电化学分析
Cu|Cu2+(0.0200 M) || Fe2+(0.200 M), Fe3+(0.0100 M), H+ (1.00 M)|Pt
阳极
阴极
Cu-2e- Cu2+
Fe3++e- Fe2+
Overall: Cu + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+
(二)化学电池的用途:
⒈电解
精炼和冶炼有色金属和稀有金属; 电解法制备化工原料; 电镀法保护和美化金属;还有氧化着色等。 ⒉电池
在两种不同离子的溶液或两种不同浓度的溶液接触界面 上,存在着微小的电位差,称之为液体接界电位。
三种液体接界装置
采用陶瓷或玻璃隔板的装置
采用盐桥的装置
没有液体接界
液体接界电位产生的原因:各种离子具有不同的迁移速率 而引起。
下图中,两种溶液组成相同,浓度不同时,高浓度区向低浓度区扩散,H+迁移 速率快,故左边溶液界面带负电荷,右边溶液界面带正电荷,出现液界电位。
汽车、宇宙飞船、照明生化和医学的化学电源(干电池、 蓄电池、高能电池等) ⒊电分析:电导分析;电位分析;电解分析;伏安分析 ⒋生物电化学:
生物微量元素的测定及其在生物、医学及生物无机化学 中的应用;生物体中氨基酸、蛋白质、激素、碳水化合物等重 要组分的测定;生物体中某些微量药物成分的测定及其在药物 作用机制研究方面的应用;微型离子选择性电极及微电极极在 某些生理现象研究中的应用。
3、电池表达
• 电池的表达方式
• 阳极写在左边(氧化反应),失去电子 • 阴极写在右边(还原反应),得到电子 • 电池的电动势为右边的电位减去左边的电位
E电池= E右- E左
• 如果电动势为正,为原电池;若为负,则为电解池 • 电池组成的每一个接界面用单竖线“”将其隔开。 • 两种溶液通过盐桥连接时,用双竖线“‖”表示。
(4)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;药物分析; 活体分析。在线分析。 电化学分析法还可以用于各种化学 平衡常数的测定及化学反应机理的研究。
4.电化学分析法的学习方法
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;电极性质;基本原理;一般来说,溶 液产生的电信号与检测对象的活度有关(Nernst方程);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)。
第二节 化学电池与电极电位
一、化学电池 二、电极电位与测量 三、液接电位与盐桥 四、电极与电极分类
几个基本概念
(1)相界电位:两个不同物质相接触的界面上的电位差.
(2)液接电位: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~。( ZnSO4与盐桥,CuSO4与盐桥)
(3)电极:将金属放入对应的溶液后所组成的系统。
二、电极电位
电极电位来源
•
半电池 Zn l Zn 2+
•• e
• • Zn
•
• • Zn
Zn 2+ Zn 2+
•
Zn
Zn2+
•
-+
-+
•
-+
•
Zn= Zn 2+ + 2e 放出
Zn → Zn 2+ + 2e倾向 ∨ 多余e
Zn 2+ + 2e → Zn倾向
e -+
•
(1 – 8 nm )
三、液体接界电位与盐桥
金属电极的电极电位: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~。
Zn → Zn2+
双电层
动态平衡
稳定的电位差
(4)化学电池: 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。原电池:将化学能转化为电能的装置(自发进行)
(5)电池电动势:构成化学电池的相互接触的各相界
电位的代数和,称~。 E()=+- -+ L
消除或降低液体接界电位的 方法--在两个溶液之间插入 盐桥
饱和KCl溶液中加入3% 琼脂;
K+、Cl-的扩散速度接近 ,液接电位很小,一般为12mV。
液接电位是构成电池电动势的一个组成部分。在电化学分析法中, 液接电位的真实的准确的数值是无关重要和不需要测定的,但是要求它 越小越好,重要的是要求它稳定不变.
一、化学电池
2、分类(电化学分析法): 原电池:自发地将化学能转变成电能; 应用:直接电位法,电位滴定法 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。应用:伏安分析法
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。
外部电路的电流:电子的移动
第二章 电化学分析
第一节 电化学分析法概述
1. 什么是电化学分析
利用溶液的电化学性质,通过电极把被测 物质的浓度转化成一种电学参量而加以测量的 方法。
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、电导分析法; (池的组成和分类
1、电池的组成:每个电化学电池都含有两个称为电极的 导体,这两个电极必须插在适当的电解质溶液中,这是构 成电化学电池的两个必要条件.
两个电极可以是相同的或不同的电子导体,它们所接 触的电解质可以是相同的或不同的离子导体.
一支电极与它接触的溶液构成一个半电池,两个半 电池组成一个电化学电池.
直接法和间接法。
3.电化学分析法的特点
(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)所需试样的量较少,适用于进行微量操作。一般为数毫克
或数十毫克,测试过程中样品损失小,电位分析法、极谱分析法等电化学 分析法的试液可以重复使用。
个性问题: (1)电位分析:离子选择电极与膜电位 (2)电导分析:电导或电阻 (3)电流滴定:电解产生滴定剂 (4)极谱分析:浓差极化 重点掌握:原理、特点与应用
5.电化学分析的分类方法
习惯分类方法(按测量的电学参数分类): (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(电重量)分析法:测量电解过程电极上析出物重量; (4)库仑分析法:测量电解过程中的电量; (5)伏安分析:测量电流与电位变化曲线; (6)极谱分析:使用滴汞电极时的伏安分析。