儀器分析課件 緒論及電化學(xué)分析

儀器分析

（instrumentalanalysis）

黃慶華概述

儀器分析也稱物理、物理化學(xué)分析。物理分析（physicalanalysis）按被測(cè)物的物理性質(zhì),進(jìn)行定性、定量分析。物理化學(xué)分析（physicochemicalanalysis）按被測(cè)物在化學(xué)變化中的某種物理性質(zhì)與組分間的關(guān)系，進(jìn)行定性、定量分析。分類

電位法電化學(xué)分析

雙指示電極電流滴定法紫外—可見(jiàn)分光光度法吸收光譜原子吸收分光光度光學(xué)分析紅外分光光度*核磁共振波譜法*發(fā)射光譜—熒光分析法色譜分析—經(jīng)典液相色譜、氣相色譜、高效液相色譜質(zhì)譜*毛細(xì)管電泳特點(diǎn)1、靈敏度高2、分析速度快3、選擇性好4、相對(duì)誤差一般1%~5%（精密的可達(dá)0.5%~0.2%）5、發(fā)展快、應(yīng)用廣6、設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格較貴，工作條件要求高如何學(xué)好儀器分析1、掌握每種方法的原理基本公式、單位、應(yīng)用條件2、熟悉儀器的主要結(jié)構(gòu)及基本設(shè)計(jì)原理3、了解儀器的基本使用方法電位分析法及永停滴定法第一節(jié)電化學(xué)分析（electrochemical

analysis）概述

用電化學(xué)原理進(jìn)行物質(zhì)成分分析的方法

分類電解法電導(dǎo)法直接電位法電位法電位滴定法

伏安法雙指示電極電流滴定（永停滴定）法電化學(xué)分析

把測(cè)定對(duì)象構(gòu)成化學(xué)電池的組成部分，測(cè)量電池的某些物理量，如電位、電流等，求得物質(zhì)的含量。

該法有較好的靈敏度、準(zhǔn)確度與重現(xiàn)性，不僅可作定量，還可作價(jià)態(tài)、形態(tài)分析。它是快速發(fā)展的一門學(xué)科，方法上，追求超高靈敏度和超高選擇性，技術(shù)上，利用交叉學(xué)科，如表面科學(xué)、納米技術(shù)和物理譜學(xué)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)和活體監(jiān)測(cè)的目的及分子、原子水平。

第二節(jié)

電化學(xué)分析法基本原理

一、相界電位與（金屬）電極電位金屬晶體：晶格點(diǎn)陣上的正離子和在其間流動(dòng)的自由電子組成。

-++--+MMn++ne+-Mn++neM-++-

Mn+Mn+金屬離子進(jìn)入溶液溶液中正離子沉積到金屬

表面

達(dá)到平衡后，相界面產(chǎn)生一穩(wěn)定的電位差叫相界電位（phaseboundarypotential）。

二、化學(xué)電池 （Chemicalcell）電極：每組金屬-溶液體系簡(jiǎn)單化學(xué)電池：兩組金屬-溶液體系

原電池：自發(fā)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苎b置

電解池：消耗外電源，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能裝置

電池工作時(shí)，電流必須在電池內(nèi)外流通，構(gòu)成回路。外部電路是金屬導(dǎo)體，移動(dòng)的是帶負(fù)電荷的電子。電池內(nèi)部是電解質(zhì)溶液，移動(dòng)的是分別帶正、負(fù)電荷的離子。電流能在整個(gè)回路中通過(guò)，必須在兩個(gè)電極的金屬／溶液界面處同時(shí)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的電極反應(yīng)，即離子從電極上取得電子，或?qū)㈦娮咏唤o電極。

按照電子流動(dòng)的方向

正極：電子流入(還原反應(yīng))

負(fù)極：電子流出(氧化反應(yīng))電流從正極流向負(fù)極，電流方向與電子流動(dòng)方向相反。無(wú)液接界電池有液接界電池

鹽橋

鹽橋作用：阻止兩種溶液混合，為通電時(shí)的離子遷移提供通道。銅-鋅原電池（Daniell電池）

導(dǎo)線連接兩電極時(shí)，iZn片變小，Cu片變大，電流表指針偏轉(zhuǎn)。ZnZn2++2e

負(fù)極Cu2++2eCu正極Zn2+

Cu2+Zn+Cu2+Zn2++Cu電池反應(yīng)零電流條件下，原電池電動(dòng)勢(shì)為：

正極電位負(fù)極電位ZnCuA

施加一個(gè)反方向的電位差，當(dāng)該電位差＜1.1，電極反應(yīng)方向不變

=1.1，電極反應(yīng)停止Zn2+Cu2+＞1.1，電極反應(yīng)改變反向電解池

Zn極：Zn2++2eZnCu極：CuCu2++2e電池反應(yīng)：Zn2++CuZn+Cu2+

消耗外電源電能而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)ZnCu電池表示法：1、“|”相與相間界面，2、“||”鹽橋3、寫出電池內(nèi)物質(zhì)（離子、分子、氣體等），標(biāo)出濃度或壓力4、負(fù)極(氧化）寫左邊，正極（還原）寫右邊電極電位“”標(biāo)準(zhǔn)電極電位“”

條件電極電位“”電動(dòng)勢(shì)“E”（-）Zn|Zn2+（1mol/L）||Cu2+（1mol/L）|Cu（+）三、指示電極與參比電極指示電極（indicatorelectrode）電極電位隨溶液中待測(cè)離子的活度而變化的電極參比電極（referenceelectrode）電極電位不受溶液組成變化的影響，電位值基本固定不變的電極（一）電極分類四種類型1、金屬—金屬離子電極構(gòu)成：金屬插在該金屬離子溶液中表示：M|Mn+作用：測(cè)定金屬離子的濃度電極反應(yīng)：Mn++neM電極電位：

例：Ag絲插入Ag+溶液組成Ag電極

電極反應(yīng)：Ag++eAg表示：Ag|Ag+

按Nernst方程的電極電位表達(dá)式：2、金屬—金屬難溶鹽電極構(gòu)成：金屬表面涂上它的難溶鹽，插在該難溶鹽的陰離子溶液中表示：M|MX|Xn-作用：測(cè)定陰離子濃度電極反應(yīng)：MX+neM+Xn-電極電位：例：涂AgCl的Ag絲插入含Cl-的溶液中電極反應(yīng)：AgCl+eAg+Cl-

反應(yīng)分兩步：AgClAg++Cl-Ag++eAg電極電位：3、惰性金屬電極構(gòu)成：Pt或Au插在含氧化形和還原形電對(duì)的溶液中表示：Pt|Ma+，M（a-n）+作用：測(cè)氧化形或還原形的濃度或它們的比值電極反應(yīng)：Ma++neM（a-n）+電極電位：氧化形還原形例：Pt絲插入含F(xiàn)e3+、Fe2+溶液中電極表示：Pt|Fe3+，F(xiàn)e2+電極反應(yīng)：Fe3++eFe2+電極電位：惰性金屬本身不參