《仪器分析技术》课件-项目五 电位分析法

电位分析法电化学分析法的定义及分类电化学分析法电化学分析法何为电位分析法电位分析法的原理电位分析法的特点课程内容：电化学分析法的定义及分类定义：电化学分析法是基于被分析溶液的各种电化学性质来确定组成及含量的

分析法。电化学分析法的定义电化学性质:电流、电位、电导、电量电化学分析法的定义及分类电化学分析法的分类电导分析法极谱分析法电重量分析法电解分析法库仑分析法电位分析法电位分析法的定义及分类何为电位分析法电位分析法的定义及分类电位分析法的定义：电位分析法的定义以测量原电池的电动势为基础，根据电动势与溶液中某种离子活度（浓度）的关系建立的一种电化学分析法。电极电位差电位分析法的定义及分类电极：将金属放入对应的溶液后所组成的系统。化学电池：由两支电极构成的系统；化学能与电能的转换装置；电化学分析法中涉及到两类化学电池：原电池：自发地将化学能转变成电能；电解电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。电池工作时，电流必须在电池内部和外部流过，构成回路。溶液中的电流：正、负离子的移动。化学电池电位分析法的定义及分类阳极：发生氧化反应的电极（负极）阴极：发生还原反应的电极（正极）阳极≠正极阴极≠负极原电池电极电位较正的为正极电位分析法的定义及分类SO42－Zn2+e－e－SO42－Cu2+K+CuZnK+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－K+Cl－Cl－K+K+Cl－K+K+K+Cl－Cl－K+Cl－Cl－Cl－1.连通电路2.使溶液呈电中性3.使电流持续稳定电极反应：负极：正极：总反应：

Zn－2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuCu2++2e-=Cu电位分析法的定义及分类电位分析法的分类直接电位法电位滴定法参比电极指示电极电位差计(不变）（随离子活度改变）概述参比电极概述饱和甘汞电极银-氯化银电极课程内容：一、概述参比电极是用来提供电位标准的电极。对参比电极的主要要求是:电极的电位值已知且恒定，受外界影响小，对温度或浓度没有滞后现象，具备良好的重现性和稳定性。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，尤其是饱和甘汞电极(SCE)。饱和甘汞电极参比电极二、饱和甘汞电极甘汞电极由Hg2Cl2-Hg混合物以及KCI溶液组成。其结构图所示。甘汞电极的电极组成和结构玻璃套管，内套管封接一根铂丝，铂丝插入纯汞中，汞下装有甘汞和汞的糊状物；外套管装入氯化钾溶液，电极下端与待测溶液接触处是熔接陶瓷芯或玻璃砂芯等多孔物质。最常用的汞电极的KCI溶液为饱和溶液液，因此称为饱和甘汞电极。英文缩写为SCE。二、饱和甘汞电极使用前:取下胶帽饱和甘汞电极的使用使用中：高度，电极应垂直置于溶液中，内参比溶液的液面应较待测溶液的液面高保证液位高度，电极下端要保持有少量KCI晶体存在排气泡检查电极下端陶瓷芯毛细管是否畅通。检查方法是：先将电极外部擦干，然后用滤纸紧贴瓷芯下端片刻，若滤纸上出现湿印，则证明毛细管未堵塞。外套管，当待测溶液中含有Ag+、S2-、Cl-1及高氯酸等物质时，应加置KNO3盐桥。温度，温度改变会发发生滞后效应，在温加置盐桥可减小温度滞后效应所引起的电位漂移。

80℃上时电位值不稳定，此时应改用银氯化银电极。银-氯化银电极参比电极三、银-氯化银电极将表面镀有AgCl层的金属银丝，浸入一定浓度的KCl溶液中，即构成银氯化银电极，其结构如图所示。电极的组成和结构三、银-氯化银电极温度条件：在高温温度下能使用，而且有足够稳定性，因此可在高温下替代甘汞电极。银-氯化银电极的使用排气泡：银-氧化银电极用做外参比电极使用时，使用前必须除去电极内的气泡。液面高度：内参比溶液应有足够高度，否则应添加KCl溶液。这里特别要注意。KCI溶液必须用AgCl饱和，否则会使电极上的AgCl溶解。概述酸度计的使用概述酸度计的结构pH复合电极酸度计的使用--pH值的测定课程内容：一、概述测定溶液pH值的仪器叫酸度计，又称pH计。根据pH的实用定义设计而成的。酸度计是一种高阻抗的电子管或晶体管式的直流毫伏计，它既可用于测量溶液的pH，又可以用作毫伏计测量电池电动势。酸度计的结构酸度计的使用二、酸度计的结构mV-pH旋钮:在“pH”位置时，仪器用于pH值的测定:当按键在“mV”位置时，仪器用于测量电池电动势温度调节器：是补偿溶液温度对斜率所引起的偏差。斜率”调节器：调节电极系数。定位”调节器：它的作用是抵消待测离子活度为零时的电极电位，即抵消E-pH曲线在纵坐标上的截距。电极架座:用于插电极架立杆的装置。pH复合电极酸度计的使用三、pH复合电极在测定溶液的pH值时所需要的指示电极和参比电极分别是pH玻璃电极和饱和甘汞电极。pH复合电极优点：使用方便不受氧化性或还原性物质的影响电极平衡速度较快三、pH复合电极pH复合电极的使用使用复合电极要注意以下几个问题使用时电极下端的保护帽应取下，取下后应避免电极的敏感玻璃泡与硬物接触，防止电极失效。使用后应将电极保护帽套上，帽内应放少量外参比补充液，3mol/L

，1KCI溶液，以保持电极球泡湿润。使用前发现帽中补充液干涸，应在3mol/L

,1KCI溶液中浸泡数小时，以保证电极性能。使用时电极上端小孔的橡皮塞必须拔出，以防止产生扩散电位，影响测定结果。溶液可以从小孔加入。电极不使用时，应将橡皮塞塞入，以防止补充液干涸。不能长期浸泡在蒸馏水、蛋白质溶液和酸性溶液中，避免与有机硅油接触。经长期使用后，如发现斜率有所降低，可将电极下端浸泡在氢氟酸溶液(质量分数为4%)中3-5秒，用蒸馏水洗净，再在0.1mol/L的盐酸溶液中浸泡。酸度计的使用--pH值的测定酸度计的使用四、酸度计的使用--pH值的测定打开仪器电源开关预热20min仪器使用前准备将pH复合电极固定在电极架上，接上电极导线。用蒸馏水清洗两电极需要插入溶液的部分，并用滤纸吸干电极外壁上的水。将仪器选择按键置“pH”位置。四、酸度计的使用--pH值的测定仪器的校正根据GB/T9724-

2007

规定，校正酸度计方法

“一点校正法”和“二点校正法”两种。仪器的校正其中一点校正法适用于对紧密度不太高的测定。对于精密测定，GB/T

9724-

-2007

规定用“二点校正法”。四、酸度计的使用--pH值的测定本次课重点学习，两点校正。

两点校正就是先用一种pH标准缓冲溶液定位，再测定另一种pH标准缓冲溶液，此时不要动“定位”调节器，而是调节“斜率”调节器，使仪器显示值与第二种pH标准缓冲溶液的pH值相同。四、酸度计的使用--pH值的测定将两电极插入pH值已知且接近7的标准缓冲溶液(pH=6.

86，25°C)

中。将功能选择按键置“pH”位置上，调节“温度”调节器使所指示的温度刻度为该标准缓冲溶液的温度值。将“斜率”钮顺时针转到底。转摇试杯，待电极反应达到平衡后，调节“定位”调节器，使仪器读数为该缓冲溶液在当时温度下的pH值。取出电极，移去标准缓冲溶液，用水清洗两电极后，再插入另一接近被测溶液pH值的标准缓冲溶液中，轻摇试杯，旋动“斜率”钮使仪器显示该标准缓冲溶液的pH值(此时“定位”钮不可动)。调好后，“定位”和“斜率”两钮都不应再动。具体操作如下：b.测量试液的pH值移去标准缓冲溶液，用水清洗两电极后，插入待测试液中，轻摇试杯，待电极反应平衡后，读取被测试液的pH值。知识回顾：直接电位法电位滴定法参比电极指示电极电位差计指示电极的定义何为指示电极何为指示电极指示电极的分类课程内容：一、指示电极的定义电极电位随溶液中待测离子的活度或者浓度而改变的电极。一般情况下，指示电极作正极。ψ指示=f(a)

(a为待测物质的活度或浓度）一、指示电极的定义能斯特方程

指示电极的分类二、指示电极的分类指示电极的分类：金属基电极和离子选择性电极以金属为基体发生氧化还原第

一类电极第二类电极第三类电极惰性金属电极二、指示电极的分类金属基电极第一类电极（金属—金属离子电极）：将溶液浸入含有金属离子的溶液组成。

能斯特方程：二、指示电极的分类金属基电极第一类电极（金属—金属离子电极）：将溶液浸入含有金属离子的溶液组成。如：Ag与Ag+(AgNO3)组成的电极：

二、指示电极的分类金属基电极第二类电极（金属—金属难溶盐电极）：由带有该金属难溶盐的涂层，浸在与其难溶盐有相同阴离子的溶液组成的。电极符号：Hg|Hg2Cl2,KCl(溶液)

二、指示电极的分类金属基电极第三类电极：金属与两种具有相同离子的难溶盐（或稳定配合物），以及待测金属阳离子组成。

电极符号：Hg|HgY2-,CaY2-,Ca2+

待测离子Mn+以Hg为例：Hg浸入含Hg—EDTA配合物测定Ca2+二、指示电极的分类金属基电极惰性电极（零电极）：将惰性金属插入含有可溶性氧化态还原态物质的溶液组成。如惰性电极Pt电极反应：Fe3++e-=Fe2+

电极符号：Pt|Fe3+,Fe2+惰性电极：Pt;Au;石墨,应用于电位滴定中氧化态还原态离子选择性电极的定义及结构离子选择性电极的原理及特点膜电位产生的原因离子选择性电极离子选择性电极氟离子选择性电极课程内容：一、离子选择性电极定义：具有敏感膜并能产生电位的电极，是一种电化学传感器，又叫膜电极。离子选择性电极的定义及结构对离子具有高选择性的响应膜玻璃或高分子聚合物材料做成通常为Ag/AgCl电极由氯化物及响应离子的强电解质溶液组成一、离子选择性电极具有敏感膜并能产生电位的电极，是一种电化学传感器，又叫膜电极。离子选择性电极的原理及特点原理：利用膜电势测得溶液中离子的活度或浓度特点：※选择性好(仅对特定的离子有响应）

※平衡时间短

※无电子迁移，靠离子扩散和交换产生膜电位。一、离子选择性电极膜电位产生的原因

外参比电极‖被测溶液(ai未知)∣内充溶液(ai一定)∣内参比电极（敏感膜）

电池电动势为：氟离子选择性电极的结构氟离子选择性电极的原理氟离子选择性电极二、氟离子选择性电极氟离子选择性电极的结构敏感膜：(氟化镧单晶)

掺有EuF2的LaF3单晶切片；内参比电极：Ag-AgCl电极(管内)。内参比溶液：0.1mol/L的NaCl和0.001mol/L的NaF混合溶液二、氟