第11章 电位分析法（课件）- 《分析化学》同步教学（海洋大学版）

第 11 章 电位分析法 （Potentiometry） §11.1 电化学分析法概述 §11.2 电位分析法基本原理 §11.3 离子选择性电极（原理、种类）（重点） §11.4 离子选择性电极的特性（重点、难点） §11.5 电位分析法的应用 本章内容 一、电化学分析的定义与特点 1、什么是电化学分析 应用电化学的基本原理和实验技术，依据物质电化学性质来 测定物质组成及含量的分析方法称为电化学分析或电分析化学。 2、电化学分析法的重要特征 （1）直接通过测定电流、电位、电导、电荷量等物理量，在 溶液中有电流或无电流流动的情况下，来研究、确定参与反应 的化学物质的量。 （2）依据测定电参数分别命名各种电化学分析方法：如电位 分析法、电导分析法； （3）依据应用方式不同可分为直接法和间接法。 §11.1 电化学分析法概述 3、电化学分析法的应用特点 （1）灵敏度、准确度高，选择性好 被测物质的最低量可以达到10- 12mol·L- 1数量级。 （2） 电化学仪器装置较为简单，操作方便 直接得到电信号，易传递 尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。 （3）应用广泛 • 传统电化学分析：无机离子的分析 • 测定有机化合物也日益广泛： 有机电化学分析、有机药物分析 • 活体分析 一、电化学分析的定义与特点 二、电化学分析法的类别 .按IUPAC的推荐，可分为三类： • 不涉及双电层，也不涉及电极反应。如电导分析。 • 涉及双电层，但不涉及电极反应。如电位分析。 • 涉及电极反应，如电解、库仑、极谱、伏安分析等。 §11.1 电化学分析法概述 . 习惯分类方法（按测量参数分类） 二、电化学分析法的类别 . 习惯分类方法（按测量参数分类） （1）电导分析法： 测量电导值； （2）电位分析法：测量电动势； （3）电解分析法： 测量电解过程电极上析出物质量； （4）库仑分析法：测量电解过程中的电荷量； （5）伏安分析法： 测量电流与电位变化曲线； （6）极谱分析法： 使用滴汞电极时的伏安分析； 1、电位分析法 电位分析法按应用方式可为两类： • 直接电位法： 电极电位与溶液中电活性物 质的活度有关，通过测量溶液的电动势，根 据能斯特方程计算被测物质的含量。 • 电位滴定法：分析法用电位测量装置指 示滴定分析过程中被测组分的浓度变化， 通过记录或绘制滴定曲线来确定滴定终点 的分析方法。 研制各种高灵敏度、高选择性的电极是电位分析法最活跃 的研究领域之一。 二、电化学分析法的类别 出的物质量通常可以用称量的方法来确定。 • 库仑分析法：依据法拉第电解定律，由 电解过程中电极上通过的电荷量确定电极 上析出的物质量的分析方法。 • 电流滴定或库仑滴定： 恒电流下电解产 生的滴定剂与被测物作用。 2、电解与库仑分析法 • 电解分析：在恒电流或控制电位条件下， 使被测物质在电极上析出，实现定量分离 测定目的的方法。 • 电重量分析法： 电解过程中在阴极上析 二、电化学分析法的类别 3、极谱与伏安分析 • 伏安分析：通过测定特殊条件下的电流- 电 压曲线来分析电解质的组成和含量的一类分析 方法的总称。 • 极谱分析：使用滴汞电极的一种特殊的伏安 分析法。 二、电化学分析法的类别 交流示波滴定装置 4、电导分析 • 电导分析： 原理：依据溶液电导与电解质关系； 应用：高纯水质分析，酸雨监测。 • 高频电导分析： 特点：溶液与电极不直接接触。 二、电化学分析法的类别 电化学分析方法繁多，应注意归纳总结。 共性问题： 溶液的电化学性质；一般来说，溶液产生的电信号与检测 对象的活度有关，应用均可分为直接法和滴定法（电化学装置 作为终点显示装置）。 个性问题： （1）电位分析：离子选择电极与膜电位 （2）库仑滴定：电解产生滴定剂 （3）极谱分析：浓差极化 重点掌握：原理、特点与应用 二、电化学分析法的类别 三、电化学分析的应用领域 (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） §11.1 电化学分析法概述 电位分析是通过在零电流条件下测 定两电极间的电位差（电池电动势） 所进行的分析测定。 ΔE = + - - + 液接电位 装置：参比电极、指示电极、电位 差计。 当测定时，参比电极的电极电位保 持不变，电池电动势随指示电极的电 极电位而变，而指示电极的电极电位 随溶液中待测离子活度而变。 §11.2 电位分析法基本原理 一、电位分析的理论基础 理论基础： 能斯特方程（电极电位与