电位滴定法(常用离子选择性电极、直接电位法、电位滴定法、电分析化学其他方法)PPT课件
电位滴定法(常用离子选择性电极直接电位法电位滴定法电分析化学其他方法)
RT E K ln a nF 常 数 f (a )
Walther Nernst 1864-1941
工作电池的电动势E仅与待测物质的含量(活度a)有关
第9章 电位分析法
分析化学
http://chemcenter.tongji. /analchem
常用参比电极
1 甘汞电极
2 银－氯化银电极
电极电位关系式：推导过程类似于玻璃电极
R T K l n a F 电 极 F F
'
第9章 电位分析法
/analchem
9.2.2 氟离子选择电极(单晶膜电极)
干扰
选择性高的经典ISE电极
LaF3+3OHLa(OH)3 +3F-
Ag-AgCl电丝（内参比电极） 0.1mol/L HCl溶液（内参比溶液）
组合了ISE与参比电极 已构成了工作原电池
浓度一定的KCl溶液 （参比电极的内部溶液）
(-) Ag,AgCl︱HCl溶液︱膜︱H+(x)‖KCl (饱和)︱Hg2Cl2,Hg (+)
指示电极
待测溶液
外参比电极
3/9/2019 1:41 PM
第9章 电位分析法
/analchem
9.2.1 氢离子选择性电极(玻璃膜电极Glass electrode)
R T " K l n a K 0 . 0 5 9 1 p H + 膜 试 样 H F
"
结论: 在一定条件下（pH 1
/analchem
9.2.1 氢离子选择性电极(玻璃膜电极Glass electrode)
第9章 电位分析法
化学实验中的常见电化学分析方法
化学实验中的常见电化学分析方法电化学分析是一种常见的化学分析方法，通过应用电化学原理，利用电流、电势、电解质溶液等参数来进行物质的检测和分析。
它能够快速、灵敏地检测出微量物质，并且具有较高的准确性和重现性。
本文将介绍几种在实验室中常见的电化学分析方法。
一、电解电位法电解电位法是最常见的电化学分析方法之一，它通过测量电极在电解质溶液中产生的电位变化来分析物质。
在实验中，通常采用参比电极和工作电极的组合，参比电极用于提供一个标准的电势参考，而工作电极用于与待测物质发生反应。
主要包括极谱法、库仑分析法和电势滴定法等。
1. 极谱法极谱法是通过控制电解质溶液中的电流，测量电极的电势变化来分析物质。
常见的极谱法包括阳极极谱和阴极极谱。
阳极极谱常用于有机化合物的分析，如药物、农药等，而阴极极谱常用于金属、合金等无机物质的分析。
2. 库仑分析法库仑分析法是通过测量电解质溶液中的电流大小和时间，计算出反应物质的含量。
它常用于分析氧化还原反应、电沉积和电解等过程中的物质。
3. 电势滴定法电势滴定法是利用电解电位的变化来进行滴定分析的方法。
它常用于测定银离子、溶氧量、氟离子等物质的含量。
二、电化学传感器法电化学传感器法是基于电化学原理的一种常见的快速检测方法，它通过改变电极电位来检测待测物质。
电化学传感器的结构一般由工作电极、参比电极和引用电极（或对电极）组成。
1. 离子选择电极离子选择电极通过选择性地与某种特定离子发生反应，从而改变电极电位来检测离子的浓度。
常见的离子选择电极包括氢离子选择电极、钠离子选择电极等。
2. 气体传感器气体传感器是使用气敏电极或半导体电极来检测气体成分的一种电化学分析方法。
它广泛应用于环境监测、工业安全等领域，能够快速、灵敏地检测气体的浓度。
三、电化学阻抗法电化学阻抗法是通过测量电化学电路中的阻抗变化来分析物质。
它主要用于表征电极界面的电化学过程，包括界面电容、界面电导、界面电阻等参数。
电化学阻抗法常用于金属腐蚀、电池性能评价、涂层质量检测等领域。
电位分析——精选推荐
电位分析法(液中组成原电池，通过指示电极电位变化与被测液中某种组分浓度的对应关系来进行定量分析的一种电化学分析方法。
根据分析应用的方式又可分为离子选择性电极法（或直接电位）直接电位法：系直接测定离子活度的方法。
电位滴定法：剂，以电极电位的突跃间接计算待测物含量的方法。
1.子间的定量关系）。
对于氧化还原体系：对于金属电极（还原态为金属，活度定为1）：目前，无法测量一个单独电极的绝对电位，引入参比电极。
2.指示电极与参比电极指示电极：指示溶液中某种离子的活度。
电位测量过程中，指示电极电位保持恒定（去极化电极），否则将产生测量误差。
极化电极：的改变而改变---工作电极参比电极：与被测物质无关、电位已知且稳定，提供测量电位参考的电极（去极化电极）。
标准氢电极可用作测量标准电极电位的参比电极。
但因该种电极制作麻烦、使用过程中要使用氢气，因此，在实际测量中，常用其它参比电极（如：电极）来代替。
✓零电流✓电位计✓搅拌一般电位计压降：专业电位计压降：饱和甘汞电极（定义：甘汞电极由汞、）溶液组成。
电极组成：电极反应：Hg 电极电位：。
但受温度影响较大。
(当T 从20o C~25o C 时0.2479V~0.2444V , ∆E=0.0035 V)。
当温度改变时，电极电位平衡时间较长。
ϕ定义：电极组成：电极反应：电极电位：Ag/AgCl 特点：a)可在高于b)较少与其它离子反应离子选择性电极的发展：1906年，1909年，F 1930年代，玻璃电极测定开的玻璃电极和参比电极之间的电位差)；1950年代，由于真空管的发明，很容易测量阻抗为位，因此其应用开始普及；1960年代，对Na +、Ca 2+ 1. 离子选择性电极（膜电极）：一种电化学传感器。
是一种指示电极，所指示的电极电位与相应离子活度关系遵循能斯特方程。
2. 分类：ISE一、离子选择性电极的概念与分类：3.离子选择性电极结构二、膜电位1．扩散电位（液接电位）：高浓度溶液中的正、负离子会向低浓度溶液中扩散，使得两溶液交接界面上散电位。
电位滴定法课件
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解题（1）
解 ：首先 计算在两个化学计量点附近的 △V,△E,△E/△V,△2 E/△V2的值如下表所示。
即：二级微商△2E/△V2 =0时的体积为滴定终点体积，用内插法计算：
24.34ml即为滴定终点时AgNO3消耗的体积
4、△2E/△V2 — V曲线
以二阶微商值为纵 坐标 ，加入滴定剂 的体积为横坐标作 图。 △2E/△V2 =0所 对应的体积即为滴 定终点。
计算示例
吸取Cl-和I-混合液25.00mL,稀释到100.00mL,以 0.1000mol•L-1的AgNO3溶液滴定.以银电极作指示电极,饱和 甘汞电极作参比电极,加入AgNO3的体积及相应的E值如下表 所示.计算Cl-及I-在化学计量点时所消耗AgNO3的体积,并计 算原来溶液中Cl-及I-的浓度各是多少?以g/L表示之。
电位分析法的依据
电位分析法是一种电化学分析方法。电极的电位与其乡相应离子活度之间的关系 可以用能斯特方程式表示。例如，某种金属M插入该金属离子的溶液中所构成 的电极，其电极电位为：
φMn+/M=φoMn+/M+RT/nFlnaMn+ φ—电极电位（V）； φo—标准电极电位（V）； R—理想气体常数（8.131445J．mol-1．K-1）； T—热力学温度（K）； F—法拉第常数（96487C）； aMn+—金属Mn+的活度（mol．L-1）。
第十章电位分析
玻璃电极
待测液┇┇KCl(饱和)│Hg2Cl2│Hg (+) 甘汞电极
25℃，电池电动势ECell为: ECell = SCE- 玻 = SCE – ( AgCl/Ag+ 膜)
在测定条件下， SCE及 AgCl/Ag，可视为常数，合并 为K，于是上式写为:
，
实际 位电 Ox/极 Red电 为纵
坐标，则得到一 ，条 其直 斜S线 率 RT，当aOx 1时， nF aRed
截距 Ox/Red O x/Red。
三、实验中电极性质和名称
1. 指示电极和工作电极
在零电流条件下，能反映溶液中待测离子的活度或 浓度的电极，在测试过程中，溶液主体浓度不发生变化 的电极称为指示电极。
玻璃膜内、外表面的性质基本相同，则k1=k2 ， a’1 = a’2
膜 = 外 - 内 = 0.059 lg( a1 / a2）
由式可知，如果a1= a2 ，则理论上膜=0，但实际上 膜≠0，此时的电位称为不对称电位不对称。
产生的原因: 玻璃膜内、外表面含钠量、表面张力及 机械 和化学损伤的细微差异所引起的(玻璃膜内、外表面 的性质不完全相同)。长时间浸泡后恒定(1～30mV)。
水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H+经水化层扩 散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离 子，离子的相对移动产生扩散电位。 两者之和构成膜电位。
放入待测溶液，玻璃膜两侧电解质的浓度或组成不同， 因此在膜与溶液的界面上，离子选择性和强制性的扩散，膜 两边交换、扩散离子数目不同，破坏电荷分布的均匀性，形 成双电层，在膜的两侧产生两个相界电位： 外、内，产生 电位差 。
仪器分析知识点总结大全
仪器分析知识点总结大全仪器分析是化学分析的重要分支，它利用特殊的仪器对物质进行定性、定量和结构分析。
以下是对常见仪器分析方法的知识点总结。
一、光学分析法（一）原子吸收光谱法（AAS）原子吸收光谱法是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量的一种方法。
其原理是：当光源发射的某一特征波长的辐射通过原子蒸气时，被原子中的外层电子选择性地吸收，使透过原子蒸气的入射辐射强度减弱，其减弱程度与蒸气相中该元素的原子浓度成正比。
原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、分光系统和检测系统组成。
优点：选择性好、灵敏度高、分析范围广、精密度好。
局限性：多元素同时测定有困难、对复杂样品分析干扰较严重。
（二）原子发射光谱法（AES）原子发射光谱法是依据原子或离子在一定条件下受激而发射出特征光谱来进行元素定性和定量分析的方法。
原理是：当原子或离子受到热能或电能激发时，核外电子会从基态跃迁到激发态，处于激发态的电子不稳定，会迅速返回基态，并以光的形式释放出能量，产生发射光谱。
其仪器包括激发光源、分光系统和检测系统。
优点：可同时测定多种元素、分析速度快、选择性好。
缺点：精密度较差、检测限较高。
（三）紫外可见分光光度法（UVVis）该方法是基于分子的紫外可见吸收光谱进行分析的。
原理是：分子中的价电子在不同能级之间跃迁，吸收特定波长的光，从而产生吸收光谱。
仪器主要由光源、单色器、吸收池、检测器和信号显示系统组成。
应用广泛，可用于定量分析、定性分析以及化合物结构研究。
（四）红外吸收光谱法（IR）红外吸收光谱法是利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析和定量分析的一种方法。
原理是：分子的振动和转动能级跃迁产生红外吸收。
仪器包括红外光源、样品室、单色器、检测器和记录仪。
常用于有机化合物的结构鉴定。
二、电化学分析法（一）电位分析法通过测量电极电位来确定物质浓度的方法。
包括直接电位法和电位滴定法。
电位分析法
内参比电极 电极腔体
内参比溶液
电极薄膜
2．离子选择性电极的电极电位： 对阳离子，电极电位为：
E K
0 .0 5 9 n
lg a M
对阴离子，电极电位为：
E K
0 .0 5 9 n
lg a N
式中：E为离子选择性电极的电极电 位；K为常数；a M 、a N 为阳离子和阴 离子的活度;n为离子的电荷数。
3．离子选择性电极的种类：由 于离子选择性电极敏感膜的性
质、材料和形式不同，所以我 们可以按下列方式进行分类：
离 子 选 择 性 电 极
原 电 极
晶体 膜电极
单晶膜电极
多晶膜电极
固定基体 电极 流动载体 电极 气敏电极
非晶体 膜电极 敏化离子选 择性电极
酶电极
Mn++ne=M 其电极电位可由下式计算：
EMn+/M
例如
0+0.059/n =E
lgaMn+
Ag+|Ag电极
2．第二类电极：由金属及其难溶盐 及与含有难溶盐相同阴离子溶液所组
成的电极，表示为M/MnXm,Xn－，电极
反应为： MnXm + me = nM + mXn－ 电极电位为：
EMnXm
=E0+0.059l/mlg1/amXn/M
电位分析法
以测定化学电池两电极间的 电位差或电位差的变化为基础的
电化学分析法叫电位分析法。
1、电位分析法概述
一．电位分析法的种类： 直接电位法：
电位滴定法：
直接电位法：根据电极电位 与待测组分活度之间的关系，利 用测得的电位差值（或电极电位 值）直接求得待测组分的活度
电位滴定法
电位滴定法电位滴定法是一种常用的分析方法，用于测定溶液中某种物质的浓度。
它基于电化学原理，通过测定被滴定溶液中的电势变化来确定滴定终点。
电位滴定法常用于测定酸碱溶液中的物质浓度。
在实际操作中，首先需要准备好一种适当的指示剂，用于指示滴定过程中的终点。
常用的指示剂有酸碱指示剂、金属指示剂和草酸指示剂等。
在进行电位滴定法测定时，首先需要对滴定溶液进行标定。
这一步骤可以通过将已知浓度的标准溶液与待测溶液进行滴定的方式来完成。
通过测定终点的电势变化，可以计算出待测溶液中物质的浓度。
在进行电位滴定法测定时，需要使用一种电位滴定仪器，常见的有自动滴定仪和半自动滴定仪。
在滴定过程中，滴加的速度和滴定终点的确定非常关键。
滴加速度过快会导致无法准确确定终点，而滴加速度过慢则会增加测定的时间成本。
在使用电位滴定法进行测定时，需要制定一定的实验方案。
首先需要选择适当的指示剂，根据待测溶液的性质来选择合适的电位滴定仪器。
其次需要确定滴加速度以及滴定过程中的观察方法，以便准确测定终点。
电位滴定法的优点在于操作简单、快速高效。
通过测定溶液中物质浓度的方法，可以在实际应用中广泛使用。
它在化学分析、环境监测和医药等领域都有着重要的应用。
然而，电位滴定法也存在一些限制。
首先，它对滴定终点的要求较高，需要选择合适的指示剂和滴定速度。
其次，对于某些物质，如颜色较深或溶解度较低的物质，电位滴定法可能不适用。
此外，电位滴定法在处理不均质样品时也存在一定的难度。
总之，电位滴定法是一种常用的分析方法，在实际应用中具有广泛的用途。
它通过测定滴定溶液中的电势变化来确定滴定终点，从而计算出待测溶液中物质的浓度。
虽然电位滴定法操作简单、快速高效，但也存在一定的限制。
因此，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的测定方法和仪器，以获得准确可靠的测定结果。
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离子选择性电极分类（IUPAC）国际纯化学与应用化学联合会
离子选择性电极(又称膜电极)
原电极（primary electrodes）
晶体膜电极（crystalline membrane electrodes）
均相膜电极（homogeneous membrane electrodes）：氟氟电电极极
非均相膜电极(heterogeneous membrane electrodes)： 氯电极
R F Tlna H g2C l2/H g
0 H g2C l2/H g
C l
电汞位+甘分汞析/K中C最l溶常液 用SCE作参比电 极
仅与内部Cl-活度有关
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第9章 电位分析法
分析化学
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2 银－氯化银电极
组成：
银丝镀AgCl沉淀+KCl溶液
原理中 两支电极与待测溶液组成工作电池
两支电极 指示电极与参比电极
指示电极Indicator electrode
I f (a)
又称工作电极 电位与待测物含量
待测物活度
有确定函数关系
.
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第9章 电位分析法
分析化学
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9.1.3 指示电极与参比电极
…………
电 库 电极 位 仑 导谱 分 分 分分 析 析 析析 法 法 法法
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3
第9章 电位分析法
分析化学
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9.1.2 电位分析法的基本概念
定义：利用电极电位与组分浓度的关系实现定量测量
原理：两支电极与待测溶液组成工作电池（原电池）
1/13/2021 4:40 AM
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第9章 电位分析法
分析化学
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1 甘汞电极：结构组成
电极反应:Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl-
半电池符号: SCE：Hg,Hg2Cl2(s)∣KCl (饱和) 电极电位表达式:
电极反应： AgCl + e - = Ag + Cl-
半电池符号：Ag, AgCl (固) | KCl 电极电位（25℃）：
A g+/A g A 0g+/A gR F TlnaCl
仅与内部Cl-/ Ag+活度有关! 什么时候是工作电极？
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平衡时间长 应用略少
10
第9章 电位分析法
分析化学
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气敏电极（gas sensing electrodes） ：NH3电极；SO2电极
酶电极（enzyme electrodes）
：尿素酶电极
其他电极：细菌电极、生物电极、免疫电极等
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第9章 电位分析法
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9.2.1 氢离子选择性电极(玻璃膜电极Glass electrode)
1 电极构造
球状玻璃膜： SiO2中含Na2O、CaO 厚度约0.1mm
内部溶液：0.1mol/L HCl内参比溶液
内参比电极：Ag-AgCl电极
对H+选择性响应
.
易1/1破3/2碎02!1 4:40 AM13
第9章 电位分析法
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参比电极Reference electrode R const.
电位与待测物含量无关/一定条件下是常数
工作电池 电动势E与待测物含量(活度a)关系
E W -R f( a ) - c o n s t. F ( a )
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第9章 电位分析法
分析化学
9.1.3 指示电极与参比电极
E K RT ln a nF
9.2 离子选择性电极Ion-Selective Electrodes ISE
9.2.1 氢离子选择性电极(玻璃膜电极)
9.3.2 氟离子选择性电极（单晶膜电极）
9.3.3 复合电极
1/13/2021 4:40 AM
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第9章 电位分析法
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常 数 f (a)
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Walther Nernst 1864-1941
工作电池的电动势E仅与待测物质的含量(活度a)有关
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第9章 电位分析法
分析化学
常用参比电极
1 甘汞电极 2 银－氯化银电极
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通过测定电动势，获得待测物质的含量
特点：
（1）准确度较高 （2）灵敏度高，10-4～10-8mol/L （3）选择性好（排除干扰） （4）应用广泛 （5）仪器设备简单，易于实现自动化
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第9章 电位分析法
分析化学
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9.1.3 指示电极与参比电极
第9章 电位分析法
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第9章 电位分析法
9.1 电位分析概述
9.2 常用离子选择性电极
9.3 直接电位法
9.4 电位滴定法 9.5 电分析化学其他方法
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1
1/13/2021 4:40 AM
第9章 电位分析法
分析化学
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非晶体膜电极（crystalline membrane electrodes）
刚性基质电极（rigid matrix electrodes）rodes with a mobile carrier) ： 钙电极
敏化电极（sensitized electrodes）
9.1 电位分析概述
9.1.1 电化学分析的范畴 9.1.2 电位分析法的基本概念 9.1.3 指示电极与参比电极
1/13/2021 4:40 AM
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第9章 电位分析法
分析化学
9.1.1 电化学分析法的范畴
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利用物质的电化电学化性学质分进析行法分析的方法