第1-3节-电位分析原理与离子选择电极.教学文案.ppt

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1、第1-3节-电位分析原理与离子选择电极.本章的基本要求了解电极的类型掌握原电池和电解池的构成掌握用能斯特方程表示电极电位与电极表面组分活度间的关系掌握电位分析法原理了解常用离子选择性电极电位的能斯特表达式掌握离子活度的定量方法2021/8/30第一节电分析化学法概要2021/8/30电分析化学法electroanalyticalmethods化学电池electrochemicalcell原电池电解池测量电极电位---电位分析电流—电压曲线—伏安分析电量---库仑分析利用物质的电学及电化学性质来进行分析的方法。即

2、：使待测对象组成一个化学电池，通过测量电池的电位、电流、电导等物理量实现对待测物质的分析。2021/8/30电分析化学法与其它方法比较有如下优点1.电化学法测量的是元素或化合物的某一种价态，如溶液中Ce(III)和Ce(IV)各自的含量。2.电化学法测定的是待测物的活度而不是浓度，如生理研究中，关心的是K+,Ca2+活度而不是浓度；植物对各种金属离子吸收与活度有关。3.能进行价态及形态分析。4.能研究电子传递过程，尤其是生物体内。2021/8/30一.原电池阳极：发生氧化反应的电极（失电子,负极）阴极：发生还原

3、反应的电极（得电子，正极）阳极≠正极阴极≠负极2021/8/302021/8/30二.电解池阳极：发生氧化反应的电极（正极）；阴极：发生还原反应的电极（负极）；阳极=正极阴极=负极2021/8/30总结阳极:阴极:2021/8/30第二节电位分析法potentiometry是一种通过测量电极电位来测定物质量的分析方法。2021/8/30实质通过在零电流下测定原电池两个电极间的电位差(电动势)进行分析测定.测量前后，被测物的浓度不发生改变。利用化学电池内电极电位与溶液中某种组分的浓度的关系进行定量分析。依据能斯特

4、方程当金属插入相应的金属盐溶液中时，在界面上形成双电层，即两相间存在电位差,称为电极电位。2021/8/30包括直接电位法电位滴定法---测量电池电动势---测量滴定过程中电池电动势的变化来确定滴定终点装置：参比电极、指示电极、电位差计；指示电极---电极电位随待测离子活度而变化参比电极---电极电位已知、恒定，且与被测液组成无关2021/8/30对于氧化还原体系：Ox+ne-=Red对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）：能斯特(Nernst)方程：电极电位与电极表面溶液中待测离子活度间的定量关系一、基本原

5、理2021/8/30标准电极电位的测量无法测定单个电极的绝对电极电位；规定：将标准氢电极作为负极与待测电极组成电池，电位差即该电极的相对电极电位，比标准氢电极的电极电位高的为正，反之为负；规定：在298.15K时，以水为溶剂，当氧化态和还原态的活度等于1时的电极电位称为----标准电极电位。计算：使用能斯特方程回顾2021/8/30例如：Pt

6、H2(101325Pa),H+(1mol/dm)

7、

8、Ag2+(1mol/dm)

9、Ag电位差：+0.799V银电极的标准电极电位：+0.799V2021/8/30二、电位分

10、析基本过程将两只电极插入溶液，测量时：(1)电位差△E=E+-E-+EL=E测(2)在两只电极间施加一个反向的外加电压E外，且E外=E测，并使外加电压随两只电极间电位变化。(3)大小相等，方向相反，则电路中I=0，即测定过程中无电流流过电极。2021/8/30(4)由于参比电极电位保持不变，测定不同溶液时，两电极间电动势变化反映了指示电极电位的变化，而指示电极电位与试样中待测组分浓度有关（能斯特响应），故由电动势大小可以确定待测溶液的浓度。2021/8/301.液接电位与盐桥在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的

11、溶液接触界面上，存在着微小的电位差，称之为液接电位。解决办法---盐桥(饱和KCl溶液中加入3%琼脂)K+、Cl-的扩散速度接近，液接电位保持恒定1-2mV原因：各种离子具有不同的迁移速率？liquidjunctionpotentialandsaltbridge2021/8/302.参比电极(1)标准氢电极基准，电位值为零(任何温度)(2)甘汞电极电极反应：Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl-电极电位（25℃）：referenceelectrode2021/8/30（3）银-氯化银电极电极反应式AgCl+e→

12、Ag+Cl-如果采用饱和KCl溶液，则E=0.2000V可用于80℃以上环境理想的参比电极：2021/8/30是一种以电位法测量溶液中某些特定离子活度的指示电极。一般构成：(1)薄膜及其支持体(2)内参比溶液（含有待测离子）(3)内参比电极（Ag/AgCl电极）一般都是基于内部溶液与外部溶液之间产生的电位差，即膜电位。构造工作原理3.指示电极indicatorelectrodeions