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极谱分析公开课获奖课件赛课一等奖课件.ppt

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捷克物理化学家海洛夫斯基19首先提出来的一种电化学分析措施(,由于发明和发展极谱法,获1959年Nodel化学奖) 。
自1925年海洛夫斯基和方志益三制造出第一台笔录式极谱仪以来,至今已经有76年的历史。这一时期中,极谱仪器和分析措施均有了明显的进步:在仪器上,从经典极谱发展到交流极谱、示波极谱、方波极谱、脉冲极谱等新的仪器品种;分析措施上,发展了极谱催化波、平行和H催化波、固定电极溶出法等新的措施。这些发展,使极谱分析的敏捷度和选择性不停提高,然而,自90年代以来,由于其他仪器技术的发展,使得其应用范围缩小。
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华中农业大学资源环境系
极谱分析分类
极谱分析是一种运用可还原或可氧化物质在电解池中所产生的电流-电压曲线来进行分析的措施。根据阴极材料不一样,极谱分析可以分为两类:
一类用液态电极(如滴汞电极)作指示电极,电极表面可以周期性自动更新,称为极谱法;
另一类则用固态电极或面积固定的电极(如悬汞电极、石墨电极、金盘电极)作指示电极,电极表面不能周期自动更新,称为伏安法。
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华中农业大学资源环境系
特殊条件下的电解分析
电解分析:以左图所示的电解池为例,假设还原离子为Cd2+,当外加电解电压达到Cd2+的分解电压时,它就会在阴极上还原称为金属Cd,反应结束后,称量Cd的重量即可求得溶液中离子得浓度。为了使加紧分析速度采用3种措施:扩大阴极表面、加大电解电流、搅拌。
Cd2+
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华中农业大学资源环境系
特殊条件下的电解分析
在电解分析中,假如让阳极接地,则外加电压所有落到阴极上,此时阴极电压又叫阴极电位。电解分析对离子的选择性在于,不一样离子具有不一样的还原电位,若控制电解电压不变,只有还原电位等于阴极电位的才能在阴极上还原,因此这种措施的选择性好,是制备纯金属的经典措施。
电极分析的局限性在于:称量误差影响测定的敏捷度,以万分之一的天平为例,若但愿测定误差不不小于1%,100ml溶液中至少要含10mg金属离子,当待测离子是铜(),可算出该测定的最低浓度为(10×100/)=×10-3mol /L,可见对低浓度溶液用电解分析是不合适的。
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特殊条件下的电解分析
此外在电解分析中,人们还发现外加电解电压往往不小于理论电解电压,使得电解效率减少。
I
阴极电位-V
离子还原电位
理论曲线
实际曲线
= 
RT
nF
ln
Cd2+
Cd
O
+
= 
RT
nF
ln
Cd2+
O
+
Cd2++2e+Hg  Cd(Hg)
按照欧姆定律,电解池电阻一定期,电压与电流呈正比。现象-极化-为何?
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特殊条件下的电解分析
研究发现导致电压电流偏离理论值(极化或过电位或超电压)的原因有2个,一是溶液本体中的离子来不及迁移到阴极上还原,导致电流下降;二是离子虽然抵达了阴极表面,不过由于阴极材料的电化学性质不能及时还原。人们把前者叫作浓差极化(与浓度有关),后者叫作电化学极化(与电极性质有关)。当浓差极化程度达到电流不随外加电压增长而上升时,称为完全极化,此时的电流值叫作极限扩散电流。
极化现象导致原电池的输出电压减少,电解池的电解电压升高。为了减轻极化对电解的影响,工业上采用去极剂减轻电化学极化,运用搅拌减少浓差极化,以提高电解效率,节省生产能耗。
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华中农业大学资源环境系
特殊条件下的电解分析
显然,浓差极化隐含着:伴随外加电解电压增长至电解电流下降(产生浓差极化)时的某一点电流值与浓度有关,浓度越高抵达浓差极化的电流越大。
海洛夫斯基认识到浓差极化隐含的定量分析意义,从加剧浓差极化、选择合适的阴极材料入手,提出了极谱分析措施。
怎样加剧浓差极化呢?
1. 不搅拌,静止条件下电解;
2. 减小阴极表面,增长电流密度。
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华中农业大学资源环境系
特殊条件下的电解分析
为何要选择合适的阴极材料呢?
这与电化学极化有关。由于不一样离子的还原电位不一样,假如溶液中具有的大量氢离子在其他离子还原之前还原,虽然大幅度提高电解电压也不会产生浓差极化。因此,只有想措施找到一种阴极材料
因此,只有想措施找到一种阴极材料,它可以使氢离子的还原电位移动到大多数待测离子之后还原,这样就不会影响这些离子的测定了。
I
阴极电位-V
C1x
C2x
C3x
C4x
C5x
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特殊条件下的电解分析
选择什么阴极材料合适呢?
阴极材料(对H+)
过电位 (V,A=)
Pt

Cu

Hg

Zn

Pb

以上数据反应,用Hg作为阴极材料最佳,它不仅对氢的过电位大,并且自身是液体,可以作成自动更新的液体电极,避免还原物质滞留在电极中。
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特殊条件下的电解分析
极限电流测量系统示意
玻璃毛细管
参比电极
铂电极
金属汞
塑料软管
I
V
M

电位器
电动机
+
特殊条件下的电解分析——极谱分析(伏安分析)
电解电压
接地电位
阴极电位=?
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