武漢大學(xué)分析化學(xué)下冊(cè)考研課件-電分析

武漢大學(xué)分析化學(xué)下冊(cè)考研課件-電分析歡迎來(lái)到武漢大學(xué)分析化學(xué)下冊(cè)電分析課程。本課程將深入探討電化學(xué)分析方法，涵蓋電位測(cè)量、電極反應(yīng)、離子活度等關(guān)鍵概念。概述電分析化學(xué)定義研究電化學(xué)過(guò)程中的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分析方法。主要內(nèi)容包括電位測(cè)量、電流測(cè)量、電導(dǎo)測(cè)量等多種技術(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、藥物分析等領(lǐng)域。電位測(cè)量1電位測(cè)量原理2常用儀器3誤差分析4應(yīng)用領(lǐng)域電位測(cè)量是電分析化學(xué)中的基礎(chǔ)技術(shù)，通過(guò)測(cè)量電極間的電位差來(lái)獲取有關(guān)溶液中離子濃度的信息。電位測(cè)量的基本原理電極浸入溶液在電極與溶液界面形成電化學(xué)雙電層。電荷分離產(chǎn)生界面電位差，反映溶液中特定離子的活度。測(cè)量電位差通過(guò)高阻抗電壓表測(cè)量工作電極與參比電極間的電位差。電位測(cè)量常用儀器電壓表測(cè)量電極間電位差的基本儀器。電位計(jì)用于精確測(cè)量電位的儀器。pH計(jì)專門用于測(cè)量溶液pH值的儀器。電位測(cè)量的誤差系統(tǒng)誤差電極污染溫度波動(dòng)儀器校準(zhǔn)不當(dāng)隨機(jī)誤差電磁干擾溶液攪拌不均勻讀數(shù)誤差電極電勢(shì)和電極反應(yīng)1電極浸入溶液電極與溶液接觸，開(kāi)始發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。2電荷轉(zhuǎn)移電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移。3電極電勢(shì)建立電極表面形成穩(wěn)定的電位，反映溶液中離子活度。電極標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)和飽和甘汞電極標(biāo)準(zhǔn)氫電極定義為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氫氣電極的電勢(shì)為零，作為電勢(shì)測(cè)量的基準(zhǔn)。飽和甘汞電極常用參比電極，由汞、氯化亞汞和飽和氯化鉀溶液組成。電極標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，電極相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電勢(shì)值。電位計(jì)測(cè)量和離子濃度配制標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)備已知濃度的離子標(biāo)準(zhǔn)溶液。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電位使用電位計(jì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液的電位。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線建立電位與離子濃度的關(guān)系曲線。測(cè)定未知樣品測(cè)量未知樣品電位，從標(biāo)準(zhǔn)曲線確定濃度。離子活度定義反映離子在溶液中的有效濃度，考慮了離子間的相互作用。重要性在電化學(xué)分析中，離子活度比濃度更準(zhǔn)確地反映離子的化學(xué)性質(zhì)。影響因素受溶液中離子強(qiáng)度、溫度和壓力等因素影響。離子活度系數(shù)和離子強(qiáng)度離子活度系數(shù)反映離子實(shí)際活度與理想稀溶液中活度的偏差程度。隨離子強(qiáng)度增加而減小。離子強(qiáng)度表征溶液中所有離子的總電荷濃度。計(jì)算方法：I=1/2Σ(ci*zi^2)，其中ci為離子濃度，zi為離子電荷數(shù)。離子活度和離子濃度關(guān)系式a=γ*ca：離子活度γ：活度系數(shù)c：離子濃度（mol/L）logγ=-A*z^2*√I（德拜-休克爾極限定律）A：常數(shù)，與溶劑和溫度有關(guān)z：離子電荷數(shù)I：離子強(qiáng)度電位測(cè)量的應(yīng)用pH測(cè)定廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品工業(yè)和生物化學(xué)研究。電位滴定用于準(zhǔn)確測(cè)定溶液中特定離子的濃度。離子選擇性電極測(cè)量特定離子濃度，如鈉、鉀、氯離子等。電位滴定概述1原理通過(guò)測(cè)量滴定過(guò)程中溶液電位的變化來(lái)確定終點(diǎn)。2優(yōu)勢(shì)比指示劑法更準(zhǔn)確，可用于渾濁或有色溶液。3應(yīng)用適用于酸堿、氧化還原、沉淀和配位滴定。酸堿電位滴定選擇指示電極通常使用玻璃電極作為pH敏感電極。準(zhǔn)備滴定裝置包括滴定管、攪拌器和電位計(jì)。記錄電位變化隨著滴定劑的加入，記錄溶液pH值的變化。確定終點(diǎn)通過(guò)電位躍變最大處確定滴定終點(diǎn)。配位滴定原理基于金屬離子與配體形成穩(wěn)定配合物，通過(guò)電位變化測(cè)定金屬離子濃度。常用配體EDTA（乙二胺四乙酸）是最常用的配位滴定劑。應(yīng)用廣泛用于水質(zhì)分析、金屬含量測(cè)定等領(lǐng)域。沉淀滴定原理基于難溶化合物的形成，通過(guò)測(cè)量電位變化來(lái)確定終點(diǎn)。應(yīng)用常用于鹵素離子（如Cl-、Br-、I-）的測(cè)定，以及銀離子的含量分析。氧化還原電位滴定1選擇合適的氧化還原電極常用鉑電極或金電極作為指示電極。2準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)氧化還原滴定劑如高錳酸鉀、重鉻酸鉀等。3記錄電位變化滴定過(guò)程中持續(xù)監(jiān)測(cè)溶液的氧化還原電位。4繪制滴定曲線根據(jù)電位變化確定當(dāng)量點(diǎn)，計(jì)算待測(cè)物質(zhì)含量。電流-電勢(shì)關(guān)系1歐姆區(qū)電流與電勢(shì)呈線性關(guān)系，遵循歐姆定律。2法拉第區(qū)電流隨電勢(shì)增加而快速上升，反映電極反應(yīng)速率。3極限電流區(qū)電流達(dá)到穩(wěn)定值，受擴(kuò)散限制。極化現(xiàn)象和過(guò)電壓極化現(xiàn)象電極通過(guò)電流時(shí)，其電位偏離平衡電位的現(xiàn)象。分為濃度極化和活化極化。過(guò)電壓實(shí)際電極電位與理論電極電位之間的差值。影響電極反應(yīng)速率和效率。電量法原理定義通過(guò)測(cè)量電解過(guò)程中通過(guò)的電量來(lái)定量分析物質(zhì)的方法。法拉第定律電解產(chǎn)生或消耗的物質(zhì)量與通過(guò)的電量成正比。應(yīng)用廣泛用于電化學(xué)分析、電鍍和電池研究等領(lǐng)域。庫(kù)侖法測(cè)定1樣品準(zhǔn)備將待測(cè)物質(zhì)溶解在合適的電解質(zhì)溶液中。2電解在控制電位或電流條件下進(jìn)行電解反應(yīng)。3電量測(cè)量精確測(cè)量電解過(guò)程中通過(guò)的總電量。4計(jì)算分析根據(jù)法拉第定律計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的含量。伏安法測(cè)定掃描電位在一定范圍內(nèi)線性改變電極電位。記錄電流測(cè)量對(duì)應(yīng)電位下的電流響應(yīng)。繪制伏安曲線得到電流-電位關(guān)系曲線。定性定量分析通過(guò)峰位置和峰高進(jìn)行物質(zhì)鑒定和含量測(cè)定。電流滴定原理通過(guò)測(cè)量滴定過(guò)程中溶液電流的變化來(lái)確定終點(diǎn)。優(yōu)勢(shì)靈敏度高，可用于檢測(cè)微量物質(zhì)。應(yīng)用常用于氧化還原滴定，如碘量法和永量法。離子選擇性電極原理基于離子交換膜對(duì)特定離子的選擇性響應(yīng)。結(jié)構(gòu)包括感應(yīng)膜、內(nèi)參比電極和內(nèi)充液。測(cè)量通過(guò)電位差測(cè)定特定離子的活度。離子選擇電極的類型和原理玻璃電極利用特殊玻璃膜對(duì)H+離子的選擇性響應(yīng)，主要用于pH測(cè)定。固體膜電極使用晶體或沉淀作為感應(yīng)膜，如氟離子選擇電極。液膜電極利用有機(jī)液體中的離子載體，如鉀離子選擇電極。離子選擇電極的應(yīng)用水質(zhì)分析測(cè)定水中的氟化物、硝酸鹽等離子含量。生物醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)血液和尿液中的電解質(zhì)水平。食品工業(yè)分析食品中的鈉、鉀含量。環(huán)境監(jiān)測(cè)檢測(cè)土壤和空氣中的污染物。電導(dǎo)測(cè)量1電導(dǎo)測(cè)量原理2電導(dǎo)池常數(shù)3溫度效應(yīng)4應(yīng)用領(lǐng)域電導(dǎo)測(cè)量是通過(guò)測(cè)定溶液對(duì)電流的傳導(dǎo)能力來(lái)分析溶液組成和濃度的方法。電導(dǎo)測(cè)量的原理及儀器原理基于歐姆定律，通過(guò)測(cè)量溶液的電阻來(lái)計(jì)算電