第七章电位分析法3.ppt
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1、第七章第七章 电位分析法电位分析法二、授课主要内容二、授课主要内容 化学电池与电极电位化学电池与电极电位化学电池与电极电位化学电池与电极电位 电位分析原理与离子选择电极电位分析原理与离子选择电极电位分析原理与离子选择电极电位分析原理与离子选择电极 电位分析法的应用电位分析法的应用电位分析法的应用电位分析法的应用三、重点、难点三、重点、难点 电位分析原理与离子选择电极电位分析原理与离子选择电极电位分析原理与离子选择电极电位分析原理与离子选择电极一、本章的教学目的与要求一、本章的教学目的与要求 理解化学电池与电极电位、电位分析原理与理解化学电池与电极电位、电位分析原理与理解化学电池与电极电位、电位
2、分析原理与理解化学电池与电极电位、电位分析原理与离子选择电极及电位分析法的应用离子选择电极及电位分析法的应用离子选择电极及电位分析法的应用离子选择电极及电位分析法的应用一、一、电位分析法电位分析法概述概述 是利用是利用电极电位电极电位与化学电池电解质溶液中与化学电池电解质溶液中某某组分浓度组分浓度的对应关系,实现定量测定的方法的对应关系,实现定量测定的方法1 1、电位分析、电位分析 ai零电流零电流测定原电池电动势测定原电池电动势E 直接电位法直接电位法电位滴定法电位滴定法3、电极与测量仪器、电极与测量仪器2 2、电位分析分类、电位分析分类 直接电位法直接电位法 电位滴定法电位滴定法1 1、理
3、论依据理论依据能斯特能斯特能斯特能斯特能斯特方程能斯特方程能斯特方程能斯特方程二、二、电位分析法基本原理电位分析法基本原理测得电极电位可确定氧化态离子的活度测得电极电位可确定氧化态离子的活度对于第一类金属基电极对于第一类金属基电极电位测定法电位测定法的理论依据的理论依据2 2、实验中电极的性质和名称实验中电极的性质和名称指示电极指示电极指示被测试液某离子的活度指示被测试液某离子的活度 银银-氯化银电极氯化银电极AgCl+e-=Ag+Cl-甘汞电极甘汞电极Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl-提供电极标准提供电极标准参比电极参比电极恒定恒定极化电极极化电极电极的电位在电化学测量过程中始终电极的电
4、位在电化学测量过程中始终保持保持不变不变的电极,如的电极,如参比电极参比电极电极电位随着外加电极电位随着外加电压电压的改变而的改变而改变的电改变的电极极;具有这种性质的;具有这种性质的指示电极指示电极,又称为工,又称为工作电极作电极去极化电极去极化电极指示电极指示电极 参比电极均为去极化电极参比电极均为去极化电极电位分析法电位分析法1、离子选择性电极、离子选择性电极(ISE)的概念和构造的概念和构造 离子选择性电极是一类离子选择性电极是一类离子选择性电极是一类离子选择性电极是一类电化学传感器电化学传感器电化学传感器电化学传感器,敏感敏感敏感敏感膜膜膜膜是其主要组成部分,可产生是其主要组成部分,
5、可产生是其主要组成部分,可产生是其主要组成部分,可产生膜电位膜电位膜电位膜电位,电位值与电位值与电位值与电位值与溶液中溶液中溶液中溶液中响应离子活度响应离子活度响应离子活度响应离子活度的对数值成线性关系的对数值成线性关系的对数值成线性关系的对数值成线性关系三、三、离子选择性电极和膜电位离子选择性电极和膜电位发现:玻璃膜在水溶液中产生电位差发现:玻璃膜在水溶液中产生电位差发现:玻璃膜在水溶液中产生电位差发现:玻璃膜在水溶液中产生电位差研制:研制:研制:研制:PHPHPHPH玻璃电极玻璃电极玻璃电极玻璃电极成熟:商品化电极成熟:商品化电极成熟:商品化电极成熟:商品化电极1)1)概念概念导线导线电极
6、腔体电极腔体内参比电极内参比电极内参比溶液内参比溶液敏感膜敏感膜2)ISE构造构造2 2、膜电位的产生膜电位的产生C1 C2n扩散电位扩散电位自由扩散,没自由扩散,没有强制性和选有强制性和选择性择性膜膜KCl 1KCl 2C1 C2n道南电位道南电位离子扩散具离子扩散具有强制性和有强制性和选择性选择性负离子负离子膜电位膜电位对对RZ+产生响应时,产生响应时,内参比溶液内参比溶液内参比电极内参比电极待测溶液待测溶液膜本体膜本体敏感膜敏感膜对对RZ-产生响应时,产生响应时,常数项常数项为膜内界面上的相间电位及膜的内为膜内界面上的相间电位及膜的内外两个表面不完全相同而引起的不对称电位。外两个表面不完
7、全相同而引起的不对称电位。导线导线电极腔体电极腔体内参比电极内参比电极内参比溶液内参比溶液敏感膜敏感膜对对阴离子阴离子响应时:响应时:如电池:如电池:SCE ISE对对对对阳离子阳离子响应时:响应时:3 3、离子选择电极的作用原理离子选择电极的作用原理 离子选择电极的敏感膜可产生膜电位,离子选择电极的敏感膜可产生膜电位,该电位并非电子交换的氧化还原反应造成,该电位并非电子交换的氧化还原反应造成,而是由离子扩散所产生。而是由离子扩散所产生。结论结论四四 玻璃电极玻璃电极1 1、pH玻璃电极的构造玻璃电极的构造0.10.1mol/L mol/L HClHCl考宁考宁考宁考宁015015015015
8、玻璃组成:玻璃组成:玻璃组成:玻璃组成:NaNaNaNa2 2 2 2O 21.4,O 21.4,O 21.4,O 21.4,CaOCaOCaOCaO 6.4,6.4,6.4,6.4,SiOSiOSiOSiO2 2 2 2 72.2 72.2 72.2 72.2内参比电极内参比电极内参比电极内参比电极2、玻璃膜的响应机理、玻璃膜的响应机理Gl-Na+H+Gl-H Na水化胶层水化胶层水化胶层水化胶层溶液溶液溶液溶液玻璃膜中离子分布示意图玻璃膜中离子分布示意图玻璃膜中离子分布示意图玻璃膜中离子分布示意图点位被点位被Na+占据占据点位点位被被H+和和 Na+占据占据点位点位被被H+和和 Na+占据
9、占据内参比溶液内参比溶液外部溶液外部溶液表面点表面点位被位被H+交换交换表面点表面点位被位被H+交换交换 氢离子在玻璃膜表面进行氢离子在玻璃膜表面进行离子交换和扩散形成双电层结构离子交换和扩散形成双电层结构玻璃膜电位的产生玻璃膜电位的产生SCE PH玻璃电极玻璃电极实际测定时实际测定时 酸差和碱差酸差和碱差 考宁考宁015玻璃电极玻璃电极:pH 110测定值偏高测定值偏高(酸差酸差)pH10测定值偏低测定值偏低(碱差或钠差碱差或钠差)产产生生原原因因:NaNa活活度度高高,NaNa重重新新进进入入玻玻璃璃膜膜的的硅硅氧氧网网格格,并并占占据据少少数数交交换换点点位位,导导致致测测量到的量到的H
10、 H活度偏大,活度偏大,pHpH值偏低。值偏低。锂玻璃电极,锂玻璃电极,pH 13时,才发生碱差。时,才发生碱差。3、复合、复合PHPH玻璃电极玻璃电极4 4 其他阳离子玻璃电极其他阳离子玻璃电极主要响应主要响应离子离子玻璃膜组成玻璃膜组成(摩尔分数摩尔分数,%)Na2O Al2O3 SiO2Na+111871K+27568Ag+111871Li+Li2O152560此类电极在适用前,必须在待测离子稀溶液中此类电极在适用前,必须在待测离子稀溶液中此类电极在适用前,必须在待测离子稀溶液中此类电极在适用前,必须在待测离子稀溶液中浸泡活化两个小时浸泡活化两个小时浸泡活化两个小时浸泡活化两个小时五五
11、其他类型的离子选择性电极其他类型的离子选择性电极如如LaF3、Ag2S和和AgX等(晶格能比较低,等(晶格能比较低,在室温下具有离子导电性)。在室温下具有离子导电性)。1 1、均相晶膜电极、均相晶膜电极敏感膜由各种晶体材料组成敏感膜由各种晶体材料组成构造构造1)、)、氟电极(固态晶体电极)氟电极(固态晶体电极)Ag-AgCl电极电极内参比液内参比液(NaF+NaCl)LaF3晶体膜晶体膜氟离子扩散进入晶体氟离子扩散进入晶体膜表面缺陷形成双电膜表面缺陷形成双电层结构层结构 膜电位的产生膜电位的产生 消除干扰消除干扰方法方法LaF3+3OH-=La(OH)3+3F-适用的适用的pH范围:范围:56
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- 第七章 电位分析法3 第七 电位 分析
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