN2电化学仪图2电化学实验装置图RE﹑WE﹑UE分别为参比电极、工作电极和对电极三电极是指：工作电极(W)辅助电极(U)或对电极参比电极(R)仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上,被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。辅助电极与工作电极连成通路,且发生的反应与工作电极相反，反应的电流通过工作电极和对电极。参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电流

2、-电势曲线中的峰电位、半波电位等。电极材料：1、工作电极常用的材料有：铂、金、汞、碳（玻璃碳、石墨、普通碳）、金属氧化物等。2、对电极多用铂丝、铂网等。3、参比电极常用的是甘汞电极和Ag-AgCI电极.溶剂:无机溶剂,水、有机溶剂如乙醇、乙腈等,通常尽可能用水,或用水和有机溶剂的混和液.电解质:强酸如盐酸、硫酸等;强硷如氢氧化钾、氢氧化钠等;盐类如氯化钾、硝酸钾、磷酸盐等;弱酸弱硷盐的缓冲溶液如乙酸乙酸钠等.若是有机溶剂,常要用有机电解质,如四丁基高氯酸胺四丁基碘化胺等.除氧：被空气饱和的水溶液含氧8ppm左右,约为10-5M对于微量分析会严重干扰

3、，通常要通惰性气体除去，最常用的是高纯氮。二、原理与分析方法原理氧化还原反应M+n+neM如Ag+1+eAg流过电极的电子数=参与反应的离子数×离子价态。即：i∝反应物的数量∝反应物的浓度---定量分析。物质的结构不同导致其氧化还原电位不同---定性分析的基础。物质的结构不同导致其氧化还原电位不同---定性分析的基础。分析方法：（一）、电解与库仑分析1.电解分析（电重量分析）以电子为沉淀剂的重量分析法，一般用铂网或铂片作阴极，铂丝或铂片为阳极，通电使被测物沉积在铂阴极上然后称重。这种方法又分为控制电位电解分析和控制电流电解分析。图3恒电位电解装置(

4、1)、控制电位电解分析不同离子有不同的析出电位（如图4），通过控制合适的工作电极电位，可使被测离子沉积在电极上，其他物质留在溶液中。这种方法选择性好，可以实现被测离子与共存离子的分离，如Cu+2与Bi+2、Pb+2、Sn+2的分离等。(2)控制电流电解分析在工作电极上施加一定的电流进行电解，但被测物和共存物可能同时析出。与控制电位电解分析相比，速度快但选择性差，目前用的不多。cc图4不同离子的析出电位2.库仑分析（库仑滴定）以电子为滴定剂的滴定分析，滴定装置如图5。如滴定酸,阴极反应:2H2O+2eH2+2OH-生成的OH-离子立即与样品中的酸（H

5、+）反应OH-+H+H2O如测定环境样品中的苯胺,在样品溶液中加入Br–使其在阳极氧化产生Br2，反应如下：2Br-Br2，用生成的Br2滴定苯胺。因此，库仑滴定可用于容量分析中的各类滴定如酸硷中和滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定及络合滴定等方面。图5库仑滴定基本装置库仑滴定主要依据法拉第的两个电解定率：即第一定率：w∝Q电极上析出的物质重量正比于通过的电量，第二定率：在各种不同的电解质溶液中通入相同电量时,在电极上析出的物质的当量数相同。1法拉第（96487库仑）电量,可以析出一个克当量的任何物质。在电极上析出的物质重量（w）可用下式表示：w=Q/F

6、＊M/nQ—电量；F—法拉第常数；M—分子量（或原子量）；n—反应的电子数在控制电位库仑分析中Q=∫itdt在控制电流库仑分析中Q=it特点：库仑法一般不要基准物质，它的原始标准是恒流源和计时器。不存在滴定过程中试剂不稳定的问题，如Mn+3、CuBr-、Br2、Cl2、Cu+等不稳定物质都可作为滴定剂.用微库仑法可测出1～3×10-9克的S、Cl、N等.可用于研究电极反应过程机理,确定反应的电子转移数和分步情况.(二）、极谱与伏安分析1.极谱分析：直流极谱(DCP)分析的基本装置图6直流极谱分析的基本装置图7典型的极谱曲线极谱分析是以滴汞电极为工作

7、电极的伏安分析，特点是加电压的速度很慢，通常不大于0.20伏/分钟。由于滴汞面积很小，微小的电流就产生很大的电流密度，使电极/溶液界面呈现高度的浓差极化，因此记录的电流-电势曲线叫极谱，铅离子的极谱如图7。在极谱图上，波高h（代表极限扩散电流id）和半波电位E1/2是两个最重要的参数E1/2=E0+0.059/n＊lg(DR/D0)1/2h=id=607nD01/2m2/3t1/6C0E1/2与物质的特性有关，是定性分析的基础。h∝C0，是定量分析的基础。单扫描极谱法：这种方法是在每滴汞的后期加上一个快速变化的直流电压（电压扫描速度在0.25伏/秒

8、以上）并在一滴汞上记录出一条完整的电流-电势曲线，曲线由示波器显示。工作方式如图8。图8：单扫描示波极谱工作方式Ep=E1