电位分析法基本原理.pptVIP

第三章 电位分析法 电极电位与溶液中离子活度的关系 指示电极和参比电极种类及使用 酸度计和离子计的使用及维护方法 测定溶液离子活度的原理和定量分析方法 §3.1 基本原理 一、概述 根据物质的电学和电化学性质，应用电化学的基本原理和技术，测定物质组分含量的方法，称为电化学分析法。 根据测定原理的不同，电化学分析法可分为： 电化学分析法的特点： 灵敏度高。被测物质含量范围可在10-2—10-12 mol/L数量级。 准确度高，选择性好，不但可测定无机离子，也可测定有机化合物，应用广泛。 电化学仪器装置较为简单，操作方便。 在测定过程得到的是电讯号，易于实现自动控制和在线分析，尤其适合于化工生产的过程控制分析。 化学电池：是化学能和电能进行相互转换的电化学反应器。 原电池：能自发地将本身的化学能转 变为电能 电解池：需要外部电源供给电能，然 后将电能转变为化学能。 电位分析法是在原电池内进行的。 电位分析法是电化学分析法的重要分支，是在零电流条件下，测定两电极的电位差或电位差的变化进行分析测定。 原理：两支电极（指示电极与参比电极）与待测溶液组成工作电池。 参比电极：用来提供电位标准的电极。电 位与待测物含量无关/一定条件 下是常数。 指示电极：又称工作电极，电位与待测物 含量，有确定函数关系。 电位分析法分为直接电位法和电位滴定法。 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（或浓度）的方法。 直接电位法测定快速方便，灵敏度高。 电位滴定法：根据滴定过程中电位差（或电极电位）的变化来确定滴定终点的容量分析法。 电位滴定法不受试液的颜色或混浊的影响，无需用指示剂，应用广泛。 二、参比电极和指示电极 参比电极：是用来提供电位标准的电极。电位与待测物含量无关/一定条件下是常数。 电位分析法中最常用的参比电极是甘汞电极和银-氯化银电极。 指示电极：又称工作电极，电位与待测物含量，有确定函数关系。 金属基电极： 这类电极是以金属为基体的电极。它们的共同特点是电极反应中有电子的交换，即有氧化还原反应。 第一类电极：金属与其离子的溶液处于平衡状态所组成的电极。用(M? Mn+)表示。电极反应为： Mn++ne-=M 其电极电位可由下式计算： φMn+/M= φ 0+0.0592/n lgaMn+ 例如 Ag+|Ag电极 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－ 常用的有Ag/AgCl、甘汞电极（Hg/Hg2Cl2电极）。 第三类电极：它由金属，该金属的难溶盐、与此难溶盐具有相同阴离子的另一难溶盐和与此难溶盐具有相同阳离子的电解质溶液所组成。表示为M? (MX，NX，N+)。如： Zn| ZnC2O4(s)，CaC2O4(s)，Ca2+ Ca2+ + ZnC2O4 +2e- CaC2O4+ Zn 零类电极：由一种惰性金属（如Pt）和同处于溶液中的物质的氧化态和还原态所组成的电极，表示为Pt/氧化态，还原态。如Pt/Fe3+，Fe2+，其电极反应为： Fe3++e=Fe2+ pH玻璃膜电极： pH玻璃膜电极属于非晶体膜电极中的固定基体电极。它是最早使用、最重要和使用最广泛的氢离子指示电极，用于测量各种溶液的pH值。 PH玻璃电极的构造： PH玻璃电极是由一种特定的软玻璃(在SiO2基质中加入Na2O和少量CaO烧制而成）吹制成的球状的膜电极，其结构一般为： 玻璃电极特点： 对H+有高度选择性的指示电极，使用范围广，不受氧化剂还原剂影响，适用于有色、浑浊或胶态溶液的 pH 测定；响应快(达到平衡快)、不沾污试液。 膜太薄，易破损，且不能用于含F- 的溶液；电极阻抗高，须配用高阻抗的测量仪表。 离子选择性电极： 离子选择性电极是一类具有薄膜的电极。其电极薄膜具有一定的膜电位，膜电位的大小就可指示出溶液中某种离子的活度，从而可用来测定这种离子。 电极构造： 离子选择性电极基本上都是由薄膜、内参比电极、内参比溶液、电极腔体构成 3．离子选择性电极的种类：由于离