第四章电化学技术概论

现代物理实验电化学分析技术welcome!研究电能和化学能相互转换的科学。什麽是电化学？电和化学反应相互作用可通过电池来完成,因而电化学往往专指“电池的科学”。电池由两个电极和电极之间的电解质构成，因而电化学的研究内容应包括两个方面：一是电解质的研究，即电解质学，其中包括电解质的导电性质、离子的传输性质、参与反应离子的平衡性质等，其中电解质溶液的物理化学研究常称作电解质溶液理论；另一方面是电极的研究，即电极学，其中包括电极的平衡性质和通电后的极化性质，也就是电极和电解质界面上的电化学行为。阐明电和化学反应物质间相互作用定量关系的定律。

法拉第电解定律

①当电流通过电解质溶液时，在电极（即相界面）上发生化学变化物质B的物质的量与通入的电量成正比。②若几个电解池串联通入一定的电量后，各个电极上发生化学变化物质B的物质的量相同。

能斯特方程定量描述离子ri在A、B两体系间形成的扩散电位的方程表达式。

电化学基本理论电化学分析法

根据电化学基本原理和实验技术，利用物质的电学及电化学性质对物质进行定性和定量分析的方法。电化学分析法的分类测量方式的不同，三种分类：根据待测试液的浓度与某一电参数之间的关系求得分析结果的。

电导分析、电位分析、离子选择性电极分析、库仑分析、伏安分析、极谱分析等通过测量某一电参数突变来指示滴定分析终点的方法。又称电滴定分析法。

电导滴定、电位滴定、电流滴定等通过电极反应，将待测组分转入第二相，然后再用重量法或滴定法进行分析。电解分析法

所有电化学性质均发生于化学电池中基础知识（一）化学电池※进行电化学反应的场所※实现电能和化学能相互转化的装置构成

把两支金属导体（相同或不同的）作为电极放入适当的电解质中（电解质通常为液体溶液，可以是一种，可以是两种彼此不混溶而又能相互接触的不同液体）。分类工作方式：原电池电解电池电导池原电池电导池电解电池化学电池中的反应是自发进行的，化学能转化能电能不考虑化学电池中的反应，只研究电解质溶液的导电特性由外电源提供反应时的能量，将外电源的电能转化为化学能三种电池均有应用电极分类★按作用分类⊙工作电极

主体浓度有明显变化的体系⊙指示电极

主体浓度不发生明显变化的体系⊙参比电极

电极电位与被测物无关、电位比较稳定，为测量电位提供参考⊙辅助电极

为测量或控制工作电极电位，构成三电极系统，使体系中的参比电极电位保持稳定⊙对电极组成体系

作用机理◆金属基电极◆膜电极分类金属基电极共同点：电极上有电子交换反应，即存在氧化还原反应◎第一类电极（活性金属电极）M|Mn+

组成的体系，电极电位反映溶液中该金属离子的活度Mn++ne-M银、铜、镉、汞、铅、锌等◎第二类电极（金属难溶盐电极）金属及其难溶盐（或配离子）组成的电极体系，间接反应与该金属离子声称难溶盐（或配离子）的阴离子的活度。◎第三类电极由金属与该金属离子和另一种金属离子具有共同阴离子的两种难溶盐或配离子组成的电极体系◎

零类电极采用惰性金属作为电极，电极本身不参与电极反应，仅作为氧化态和还原态物质传递电子的场所，同时起到传导电流作用。甘汞电极甘汞电极是由金属汞和Hg2Cl2及KCl溶液组成的电极。饱和甘汞电极(SCE)的电势，其值为0.2415V。第二类电极（金属难溶盐电极）膜电极特点１.在电极上不发生电子交换；２.依靠电极的敏感膜的内外特定的离子的活度不同所产生的膜电位来指示试液中待定离子的活度．膜电极的基本结构一种电化学传感器．它的电极电位与溶液中给定离子活度的对数呈线性关系.各类兔电化补学分受析法挡介绍以待夜测溶允液为恐电解殿液测量林量：原痕电池晋的电敌动势测量漏目的：待回测物撇质的急活度奥（或唇浓度页）理论妻依据电动葱势与夸溶液驶中某聋种离俩子的氧活度屋（或酒浓度衔）之恨间的固定量堵关系丽．(能斯求特方仅程）电位患分析铲法相互距接触央但浓烈度不龟同的盼溶液迎，如HC愿l，由于贼浓度诞差异聚产生告扩散车，同跨时由跨于离土子迁第移速堆率的虽差异该，导瞎致溶耍液界柔面的芬电荷今分布临不均岁，产倘生电遗位梯程度堂出现欢电位技差。辆相同星电荷休的溶殊液与备离子辛间，扎存在遮静电狮排斥效，使章扩散赔达到静平衡疤，溶掠液界盒面有碑稳定冬的界否面电宏位，披即液乌接电超位。液接救电位搁不仅脊出现片在液-液界雕，也践出现苹在固-液界蓄面电位轧分析输法的上优点◆选择膏性好复杂络试样吴不需础分离策处理◆同灵敏爱度高适合滨微量惯组分假的测辩定◆映仪器穷设备诞简单、操作搞方便、分析快速、测定范围佣宽、易于实现诞分析呀自动趁化基本锣构造化学妄电池待测休溶液并作为华电解善液电极两支碗电极一支密指示民电极扰：电男极电烘位随贵试液秩中待密测离安子的锅活度福（或胀浓度刚）变魂化而扇变化疫，用旨以指忆示待案测离拴子的余活度醋（或料浓度顷）；另一楼支参保比电章极：腊在一红定温隙度下视，电朵极电晨位基虎本稳龄定不质变．最广无泛应蔑用的淋指示侮电极访：嗽离子良选择肝性电腊极参比蜜电极所一般刷采用盖甘汞氧电极离子垒选择社性电旁极※属于绵薄膜润电极※由特淹殊材垂料的谣固体不或液耕体敏趣感膜肿构成※对溶絮液中漫待测辣离子或具有乌选择渠性响烫应※是一压种电案化学盾传感稼器．偷它的附电极笛电位置与溶求液中捏给定细离子岭活度提的对查数呈秆线性旗关系膜电位道南混电位饰示意贵图道南滴电位写的产嗓生在凶于其既选择闪性或缓强制资性引口起界伶面两扎端离伏子浓惧度的淡差别雨，从原而产朝生双狼电层壳结构赢，而略有电晓位差电动语势的戚测量不能就直接与用万妇用表悟或伏建特计摊测定

舌动态猜变化峰过程睬不易土测准

坛伏特吊计测劝量的候电动伸势不绘包含卵电池粱内阻阁引起泥的电门位差采用璃通过杯电极努把溶嚷液中旺离子瓜活度司变成轰的电玩信号够直接趁显示选出来漫的装康置酸度炼计（驳测定罗酸度庭）离子粱计（廉测定盯离子秤活度谁）这两躁类仪精器的省原理唱和功往能基葵本相隔同酸度咳计测量磨溶液誓的pH及电即池电理动势电极丝式的直听流电抄信号讽由参蛾量振称荡放喊大器窑转变舅成交涨流电欲压信丙号，热由交什流放壁大器钟将信说号放岂大，柜再经乞整流乌由直织流放拘大器粮放大剂，以得电位交值或pH值在抚表头内上显淘示．电位暗分析丛法的呼分类直接尊电位墨法电位他滴定盈法首先待测出槽浓度仰确定顶的标茄准溶卵液的精电池净电动丽势E0，然后提在同欠样的行条件添下，搬测得突待测拴溶液哥的电此动势领，通堡过两禾次测阴量电拘势差拣值与途浓度再之间未的关铲系进接行待额测溶册液浓鲁度确聪定的伪方法品。实验也时，相向待碰测溶科液中恼加入去滴定品剂，搭滴定灶反应居不断炎进行品，待也测溶浴液浓形度不士断发穴生变落化，已在理弊论终犁点附章近，鹅待测兴离子逮浓度创发生悼突变总而导键致电智位的辫突变同，确远定滴塘定终弓点。鸡利用芳加入苍的滴胳定剂甲的体且积与护电动法势的煤相应描关系躁确定斥浓度透值。相同时点：以工泊作电恳极和棋参比嗓电极难组成迹电解限池电解带待分邻析物橡质的吐稀溶汉液获得属电解剥液的搏电流府－电标压曲腿线不同纸点：极谱病法：白以滴透汞电旅极或致表面睡作周保期性吼更新脆的液来体电离极为判工作起电极伏安貌法：茄以固铜体电章极或族表面芹静止扩的电萍极为置工作谊电极载．如附：悬处汞、比石墨芹、铂亦等电型极极谱榆分析串法娘伏安征分析尊法极谱勾分析歉法：19固22、捷耻克化慢学家王海洛幅夫斯探基创尊立的叫，极屑谱分代析法茅基于伯滴汞寒电极忙的研崖究。19棵25年闹第宿一台纷极谱画仪闻、第腐一张锅极谱季图19抗34年闷捷帜克主尤考轨维奇秩极谱俭扩散赶电流惑方程克，漆奠定打了理廉论基宜础极谱歼分析峡的装旁置面积倒较小眨，滴沉汞工犁作电织极面积金较大椅，甘呢汞参束比电厅极极谱世分析掘工作刺原理ＡＢ坊：残克余电何流ic未达斗到待艰测离碧子的酒分解凯电压ＢＤ却：待士测离道子在绵滴汞睁阳极育上还草原的圈过程ＤＥ由：极众限电椒流ima盖xid=ima壁x-ic极限甩扩散贯电流id=Kc极谱受分析绳的基畜本依俯据电导集分析插法利用禽电解劳质溶漆液的侨电导育值来买确定您物质首含量鬼的分糟析方笔法什麽精是电店导？●衡冲量电不解液饿导电粉能力僻的量销度值●这绣里所崇说的柴电导逃是指堆电解疏质溶乒液中最正、焰负离蚊子在光外电敲场作敏用下锡的迁模移而许产生萄的电庆流传想导●导蠢电能蚀力与念溶液杂中正炒负离警子的遣数目滔、离李子所睛带的错电荷锈量、勇离子终在溶行液中午迁移博的速道率等叙因素准有关利用加溶液傻的电考导与僻溶液丈中离兰子数透目的璃相关杆性建倘立分逃析方们法电导熊的测智量电导池由两俗个有管固定集表面查积和姿距离获的电冶极构狠成对于具电解爽质溶线液,其电楼导率债相当忠于1c鄙m3的溶辣液在河电极火距离晴为１cm的两哀电极嫌间所劲具有哭的电馅导．对于念一定观的电催导电奴极，堤电极件面积边（Ａ另）与翼电极合距离聪（L）固决定，L/