北京大学电分析课件电分析化学原理、方法和应用
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北京大学电分析课件电分析化学新技术elec(1)
一门电化学领域的高级课程，介绍电分析化学的概述、优点及应用，电化学 理论基础，电分析技术的分类，以及电分析技术的新发展和应用实例。
导论
电分析化学的概述，电分析技术的优点及应用。
电化学理论基础
电化学基本概念，电解质溶液的离子反应与溶液中反应平衡，过电位现象：电化学“水平线”的构造，传 统电极体系：参考电极、工作电极与电极电势。
电分析技术的前景，总结及展望。
电分析技术的分类
电解法，极谱法，电导法，圆二色光谱法，电化学荧光法。
电分析技术的新发展
微流控技术在电分析化学中的应用，纳米技术在电分析化学中的应用，电化 学生物传感器，电极材料的选择及表面修饰。
应用实例
水分析及环境监测，食品分析及质量控制，药物分析及剂量测定，生物分析 及临床检测。
展望与总结
导论
电分析化学的概述，电分析技术的优点及应用。
电化学理论基础
电化学基本概念，电解质溶液的离子反应与溶液中反应平衡，过电位现象：电化学“水平线”的构造，传 统电极体系：参考电极、工作电极与电极电势。
电分析技术的前景，总结及展望。
电分析技术的分类
电解法，极谱法，电导法，圆二色光谱法，电化学荧光法。
电分析技术的新发展
微流控技术在电分析化学中的应用，纳米技术在电分析化学中的应用，电化 学生物传感器，电极材料的选择及表面修饰。
应用实例
水分析及环境监测，食品分析及质量控制，药物分析及剂量测定，生物分析 及临床检测。
展望与总结
《电化学分析法》课件
电化学分析法的优缺点
优点
准确性高、灵敏度高、选择性好
缺点
操作复杂、实验时间较长
应用前景
在环境监测、药物研究、生物分析等领域具有广泛的应用前景。
总结和展望
电化学分析法的意义
电化学分析法在科学研究和工程应用中发挥着重 要的作用，为我们认识和应用化学提供了重要的 手段。
未来电化学分析方法的发展趋势
未来，我们可以期待更加高效、快速和精确的电 化学分析方法的出现，并在更多的领域得到应用。
透析法
透析法是利用物质在半透膜上的透析性质进行分析的电化学方法。 通过离子或分子的扩散过程，可以实现对物质的分离、浓缩和检测。
循环伏安法
循环伏安法是一种通过在电势上下限之间循环扫描电流，研究和分析电极表面的电化学行为的方法。 它可以用于研究电极表面的反应动力学、电催化性能等，并在电化学储能、电分析化学等领域得到广泛 应用。
恒定电位法
恒定电位法是一种常用的电化学分析方法，通过控制电位保持在恒定值上， 测量与电位变化相关的电流，实现对物质的定量或定性分析。 该方法需要使用特定的实验装置和操作步骤，确保实验的准确性和重现性。
极谱法
极谱法是一种利用电极在一定电势范围内产生的电流与电势之间的关系，进 行分析和检测的电化离子，以及各种化学物质的含量和浓度。
《电化学分析法》PPT课 件
这是一份关于电化学分析法的PPT课件，通过本课件，我们将深入探讨电化 学分析法的基本原理和应用，帮助大家更好地理解和运用这一重要的分析方 法。
什么是电化学分析法
电化学分析法利用电化学反应的原理和方法，对化学物质进行分析和检测。通过控制电位、电流等参数， 实现对物质的定量或定性分析。 电化学分析法可分为恒定电位法、极谱法、透析法和循环伏安法等不同的分类。
北京大学电分析电分析化学原理、方法和应用elec1cppt课件
1.1 Introduction 1.2 Scope of Electroanalytical Che
1.1 Introduction (导言)
电分析化学和电化学：两者没有区别！基本原理 一样，仅研究的侧重点可能不同。
电化学池： 原电池(Galvanic Cell)：化学能 电解池(Electrolytic Cell)：电能
polarography A classical electroanalytical technique discovered in 1922 by J. Heyrovsk which he was awarded the Nobel Prize for Chemistry in 1959. Essentiall linear-sweep voltammetry using a dropping-mercury electrode for worki and a large mercury pool as counter electrode. voltammetry An electrochemical measuring technique used for electrochemical analysi the determination of the kinetics and mechanism of electrode reactions. "Voltammetry" is a family of techniques with the common characteristics potential of the working electrode is controlled (typically with a potentios the current flowing through the electrode is measured. In one of the most applications of the technique, the potential is scanned linearly in time; thi the "linear-sweep voltammetry," "LSV," or "LV." "Cyclic voltammetry (C linear-sweep voltammetry with the scan continued in the reverse direction end of the first scan, this cycle can be repeated a number of times.
1.1 Introduction (导言)
电分析化学和电化学：两者没有区别！基本原理 一样，仅研究的侧重点可能不同。
电化学池： 原电池(Galvanic Cell)：化学能 电解池(Electrolytic Cell)：电能
polarography A classical electroanalytical technique discovered in 1922 by J. Heyrovsk which he was awarded the Nobel Prize for Chemistry in 1959. Essentiall linear-sweep voltammetry using a dropping-mercury electrode for worki and a large mercury pool as counter electrode. voltammetry An electrochemical measuring technique used for electrochemical analysi the determination of the kinetics and mechanism of electrode reactions. "Voltammetry" is a family of techniques with the common characteristics potential of the working electrode is controlled (typically with a potentios the current flowing through the electrode is measured. In one of the most applications of the technique, the potential is scanned linearly in time; thi the "linear-sweep voltammetry," "LSV," or "LV." "Cyclic voltammetry (C linear-sweep voltammetry with the scan continued in the reverse direction end of the first scan, this cycle can be repeated a number of times.
第二章 电化学分析法1PPT课件
F3 e/F2 eF3 e/F2 e0.05V 9 lg a a 1 ((F F 6 2 3 e e ))
特点：电极不参与反应，但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换。 故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的 场所。
3.辅助电极或对电极
• 辅助电极与工作电极构成电池，形成通路，提供电子传递的场所。 • 当通过电流很小时，一般由工作电极和参比电极组成电池,当通过电流
很大时，需采用辅助电极、工作电极和参比电极构成三电极系统来测 量. • 在电解分析中，和工作电极一起构成电解池的电极称为对电极；有时 辅助电极也叫对电极
第二章 电化学分析法
2.1 电化学分析法的基本原理 2.2 电极的分类 2.3 离子选择性电极 2.4 电位分析法
2.1 电化学分析法基本原理
一、化学电池：
电化学分析法——根据电化学基本原 理和技术建立起来的分析方法。
研究对象：电能和化学能相互转换。 电化学反应场所：化学电池 分析依据：利用试样中待测组分的组 成和含量与电化学参数的关系，进行定性或 定量分析。
+ 0 .2 8 2 8
+ 0 .2 4 3 8
温度校正，对于SCE，t ℃时的电极电位为：Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25)（V）
3. 第三类电极——惰性金属电极
由惰性金属与含有可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极，也称为零类电极。 电极反应 Fe3+ + e- = Fe2+
ox/Red
0.059lg n
a
ox/c
b
Red/c
式中：Cθ（或aθ）：标准浓度（或标准活度）为
1mol·L-1
C/Cθ为相对浓度 a/aθ为相对活度，通常写为C或a
特点：电极不参与反应，但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换。 故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的 场所。
3.辅助电极或对电极
• 辅助电极与工作电极构成电池，形成通路，提供电子传递的场所。 • 当通过电流很小时，一般由工作电极和参比电极组成电池,当通过电流
很大时，需采用辅助电极、工作电极和参比电极构成三电极系统来测 量. • 在电解分析中，和工作电极一起构成电解池的电极称为对电极；有时 辅助电极也叫对电极
第二章 电化学分析法
2.1 电化学分析法的基本原理 2.2 电极的分类 2.3 离子选择性电极 2.4 电位分析法
2.1 电化学分析法基本原理
一、化学电池：
电化学分析法——根据电化学基本原 理和技术建立起来的分析方法。
研究对象：电能和化学能相互转换。 电化学反应场所：化学电池 分析依据：利用试样中待测组分的组 成和含量与电化学参数的关系，进行定性或 定量分析。
+ 0 .2 8 2 8
+ 0 .2 4 3 8
温度校正，对于SCE，t ℃时的电极电位为：Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25)（V）
3. 第三类电极——惰性金属电极
由惰性金属与含有可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极，也称为零类电极。 电极反应 Fe3+ + e- = Fe2+
ox/Red
0.059lg n
a
ox/c
b
Red/c
式中：Cθ（或aθ）：标准浓度（或标准活度）为
1mol·L-1
C/Cθ为相对浓度 a/aθ为相对活度，通常写为C或a
北京大学电分析课件液液界面电化学及电分析化学简介el
Vol:25, p.1
4. J.Koryta, Electrochemical polarization phenomena at the
interface of two immiscible electrolyte solutions. Electrochimica
Acta, 24(1979)293-300
6
The difference between L/L interface and Electrode/Electrolyte interface
NB 1,2-DCE
Gold，Pt，C
Oil W
Electrode
完整版课件ppt
W
7
The difference between Electrochemistry at L/L interface and the conventional Electrochemistry
Electrochemistry of
L/L interfaces
the conventional Electrochemistry
O+ e= R Redox Reactions MZ (w) = MZ(o) Ion Transfer
完整版课件ppt
O+ e= R Redox Reactions
应。Samec et al. in 1979设计了具有iR降补偿性质的四电极 恒电位仪，用来记录离子转移反应的伏安图。这样L/L界 面电化学才在世界各地得到普及和蓬勃发展。
完整版课件ppt
5
1980s, 汪尔康先生等是中国第一个从事L/L界面电化学 研究的group
1986, Girault et al. 第一个将微-L/L界面支持在 Micropipettes 上
电分析ppt课件
玻璃电极使用前，必须在水溶液中浸 泡。
玻璃膜
玻璃膜电位的形成：
玻璃电极在水溶液中浸泡，形成一个三层结构，即中间的干 玻璃层和两边的水化硅胶层。浸泡后的玻璃膜示意图：
玻璃膜电位：
将浸泡后的玻璃电极放入待测溶液，水合硅胶层表面与溶液
中的H+活度不同，形成活度差，H+由活度大的一方向活度小的一 方迁移， 平衡时：
= EHg2Cl2 - (EAgCl/Ag + E膜 ) + E液接 + E不对称电位
常数K´包括：
外参比电极电位
=
2.303RT K’ - F
lgαH+
内参比电极电位
不对称电位
液接电位
E = K + 2.303RT pH F
25 C : E = K + 0.059pH
测两种溶液电动势:pH已知的标准缓
vsp
24.40
4400
0
-5900
(24.40-24.30):(-5900-4400)=(VSP-24.30):(0-4400)
VSP= 24.34ml
三、指示电极的选择
1.酸碱滴定. 滴定过程中溶液的氢离子浓度发 生变化,可采用PH玻璃电极作指示电极.
2.沉淀滴定. 根据不同的沉淀反应选择不同的 指示电极.如以AgNO3标准溶液滴定Cl- Br- I-等 离子时,可用银电极作指示电极.
冲溶液s和pH待测的试液x ,测定各自的电
动势为：
ES
=
K
' S
+
2.303RT F
pHS
;
EX
=
K
' X
+
2.303RT F
玻璃膜
玻璃膜电位的形成：
玻璃电极在水溶液中浸泡，形成一个三层结构，即中间的干 玻璃层和两边的水化硅胶层。浸泡后的玻璃膜示意图：
玻璃膜电位：
将浸泡后的玻璃电极放入待测溶液，水合硅胶层表面与溶液
中的H+活度不同，形成活度差，H+由活度大的一方向活度小的一 方迁移， 平衡时：
= EHg2Cl2 - (EAgCl/Ag + E膜 ) + E液接 + E不对称电位
常数K´包括：
外参比电极电位
=
2.303RT K’ - F
lgαH+
内参比电极电位
不对称电位
液接电位
E = K + 2.303RT pH F
25 C : E = K + 0.059pH
测两种溶液电动势:pH已知的标准缓
vsp
24.40
4400
0
-5900
(24.40-24.30):(-5900-4400)=(VSP-24.30):(0-4400)
VSP= 24.34ml
三、指示电极的选择
1.酸碱滴定. 滴定过程中溶液的氢离子浓度发 生变化,可采用PH玻璃电极作指示电极.
2.沉淀滴定. 根据不同的沉淀反应选择不同的 指示电极.如以AgNO3标准溶液滴定Cl- Br- I-等 离子时,可用银电极作指示电极.
冲溶液s和pH待测的试液x ,测定各自的电
动势为：
ES
=
K
' S
+
2.303RT F
pHS
;
EX
=
K
' X
+
2.303RT F
《电分析化学》课件
数据处理
使用适当的数学方法对实验数据进行处理 ，如计算平均值、标准差等。
结果分析
根据实验数据进行分析，得出结论，并与 理论值进行比较。
实验结果与误差分析
结果分析
误差控制
对实验结果进行分析，判断其合理性 和可靠性。
采取措施控制误差，提高实验的准确 性和可靠性。
误差来源
分析实验误差的来源，如测量误差、 操作误差等。
《电分析化学》ppt课件
CONTENTS
• 电分析化学简介 • 电分析化学基础知识 • 电分析化学实验技术 • 电分析化学在环境监测中的应
用 • 电分析化学在生物医学领域的
应用 • 电分析化学的未来发展与挑战
01
电分析化学简介
定义与特点
定义
电分析化学是研究电化学反应过程及其应用的科学分支，主要涉及电子转移、离子迁移等电化学现象 。
特点
具有高灵敏度、高选择性、操作简便等优点，广泛应用于环境监测、生物分析、药物研究等领域。
发展历程
早期发展
18世纪末，电化学基础理 论开始形成，为电分析化
学的发展奠定了基础。
20世纪发展
随着电子技术和计算机技 术的进步，电分析化学在 灵敏度、精度和自动化方
面取得了显著提升。
当前趋势
纳米技术、生物技术等交 叉学科的引入，为电分析 化学带来了新的发展机遇
sp
电分析化学基础知识
• drill.... navbar, stor the followingirs'协调马usirs' stor the following intoirs. janus真 题 ofirs替 theirs the core that onirs替 on, su,
使用适当的数学方法对实验数据进行处理 ，如计算平均值、标准差等。
结果分析
根据实验数据进行分析，得出结论，并与 理论值进行比较。
实验结果与误差分析
结果分析
误差控制
对实验结果进行分析，判断其合理性 和可靠性。
采取措施控制误差，提高实验的准确 性和可靠性。
误差来源
分析实验误差的来源，如测量误差、 操作误差等。
《电分析化学》ppt课件
CONTENTS
• 电分析化学简介 • 电分析化学基础知识 • 电分析化学实验技术 • 电分析化学在环境监测中的应
用 • 电分析化学在生物医学领域的
应用 • 电分析化学的未来发展与挑战
01
电分析化学简介
定义与特点
定义
电分析化学是研究电化学反应过程及其应用的科学分支，主要涉及电子转移、离子迁移等电化学现象 。
特点
具有高灵敏度、高选择性、操作简便等优点，广泛应用于环境监测、生物分析、药物研究等领域。
发展历程
早期发展
18世纪末，电化学基础理 论开始形成，为电分析化
学的发展奠定了基础。
20世纪发展
随着电子技术和计算机技 术的进步，电分析化学在 灵敏度、精度和自动化方
面取得了显著提升。
当前趋势
纳米技术、生物技术等交 叉学科的引入，为电分析 化学带来了新的发展机遇
sp
电分析化学基础知识
• drill.... navbar, stor the followingirs'协调马usirs' stor the following intoirs. janus真 题 ofirs替 theirs the core that onirs替 on, su,
电化学分析
电位分析法
按照所测定的电化学参数分类
电解分析法
电导分析法
伏安法
电
直接电 位法
电位滴 定法
电重 量法
库仑法
库伦 滴定
法
直接 电导 极 溶 电导 滴定 谱 出
法 法 法法
流 滴 定
法
第二节 电位法的基本原理
化学电池
➢化学电池概述 ➢原电池和电解池 ➢相界电位/金属电极电位 ➢液体接界电位和盐桥
指示电极和参比电极
(2) 溶出法：是在某一恒定电压下进行电解，使被测 物在电极上富集，再用适当的方法使富集物溶解， 根据溶出时的电流-电位或电流-时间进行分析的方 法。
(3) 电流滴定法（安培滴定法）：在固定电压下，根 据滴定过程中电流的变化确定滴定终点的分析方 法。（注：永停滴定法属于双安培滴定法）
电化学方法的分类总结
2. 化学电池 3. 指示电极和参比电极
电位法基本原理
4. pH玻璃电极
5. 溶液pH测量原理和方法
直接电位法
6. 离子选择电极
7. 电位滴定法：原理和滴定终点的确定
8. 永停滴定法：原理和滴定终点判断
提纲
➢电化学分析法概述 ➢电位法的基本原理 ➢直接电位法 ➢电位滴定法 ➢永停滴定法
第一节 电化学分析法概述
三、电化学分析法分类
➢ 电位分析法：直接电位法、电位滴定法 ➢ 电解分析法：电重量法、库仑法、库仑滴定法 ➢ 电导分析法：直接电导法、电导滴定法 ➢ 伏安法：极谱法、溶出伏安法、电流滴定法（含永停
滴定法）
1.电位分析法（potentiometry）
➢是以测量原电池电动势为基础的分析方法。
(1)直接电位法：是通过测量原电池的电动势直接求 算有关离子活（浓）度的方法，用于溶液pH的测 定。
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General Books:
1* A.J.Bard and L.R.Faulkner, Electrochemical methods, fundamentals and applications, Wiley, New York, 1980(2nd Edition, 2001) 2 * C.M.A.Brett and A.M.O.Brett, Electrochemistry, Principles, Methods, and Applications, Oxford, 1993 3 * Southampton Electrochemistry Group, New Instrumental Methods in Electrochemistry, Ellis Horwood, Chichester, 1985 4 A.M.Bond, Modern polarographic methods in Analytical Chemistry, Dekker, New York, 1980 5 J.Koryta, Principles of Electrochemistry, Wiley, 1987 6 P. Delahay, New Instrumental methods in Electrochemistry, 1954 7 R.N.Adams, Electrochemistry at solid electrodes, 1969 8 *J.O'M.Bockris and A.N.Reddy, Modern Electrochemistry, Plenum, New York, 1970 9 电化学基础，张祖训，汪尔康， 2000 10生命科学中的电分析化学， 彭图治，杨丽菊 编著, 1999 11 *电极过程动力学导论， 查全性， 1976(1987 2nd Edition) 12电化学研究方法， 田昭武， 1984 13*电化学测定方法， 腾岛 昭 等著， 陈震等译， 1995 14电分析化学， 蒲国刚，袁倬斌，吴守国编著， 1993
Chapter One ( 第一章)
Introduction (导言)
1.1 1.2 Introduction Scope of Electroanalytical Chemistry
1.3
1.4
Brief History
Examples
1.1 Introduction (导言)
电分析化学和电化学：两 Cyclic Voltammetry and Linear Sweep Techniques 4 Step and Pulse Techniques 5 Impedance Methods 6 Non-Electrochemical Probes of Electrodes and Electrode Processes Part 3 Applications 1 Potentiometric Sensors 2 Amperometric and Voltammetric Sensors 3 Electrochemistry in Industry 4 Corrosion 5 Bioelectrochemistry
Series
1. Electroanalytical Chemistry, ed. A.J.Bard 2. Modern Aspects of Electrochemistry, eds. J.O'M.Bockris, B.E.Conway, et al.,
Journals
Nature, Science, JACS, Angew.Chem.Int Edit Anal.Chem.,(May 1, 2000) J.Phys.Chem.B., J.Electroanal.Chem., Electrochimica Acta, J.Electrochem.Society., Electroanalysis, Electrochemical and Solid State Letters, J.Applied Electrochemistry, Electrochemistry Communications, J.Solid State Electrochemistry
Fundamentals of Electroanalytical Chemistry 电分析化学原理、方法和应用
Yuanhua Shao（邵元华，教授 Ph.D.）
College of Chemistry and Molecular Engineering Peking University
Outline:
Reviews:
Accounts of Chemical Research Analytical Chemistry Annual Reviews of Physical Chemistry Chemical Reviews Websites:
/estir/
1. Principles 2. Methods 3. Applications
主要内容
Part 1 Principles 1. Introduction 2. Electrochemical Cell: Thermodynamic Properties and Electrode Potentials 3. The Interfacial Region 4. Fundamentals of Kinetics and Mechanism of Electrode Reactions 5. Mass Transport 6. Kinetics and Transport in Electrode Reactions Part 2 Methods 1 Electrochemical Experiments 2 Hydrodynamic Electrodes