厦门大学 器分析课件第01章 电分析化学导论.ppt

第二章 电分析化学导论 发展历史 1800年意大利物理学家伏打(A. Volta)制造了伏打堆电池，出现了电源 1834年法拉第(M. Faraday)发表了“关于电的实验研究”提出“电解质”、“电极”、“阳极”、“阴极”、“离子”、“阴、阳离子”等概念 1864年Gibbs首次利用电解法测定铜，用称量方法测定沉积物的重量 1908年H. J. S. Sand使用控制电位方法进行了电解分析 1942年A. Hickling研制成功三电极恒电位仪 上世纪50年代后普遍应用运算发大电路，恒电位仪、恒电流仪和积分仪成型。为控制电位电解和库仑分析提供方便 库仑分析（Coulometry） 1938年L.Szebelledy和Z. Somogyi提出 原理：根据法拉第定律 W=QM/Fn， Q,电量 ；M，分子量； F，法拉第常数-96487C； n，电子转移数 测量时间的电流获取电量（Q = it）,再得到待测物质的含量 库仑分析的种类 恒电位库仑法，控制电位电解，积分电流，记录时间 恒电流库仑法（库仑滴定），使用恒电流源和指示终点的方法 电解产生A，A与待测物质B反应，使用一种指示剂判断A, B反应的终点，通过该过程消耗的电量的，获得B的含量 电位分析 基本而经典的分析方法，利用指示电极和参比电极与试液组成的电池，根据电池电动势的变化进行分析的方法 电位法：直接依据指示电极的电位与被测物质浓度的关系进行分析 电位滴定法：利用指示电极在滴定终点时的电位突越指示滴定终点 伏安法和极谱分析法 使用电极电解被测溶液，根据电流-电压极化曲线进行分析的方法 伏安法，使用固定或固体电极，如悬汞、石墨、铂电极 极谱法，使用液态工作电极（滴汞电极），电极表面不断更新 单扫描极谱、交流极谱、示波极谱、方波、脉冲、极谱催化、溶出伏安等 基本概念与术语 1、规定半反应均写成还原过程： Ox + ne- = Red 2、规定电位符号 金属与氢标准电极组成电池时，金属所带的静电荷符号（Cu|Cu2++, Zn|Zn2+-） 电池图解表示式 规 定 1、左边的电极进行氧化反应，右边的电极进行还原反应 2、电极界面和不相混合的两种溶液界面，使用单竖线 “|”，两种溶液通过盐桥连接，消除液接电位，用双虚线“ ” 3、电解质位于两电极之间 Zn|ZnSO4 (1mol·L-1) CuSO4 (1mol·L-1) |Cu 4、气体或均相的电极反应，反应物本身不能直接作为电极，需用惰性材料为电极 5、电池中的溶液应注明浓度，对气体则标明压力、温度，无注明的为标准状态 Zn|Zn 2+ (0.1mol·L-1) H+ (1mol·L-1) |H2(101325Pa), Pt 利用氧化-还原反应区分阳极和阴极 阳极：发生氧化反应的电极 阴极：发生还原反应的电极 利用电极的正负程度进行正负极区分 正极：两电极系统中电位较正的电极 负极：两电极系统中电位较负的电极 对Zn| Zn2+ Cu2 + |Cu （左边为氧化反应，右边为还原反应），电池反应为： Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 反应可自发进行，成为原电池，电动势定为正 Cu|Cu2+ Zn2+|Zn 电池反应为： Cu + Zn2+ = Cu2+ + Zn 反应无法自发进行，必须有外加电压，成为电解池，电动势为负 如果右边的电极是电池的正极，电动势为正 E电池 = ?右 - ?左 如对Zn|Zn 2+ Cu 2+ |Cu E电池 = ? Cu2+ ,Cu- ? Zn2+|Zn 0 电极电位的测定 人为规定标准氢电极(Standard Hydrogen Electrode, SHE)电位为零 规定SHE作为负极与待测电极组成电池 SHE 待测电极 如果待测电极上的实际反应为还原反应，待测 极为正极，SHE为负极 E电池 = ?待测电极- ? SHE 0 相反地E电池 0 标准电极电位和条件电位 能斯特方程（Nernest） 电 极 分 类 1、第一类电极：金属和该金属离子溶液组成的电极体系，电位由金属离子活度决定 2、第二类电极金属及其难溶盐（或络离子）组成的电极体系，间接反映了与该金属形成难溶盐（或络合离子）的阴离子活度。如：