第七章 电位分析法3.ppt

第七章电位分析法 二 授课主要内容化学电池与电极电位电位分析原理与离子选择电极电位分析法的应用 三 重点 难点电位分析原理与离子选择电极 一 本章的教学目的与要求理解化学电池与电极电位 电位分析原理与离子选择电极及电位分析法的应用 一 电位分析法概述 是利用电极电位与化学电池电解质溶液中某组分浓度的对应关系 实现定量测定的方法 1 电位分析 ai 零电流测定原电池电动势E 直接电位法 电位滴定法 3 电极与测量仪器 2 电位分析分类 直接电位法 电位滴定法 1 理论依据 能斯特 二 电位分析法基本原理 测得电极电位可确定氧化态离子的活度 对于第一类金属基电极 2 实验中电极的性质和名称 极化电极 电极的电位在电化学测量过程中始终保持不变的电极 如参比电极 电极电位随着外加电压的改变而改变的电极 具有这种性质的指示电极 又称为工作电极 去极化电极 指示电极参比电极均为去极化电极 电位分析法 1 离子选择性电极 ISE 的概念和构造 三 离子选择性电极和膜电位 发现 玻璃膜在水溶液中产生电位差研制 PH玻璃电极成熟 商品化电极 1 概念 导线 电极腔体 内参比电极 内参比溶液 敏感膜 2 ISE构造 2 膜电位的产生 C1 C2 扩散电位 自由扩散 没有强制性和选择性 道南电位 离子扩散具有强制性和选择性 负离子 膜电位 对RZ 产生响应时 内参比溶液 待测溶液 膜本体 对RZ 产生响应时 常数项为膜内界面上的相间电位及膜的内外两个表面不完全相同而引起的不对称电位 对阴离子响应时 如电池 SCE ISE 对阳离子响应时 3 离子选择电极的作用原理 离子选择电极的敏感膜可产生膜电位 该电位并非电子交换的氧化还原反应造成 而是由离子扩散所产生 四玻璃电极 1 pH玻璃电极的构造 内参比电极 2 玻璃膜的响应机理 Gl Na H Gl H Na 氢离子在玻璃膜表面进行离子交换和扩散形成双电层结构 玻璃膜电位的产生 SCE PH玻璃电极 实际测定时 酸差和碱差 考宁015玻璃电极 pH1 10 产生原因 在强酸性溶液溶液中 H 的浓度很高 H2O的活度降低 H 靠H3O 传递 达到电极表面的H 减少 pH值增大 产生原因 Na 活度高 Na 重新进入玻璃膜的硅氧网格 并占据少数交换点位 导致测量到的H 活度偏大 pH值偏低 锂玻璃电极 pH 13时 才发生碱差 3 复合PH玻璃电极 4其他阳离子玻璃电极 五其他类型的离子选择性电极 如LaF3 Ag2S和AgX等 晶格能比较低 在室温下具有离子导电性 1 均相晶膜电极 敏感膜由各种晶体材料组成 构造 1 氟电极 固态晶体电极 氟离子扩散进入晶体膜表面缺陷形成双电层结构 膜电位的产生 消除干扰方法 LaF3 3OH La OH 3 3F 适用的pH范围 5 6 酸度的影响 F 浓度线性范围 1 10 7mol L 干扰阳离子 Al3 Fe3 等 加入柠檬酸钠 EDTA等络合剂掩蔽 氟电极特性 2 流动载体膜电极 液膜电极 敏感膜浸有活性物质的惰性微孔支持体 钙电极适宜的pH范围是5 11 可测出10 5mol L的Ca2 3 气敏电极 透气膜 玻璃膜 Ag AgCl电极 0 1mol L 1NH4Cl溶液 玻璃电极内参比溶液 氨气敏电极 CO2气敏电极 中介溶液 0 01mol L 1NaHCO3 4 生物电极 1 酶电极 基础电极 氧电极或碘离子选择电极 鸟嘌呤 2 组织电极 鸟嘌呤 组织电极 第三节离子选择电极性能参数 一线性范围和检测下限 二电位选择性系数 响应离子 iZ 共存离子 jm 实验条件相同时 产生相同电位的待测离子活度与干扰离子活度的比值 pNa玻璃电极的选择性系数 搅拌 三响应时间 是缩短响应时间的有效方法 从两电极刚接触溶液时起 到电池电动势达到稳定数值 E变化在 1mV之内 所需时间 响应时间 四稳定性 第四节定量分析方法 一直接电位法 离子选择性电极法 1原理与特点 1 原理 2 特点与应用 阴离子阳离子有机离子生物物质气体分析碱金属离子分析 分析范围宽 可达几个数量级 工业流程环境监测中用作传感器 超微电极用于单细胞活体分析 2仪器 直接电位法 1标准曲线法 A电极 AZ KCl 3 5mol L 1 Hg2Cl2 Hg 3定量测量方法 测F 过程所使用的TISAB典型组成 1mol L的NaCl 使溶液保持较大稳定的离子强度 0 25mol L的HAc和0 75mol L的NaAc 使溶液pH在5左右 0 001mol L的柠檬酸钠 掩蔽Fe3 Al3 等干扰离子 2电位法测量溶液的pH值 标准缓冲溶液 待测溶液 pH的实用定义 pA的实用定义 3标准加入法 一次加入法 CxVx CxVx 1待测液 2待测液 标液 1待测液 2待测液 标液 二电位滴定 1原理与特点 1 原理记录滴定过程指示电极电位的变化 记录每次滴定时的滴定剂用量 V 和相应的电动势数值 E 作图得到滴定曲线 2 特点 2仪器 3滴定终点的确定 AE V曲线法 1 图解法 0 1000mol L1AgNO3溶液滴定NaCl溶液 B E V V曲线法 C 2E V2 V曲线法 2 代数法 24 30ml 24 40ml 自动电位滴定终点控制原理示意图 电磁阀 预定终点电磁阀自动控制电路 4自动电位滴定 5自动电位滴定类型 自动控制滴定终点 到达终点自动关闭滴定装置 记录滴定曲线 经自动运算后显示终点滴定剂的体积 记录滴定过程的 2E 2V 此值为0时即为终点 6电位滴定法的应用 1酸碱滴定 例如 润滑剂 防腐剂及有机工业原料中游离酸的测定 特点误差小可准确至0 05pH单位可用于非水溶剂酸碱滴定 2沉淀滴定 指示电极 银电极 AgNO3 Cl Br I 3氧化还原滴定 4络合滴定 EDTA滴定Fe3 EDTA滴定Ca2 铂电极 SCE Ca2 指示电极 SCE 本章内容小结 电位分析法 直接电位分析 电位滴定 ISE 零电流条件下 以测定两电极间的电位差 原电池电动势 直接电位分析 ISE 原理 仪器 应用 几种重要的 ISE 玻璃电极 均相晶膜电极 ISE 电位产生 ISE 基本特性 ISE 测量方法 流动载体电极 敏化电极 pH pNa pLi pAg F 1Br 1I 1Ag Cu