伏安极谱仪
实验二次导数镉
实验三十一二次导数单扫伏安法测定水中的镉一、实验目的1．熟悉控制汞滴极谱（伏安）法的基本原理和特点2．掌握JP—303型极谱仪的基本使用方法二、仪器介绍JP—303型极谱分析仪，采用进口的数字和模拟集成电路芯片，模／数和数／模转换为12位（精度达1／4096），因此有很高的可靠性、稳定性、重现性和准确度。
仪器采用彩色薄膜功能键和CRT显示器实现全汉字的人机对话，通过屏幕菜单和提示行指导使用者进行操作。
仪器的各种方法、参数，全部由微机设定、控制并存储起来。
在测试过程中实时显示极谱曲线和进行各种数据处理和统计学误差处理。
因此JP－303型极谱分析仪，是一种使用灵活、操作简便的傻瓜式自动测量仪器。
方法原理见《仪器分析实验》p112。
三、器和试剂1．JP—303型极谱分析仪2．镉离子标准溶液：100μg/mL3．盐酸溶液：6mol/L四、实验步骤1．标准溶液系列的配置准确移取100μg/mL的镉离子标准溶液0.25mL、0.50mL、0.75mL、1.00mL于一系列25mL的容量瓶中，再分别加入6mol/mL的盐酸5.0mL。
用蒸溜水稀释至刻度，摇匀。
2．样品溶液的制备取水样5.0mL，置于25mL容量瓶中，加入6mol/L的盐酸5.0mL，用蒸溜水稀释至刻度，摇匀。
3．测量手续（1）打开303极谱仪的电源。
屏幕显示清晰后，输入当天的日期：××.××.××，按【INT】键。
（2）屏幕显示“运行方式”菜单后，选取“使用当前方法”项，按【YES】键。
屏幕将显示“线性扫描极谱法”的方法参数菜单：导数（0～2）2量程（10e nA，e=1～4）3扫描次数（1～8）4扫描速率（50～1000mV/s）500起始电位（-4000～4000mV）-300终止电位（-4000～4000mV）-1000静止时间（0～999s）5如果显示的参数不符合，请按提示修改。
循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程
实验三十四循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程一、实验目的见《仪器分析实验》p123二、方法原理见《仪器分析实验》p123。
三、仪器和试剂1．JP—303型极谱分析仪2．铁氰化钾标准溶液：5.0×10-2mol/L3．氯化钾溶液：1.0mol/L四、实验步骤1．铁氰化钾试液的配置准确移取1.0mL5.0×10-2mol/L的铁氰化钾标准溶液于10mL的小烧杯中，加入1.0 mol/L 的氯化钾溶液5.0mL，再加蒸溜水4.0mL。
2．测量手续（1）打开303极谱仪的电源。
屏幕显示清晰后，输入当天的日期：××.××.××，按【INT】键。
（2）屏幕显示“运行方式”菜单后，选取“使用当前方法”项，按【YES】键。
屏幕将显示“线性循环伏安法”的方法参数菜单：导数（0～2）0量程（10e nA，e=1～4） 4扫描次数（1～8） 4扫描速率（50～1000mV/s）50起始电位（-4000～4000mV）-100终止电位（-4000～4000mV）600静止时间（0～999s）0如果显示的参数不符合，请按提示修改。
（3）测量铁氰化钾试液在教师指导下，置电极系统于10mL小烧杯的铁氰化钾试液里。
按【运行】键，运行自动完成后，“波高基准”项闪烁，用∧∨键确定“前谷”方法处理图谱，按【YES】键。
请记录波峰电位和波峰电流数据。
按两次【退回】键，再按【方法】键，选取“使用当前方法”项，按【YES】键，显示“线性循环伏安法”的方法参数菜单。
修改扫描速率为100mV，按【ENT】键。
再按【运行】键，照上述的过程一样进行测量。
直至完成扫描速率为50、100、150、200、250mV/s的测量。
上述的循环伏安图打印样本见附图。
五、结果处理见《仪器分析实验》p127五的1、3、5题。
六、问题讨论见《仪器分析实验》p128六的2题。
伏安分析法PPT课件
Voltammetry
基本要求：
❖ 理解极谱分析法的基本原理； ❖ 掌握极谱定量依据-扩散电流方程式； ❖ 理解极谱干扰电流及其消除方法； ❖ 掌握半波电位及其极谱波方程式； ❖ 了解新极谱法的原理和应用。
第一节 极谱分析原理与过程 第二节 极谱定性定量分析方法与应用 第三节 现代极谱分析技术 第四节 溶出伏安分析原理与技术
第一节 极谱分析原理与过程
伏安法：是一种特殊的电解方法。以小 面积、易极化的电极作工作电极，以大 面积、不易极化的电极为参比电极组成 电解池，电解被分析物质的稀溶液，由 所测得的电流－电压特性曲线来进行定 性和定量分析的方法。
用滴汞电极为指示电极进行电解，以测定电解过 程中的电流～电压曲线（伏安曲线）为基础的一 类分析方法叫极谱分析法。
定义：
伏安法和极谱法是一种特殊的电解方法。以小面积、易极化 的电极作工作电极，以大面积、不易极化的电极为参比电极组 成电解池，电解被分析物质的稀溶液，由所测得的电流－电压 特性曲线来进行定性和定量分析的方法。当以滴汞电极作工作 电极时的伏安法，称为极谱法，它是伏安法的特例。
伏安法-电位分析-电解分析区别：
❖ ②B.Kucéra 1903年 利用汞滴重量测量不同电压下汞的表面张力、得毛 细管曲线，发现曲线上有几次极大现象
❖ ③*J.Heyrovóky（海洛夫斯基） 1922年 电流—电压曲线创建极谱学，解释次极大现象是由 于波电空位气→中定O2性造分成析的，发现浓差极化→定量分析/半
❖ ④海洛夫斯基+志方益三 1925 自动照相记录极谱仪，记录Cu, Zn,Cd.
Pan ❖ 单扫描极谱法 1948 A.Sevčik ❖ 方波极谱 1952 C.Barker&I.L.Jenki ❖ 脉冲与微分极谱 1960 E.P.Parry and
第5章伏安分析法
二、电解池的伏安行为
当外加电压达到Ｃd2+的电解 还原电压时，电解池内会发生 氧化还原反应。
阴极：Cd2+ + 2e Cd
阳极：
2OH- －2e
H2O + 1/2 O2
U外 ∝ i
U外- Ud= iR
(Cd2+)
二、电解池的伏安行为
浓差极化：由于电解过程中电极表面离子浓度与 溶液本体浓度不同而使电极电位偏离平衡电位的 现象。
，当外加电压未达分解电压时 所观察到的微小电流。
产生原因： a.由于溶液中存在微量易在滴 汞电极上还原的杂质所致． b.电容电流（由于对滴汞电极 和待测液的界面双电层充电形 成的，故又称充电电流） 消除方法：
0.0120 39.55.00
99.0 (25.0 5.00) 25.039.5
0.00120mol / L
§5-４ 定性分析依据
半波电位(E1/2)： 是当电流等于平均 极限扩散电流的一 半时对应的电位。 它不随被还原离子 的浓度不同而改变 ，故用半波电位来 作为定性分析的依 据。
§5-5干扰电流及其消除方法 1.残余电流：在极谱分析时
（４）电解液组成的影响
§5-３极谱定量分析方法
1.极谱定量方法一般有3种：
（1）直接比较法：在相同实验条件下，分别
测浓度为Cs的标准液及未知液的极谱波的波
高hs及hx。
Cx
hx hs
cs
从而求出未知液的浓度
同一条件指两个溶液的底液组成、温度、
毛细管、汞柱高度等保持一致。
（2）标准曲线法：配制一系列含有不同浓度的待测离 子的标准溶液，在相同的实验条件下作各个溶液的 极谱波，求出各溶液的扩散电流
阳极溶出伏安法同时测定锌电解液中微量镉和铅
作者简介 ： 燕风 ， 士研究生 。 王 硕
１ 实验 部 分
１ １ 仪 器 与 试 剂 ．
７７ ９ Ｖ型多 功 能 伏 安 极 谱 仪 （ 士万 通 公 司 ） 瑞 ，
间 ５ ｓ脉 冲振 幅 ５ Ｖ， ， ０ ｍ 扫描速 率 ２ ／ 。 ５ｍ ｓ
１ ３ 实 验 步 骤 ．
底 液 进行测 定 ， 结果 表 明底 液 酸 度 的增 加 使 Ｐ “ 的 ｂ 极谱 峰 电流 急 剧 上 升 ， 峰 位 发 生 漂 移 ； 对 Ｃ “ 且 而 ｄ 的极 谱峰 电流 影 响 并 不 十分 显 著 。但 当 Ｐ “ 的极 ｂ 谱峰 电流 太高 ， 标 准加 入法 时 ， 升 的 电流 与加 标 做 上
Hale Waihona Puke 除 氢波 、 波和 汞所 产 生 的背 景 电流 对 溶 出 信 号 的 氧
干 扰 的功能 ， 品 中 的共 存 元 素 在 一 定 范 围 内不 会 样
－
８ － ．０ － ０ － ．０ － ．０ － ．Ｏ ＿ ．Ｏ ００ ０７ ０６ ０５ ０４ ０３ ０２
Ｕ／ Ｖ
－ ００ － ．０ － ．０ － ．０－ ．０ － ．０ － ．０ ８ ． ０７ ０６ ０５ ０４ ０３ ０２
湿法 炼锌 过程 中 ， 电解 液 中微 量 镉 和 铅会 影 锌
响 电解 锌 的质 量 ¨ 因 此 ， 锌 电 积 之前 ， ， 在 必须 测 定
方 法 ， 不仅 可 以 消 除 背 景 的影 响 ， 时 测 定 多 种 同 金属 ， 而且具 有 操作 简便 、 结果 快 速准 确 的特点 。本
循环伏安法判断铁氰化钾K3Fe（CN）6的电极反应过程
循环伏安法判断铁氰化钾K3Fe（CN）6的电极反应过程循环伏安法判断铁氰化钾K3Fe(CN)6的电极反应过程⼀、实验⽬的1. 掌握⽤循环伏安法判断电极反应过程的可逆性2. 学会使⽤伏安极谱仪3. 学会测量峰电流和峰电位⼆、实验原理循环伏安法是⽤途最⼴泛的研究电活性物质的电化学分析⽅法，在电化学、⽆机化学、有机化学、⽣物化学等领域得到了⼴泛的应⽤。
由于它能在很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原⾏为，因此电化学研究中常常⾸先进⾏的是循环伏安⾏为研究。
循环伏安是在⼯作电极上施加⼀个线性变化的循环电压，记录⼯作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进⾏分析。
由于施加的电压为三⾓波，这种⽅法也称为三⾓波线性扫描极谱法。
典型的循环伏安图如图所⽰：选择施加在a点的起始电位E i，然后沿负的电位即正向扫描，当电位负到能够将Ox还原时，在⼯作电极上发⽣还原反应：Ox + Ze = Red，阴极电流迅速增加（b-d），电流在d点达到最⾼峰，此后由于电极附近溶液中的Ox转变为Red⽽耗尽，电流迅速衰减（d-e）；在f点电压沿正的⽅向扫描，当电位正到能够将Red氧化时，在⼯作电极表⾯聚集的Red将发⽣氧化反应：Red = Ox + Ze，阳极电流迅速增加（i-j），电流在j点达到最⾼峰，此后由于电极附近溶液中的Red转变为Ox⽽耗尽，电流迅速衰减（j-k）；当电压达到a点的起始电位E i时便完成了⼀个循环。
循环伏安图的⼏个重要参数为：阳极峰电流（i pa）、阴极峰电流（i pc）、阳极峰电位（E pa）、阴极峰电位（E pc）。
对于可逆反应，阴阳极峰电位的差值，即△E=E pa－E pc ≈56 mV/Z，峰电位与扫描速度⽆关。
⽽峰电流i p＝2.69×105n3/2AD1/2V1/2C，i p为峰电流（A），n为电⼦转移数，A 为电极⾯积（cm2），D为扩散系数（cm2/s），V为扫描速度（V/s），C为浓度（mol/L）。
伏安分析2
0 . 763 V 2 Zn , Zn
氢波消除 方法
中性或碱性溶 液中测定
2 叠波
1/ 2 1/ 2( X) 1/ 2( Y) 0.2V
X和Y的极谱波相 互重叠，产生干扰
消除方 法 利用化学反应改变X或 Y的存在形式
3 前波
A 干扰组分
2. 极谱滴定曲线与电位选择
滴定终点前后扩散电流变化分别由试样和滴定剂提 供，故选择不同的电压扫描范围，可获得不同形状的 滴定曲线，如下图所示。 图(b)中，选择 电压在A点，滴定 终点后，过量的 滴定剂不产生扩 散电流，故滴定 曲线变平，而图 (c)中则在滴定终 点后，随滴定剂 的加入，扩散电 流增加。
§5-3 极谱波方程式和半波电位
• 电极上进行的氧化还原反应与在溶液中进行的不一样，它 是在电极与溶液界面上进行的非均相反应。它包括一系列 连续的步骤： • 1、传质过程：电活性物质由溶液中向电极界面的传递以 补充电极反应的消耗。 • 2、前转化过程：电活性物质在界面双电层中吸附并转化 为适合于交换电子的形式（如去水化） • 3、电化学反应：电活性物质与电极之间的电子转移过程。 • 4、后转化过程：电化学反应产物在电极界面的化学转化 或解吸。 • 5、
3. 极谱滴定曲线类型
电位变化范围A-B
（1）测定物质X发生电极反应，滴定 剂T不发生电极反应，图（a） （2）测定物质X与滴定剂T都发生电 极反应，图（b）
（3）滴定剂T发生电极反应，测定物 质X不发生电极反应，图（c）
（4）测定物质X不发生电极反应，滴 定剂T发生氧化反应，图（d）
经典直流极谱法的应用
(1) 电解电流
产生原因 溶剂或试剂中的微量杂质、溶解 氧在滴汞电极上发生还原反应。
2 循环伏安法研究电极过程的可逆性
循环伏安法研究电极过程的可逆性 一．实验目的1. 掌握用循环伏安法判断电极过程可逆性的实验方法。
2. 学会测量峰电流和峰电位。
二．实验原理循环伏安法与单扫描极谱法相似。
在电极上施加线性扫描电压，当到达某设定的终止电压后，再反向回扫至某设定的起始电压。
若溶液中存在氧化态O ，电极上将发生还原反应：O ne R +=，反向回扫时，电极上生成的还原态R 将发生氧化反应：R ne O -=。
从循环伏安图可确定氧化峰峰电流i pa 和还原峰峰电流i pc 、氧化峰峰电位E pa 和还原峰峰电位值E pc 。
对于可逆体系，循环伏安图的上下两条曲线是对称的，氧化峰峰电流和还原峰峰电流之比：1pa pci i ≈，氧化峰峰电位与还原峰峰电位之差：0.058()p pa pc E E E V n∆=-≈ 因此，由上述两式可判断电极过程的可逆性。
三．仪器及试剂1.仪器：LK98B Ⅱ型新型极谱仪或CHI660C 电化学工作站；三电极体系：玻碳电极、铂丝电极和饱和甘汞电极(或银氯化银参比电极)。
2.试剂：K 3Fe(CN)6 溶液：1.0×10-3 mol·L 1K 3Fe(CN)6 ＋0.10 mol·L 1NaCl 。
四．实验步骤 1. 玻碳电极的预处理玻碳电极分别用0.3和0.05 µm 的三氧化二铝粉在抛光布上将电极表面抛光，然后依次在无水乙醇和蒸馏水中各超声洗涤2 min 。
2. K 3Fe(CN)6 溶液的循环伏安图 取5 mL1.0 ⨯ 10-3 mol·L 1K 3Fe(CN)6 溶液于10.00 mL 小烧杯中(或电解池中)，插入玻碳电极、铂丝电极和饱和甘汞电极。
以扫描速率0.1 V·s 1，从 0.20 ～＋0.60V 扫描，测定并记录i pa ，i pc和E pa ，E pc 的值。
3. 不同扫描速度下的K 3Fe(CN)6 溶液的循环伏安图改变扫描速率：0.1、0.15、0.2、0.3和0.4 V·s 1，其它同操作步骤2，测量K 3Fe(CN)6在各个循环伏安图的i pa 和i pc 。
分析化学4.1.3 电化学分析法概述1
3. 极谱仪
以滴汞电极为电极的一种特殊伏安分析仪器。 基本原理：在溶液保持静止的情况下，电极上发 生快速的电解反应而在电极附近的溶液层形成浓差极 化现象，根据由此而形成的电压-电流曲线（即伏安曲 线），通过半波电位进行定性，由极限扩散电流进行 定量。
极谱仪在早期有较多应 用，目前已很少使用。
4. 交流示波极谱仪
在恒电流下，电解产生的滴定 剂与被测物作用，根据滴定终点时 消耗的电荷量确定待测物含量的方 法。
3. 极谱法与伏安分析
伏安分析：通过测定特殊条件下的电 流-电压曲线来分析电解质的组成和含量的 一类分析方法的总称。
极谱法：使用滴汞电极的一种特殊的 伏安分析法。
4. 电导分析法
溶液的电导与它所含电解质的浓 度有关，通过测量分析溶液的电导来 确定待测物含量的方法。高纯水质测 定，弱酸测定。
该方法的灵敏度很高，可测出10-8 ～10-9 mol·L-1 的金属离子。
６. 电导仪
电导仪是基于电学中的惠斯登电桥原理设计的测 量溶液电导（电阻的倒数）的装置。用两支Pt电极作 为工作电极，通常由两小块Pt片面对面固定在玻璃杆 上构成。
７. 电化学工作站
电化学工作站，是目前应用较为广泛的电化学实 验装置。将恒电位仪和相应的控制软件结合，功能强 大且全面，能完成开路电位监测、恒电位（流）极化、 动电位（流）扫描、循环伏安、恒电位（流）方波等 多项测试功能，而应用于各类电化学分析及教学领域。
电位分析装置
2. 微库仑仪
微库仑仪是根据电解原理和法拉第电解定律而设 计的一种动态的电解平衡装置。在工作时，随着试样 的加入而自动电解产生滴定剂，与待测物作用并自动 累积电解反应消耗的电量，然后根据消耗的电量计算 待测物的质量。
第十章 极谱和伏安分析法
第十章极谱和伏安分析法1、极谱法和电解法有哪些方面的差异？答：极谱过程是一特殊的电解过程，主要表现在电极和电解条件的特殊性。
①电极：一个电极是极化电极，另一个是去极化电极；②电解：被分析物质的浓度一般较小，电流很小，且只是扩散电流与被测物浓度有定量关系，必须消除迁移电流和对流电流。
2、直流极谱波呈台阶锯齿形的原因是什么？答：据尤考维奇公式，扩散电流随时间t1/6增加，是扩散层厚度和滴汞面积随时间变化的总结果。
在每一滴汞生长最初时刻电流迅速增加，随后变慢，汞滴下落时电流下降，即汞滴周期性下滴使扩散电流发生周期性变化，极谱波呈锯齿形。
3、进行极谱测定时，为什么一份溶液进行多次测定而浓度不发生显著变化？答：因为极谱测定是一种特殊的电解方法，极谱波的产生是由于在极化电极上出现浓差极化引起的。
由于被分析物的浓度一般较小，通过的电流很小（<100μA），故试样的浓度基本没变化，因此同一溶液可反复测定。
4、什么是极谱分析的底液？它的组成是什么？答：底液：为了改善波形，极谱分析的试液中加入一些辅助试剂，这种含有各种适当试剂的溶液称为极谱分析的底液。
底液含有支持电解质、极大抑制剂、除氧剂及其他有关试剂，如消除前波或叠波干扰的配位剂，控制酸度、改善波形、防止水解的缓冲剂等。
在选择底液时，应尽量选择使极谱波波形良好，干扰小，实验操作简单的底液。
5、在被测离子浓度相同时，平行催化波产生的电流为什么比扩散电流大得多？答：平行催化波原理：电活性物质的氧化态A在电极上还原，生成还原态B，这是电极反应，还原产物B与溶液中存在的另一物质C（氧化剂）作用，被氧化生成原来的电活性物质A。
此再生出来的A 在电极上又一次地被还原如此反复进行，使电流大大增加。
在整个反应中，物质A的浓度实际上没有变化，消耗的是物质C。
6、解释单扫描极谱波呈平滑峰形的原因？答：极化电压变化的速度快，当达到可还原物质的分解电压时，该物质在电极上迅速还原，产生很大的电流，极化电流急剧上升，产生瞬时极谱电流，由于还原物质在电极上还原，使它在电极表面附近的浓度急剧降低，本体溶液中的还原物质来不及扩散至电极表面，当电压进一步增加时，导致极谱电流反而降低，形成峰形电流。
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伏安极谱仪
介绍
伏安极谱仪（V-I Spectroscopy）是一种用于分析电化学物质的仪器，主要用于分析液体、气体和固体中分子和原子的电化学反应。
伏安极谱仪由伏安电位计和电流源组成，利用高灵敏的电荷放大器将电位和电流变化转换成电压信号，再通过计算机来处理数据，并画出电位-电流曲线。
伏安极谱仪广泛应用于许多领域，包括化学工业、环境监测、质量控制、医疗检验等。
在分析电化学反应过程中，伏安极谱仪可以提供很多数据，例如：反应电位、峰电位、半波电位、电流峰、扫描速度等，这些数据可以用于获取反应动力学参数、反应热力学参数等。
工作原理
伏安极谱仪的工作原理基于电化学反应的动力学和热力学性质。
当样品被加入到电化学池中后，测量电压和电流来监测电化学反应的动态变化。
电压和电流之间的关系可以通过欧姆定律得到：
V = IR
在电化学池中，电解质的电导和电极的电化学性质会影响电压和电流的变化。
当电位与电流变化时，将产生电化学反应，这些反应将导致电解质或电极发生电化学改变。
伏安极谱仪可以通过改变反应电位或扫描速度来调节电化学反应的条件，从而获取所需要的数据。
通过伏安极谱仪的操作，可以很容易地测量样品中的任何可溶性化学物质，包括酸、碱、盐、金属离子、有机化合物等。
应用
伏安极谱仪广泛应用于各种领域，如化学制药、食品、环境、金属和材料科学等领域。
以下是伏安极谱仪的一些应用案例：
1.检测环境中的铅污染：伏安极谱仪被广泛用于检测水和土壤中的铅污
染。
铅离子常以其稳定的络合物形式存在，通过优化酸度、选择抑制剂等条件可以提高检测的准确性和灵敏度。
2.检测食品中的污染物：极谱法是检测水产品中重金属污染物含量的方
法之一。
3.分析生物体系中的电化学行为：伏安极谱仪可以用于生物分析和生物
医学研究中，如分析蛋白质、DNA和药物等的电化学性质。
4.检测电池系统中的反应：伏安极谱仪可以被用于检测金属电极和电解
液之间的反应性，这对电池性能的改进非常关键。
总结
伏安极谱仪的广泛应用为我们提供了很多优秀的科学数据。
例如，结合其他先进仪器，它可以测定多个化学反应的形态、电位和流量等参数，这些数据可以用于研究和改进生产过程，进而提升行业的效益和竞争力。
因此，伏安极谱仪可以在许多领域都发挥极为重要的作用，如医药、化学、环境和材料科学等领域。