电位和永停2012_1.ppt

电化学分析概论 电化学的概念与分类电化学的应用领域 电化学分析 electrochemicalanalysis 根据被测溶液所呈现的电化学性质及其变化而建立的分析方法分类 根据所测电池的电物理量性质不同分为 1 电导分析法 conductometricanalysis 2 电位分析法 potentiometry 直接电位法 directpotentiometry 电位滴定法 potentiometrictitration 3 电质量分析法 electrogravimetry 4 伏安分析法 voltammetry 1 化学平衡常数测定2 化学反应机理研究3 化学工业生产流程中的监测与自动控制4 环境监测与环境信息实时发布5 生物 药物分析6 活体分析和监测 超微电极直接刺入生物体内 电化学分析的应用领域applicationfieldsofelectrochemicalanalysis 微电极与超微电极microelectrodeandultramicroelectrode 超微直径 100 m 活体分析 细胞中物质分析 材料 铂 金 碳纤维 形状 微盘 微环 微球 组合等 1 基本特征 1 极小的电极半径 2 双电层充电电流很小 3 平衡时间断 响应快2 应用脑神经组织中多巴胺 儿茶胺的实时监测 生物电化学分析bioelectrochemicalanalysis 1 活体伏安分析1973年Adams将直径1mm石墨电极插入大白鼠的大脑尾核部位 测定多巴胺 获得第一张活体循环伏安图 药物在活体中浓度变化 分解 作用的监测 通过微电极与超微电极实现 无损伤分析 2 免疫伏安分析1979年 Heineman等提出 利用抗原与抗体间特定选择性建立的高选择性分析法 3 生物电化学传感器酶传感器 生物组织传感器 免疫传感器 测定乙肝的免疫传感器 第二章 电位分析法和永停滴定法Potentiometryanddead stoptitration 续前 电位分析法 potentiometry 利用电极电位与化学电池电解质溶液中某种组分浓度的对应关系而实现定量测量的电化学分析法 电位分析法特点 1 准确度高 重现性和稳定性好 2 灵敏度高 10 4 10 8mol L10 10 10 12mol L 极谱 伏安 3 选择性好 排除干扰 4 应用广泛 常量 微量和痕量分析 5 仪器设备简单 易于实现自动化 永停滴定法 dead stoptitration 根据滴定过程中双铂电极的电流变化来确定化学计量点的电流滴定法 特点 1 电解反应2 当 Ox Red 时 电流最大当 Ox Red 时 电极电位取决于浓度较低的一方 第二节电位法基本原理principleofpotentiometry 一 几个概念二 化学电池三 可逆电极和可逆电池四 指示电极和参比电极五 电极电位的测量 一 几个概念 1 相界电位 phaseboundarypotential 两个不同物相接触的界面上的电位差2 液接电位 liquidjunctionpotential 两个组成或浓度不同的电解质溶液相接触的界面间所存在的微小电位差 称 3 金属的电极电位 electrodepotential 金属电极插入含该金属的电解质溶液中产生的金属与溶液的相界电位 称 4 电池电动势 electromotiveforce 构成化学电池的相互接触的各相界电位的代数和 称 Zn Zn2 双电层动态平衡稳定的电位差 二 化学电池 chemicalcell 一种电化学反应器 由两个电极插入适当电解质溶液中组成 一 分类 1 原电池 galcaniccell 将化学能转化为电能的装置 自发进行 应用 直接电位法 电位滴定法2 电解池 electrolyticcell 将电能转化为化学能的装置 非自发进行 应用 永停滴定法 续前 二 电池的表示形式与电池的电极反应 1 表示形式 1 溶液注明活度2 用 表示电池组成的每个接界面3 用 表示盐桥 表明具有两个接界面4 发生氧化反应的一极写在左发生还原反应的一极写在右 Daniel电池 铜锌电池结构 2 原电池 galvaniccell Zn Zn2 1mol L Cu2 1mol L Cu 电极反应 Zn极Zn 2eZn2 氧化反应 Cu极Cu2 2eCu 还原反应 电池反应Zn Cu2 Zn2 Cu 氧化还原反应 图示 盐桥的组成和特点 高浓度电解质溶液正负离子迁移速度差不多 盐桥的作用 1 防止两种电解质溶液混和 消除液接电位 确保准确测定2 提供离子迁移通道 传递电子 续前 3 电解池 electrolyticcell 阳 Cu Cu2 1mol L Zn2 1mol L Zn 阴 电极反应 外加电压 阴极 Zn极Zn2 2eZn 还原反应 阳极 Cu极Cu 2eCu2 氧化反应 电池反应Zn2 CuZn Cu2 被动氧化还原反应 三 可逆电极和可逆电池 可逆电极 reversibleelectrode 无限小电流通过时 电极反应可逆可逆电池 reversiblecell 由两个可逆电极组成 注 只有可逆电极与可逆电池才能用热力学公式处理电位法要求电极和电池必须满足可逆电极和可逆电池的条件 四 指示电极和参比电极 一 指示电极 indicatorelectrode 电极电位随电解质溶液的浓度或活度变化而改变的电极 与C有关 二 参比电极 referenceelectrode 电极电位不受溶剂组成影响 其值维持不变 与C无关 一 指示电极 indicatorelectrode 1 金属 金属离子电极 应用 测定金属离子例 Ag Ag Ag e Ag 2 金属 金属难溶盐电极 重点与难点 应用 测定阴离子例 Ag AgCL CL AgCL e Ag CL 续前 3 惰性电极 应用 测定氧化型 还原型浓度或比值例 Pt Fe3 aFe3 Fe2 aFe2 Fe3 e Fe2 4 膜电极 应用 测定某种特定离子例 玻璃电极 各种离子选择性电极特点 区别以上三种 1 无电子转移 靠离子扩散和离子交换产生膜电位2 对特定离子具有响应 选择性好 对指示电极的要求 电极电位与待测离子浓度或活度关系符合Nernst方程 二 参比电极 referenceelectrode 1 标准氢电极 SHE 电极反应2H 2e H2 2 甘汞电极 Hg和甘汞糊 及一定浓度KCL溶液电极表示式Hg Hg2CL2 s KCL xmol L 电极反应Hg2CL2 2e 2Hg 2CL 图