文档介绍：第八讲:电化学分析法
本讲主要内容:
仪器结构和实验技术
原理与分析方法
应用
一、LK98BⅡ电化学分析仪的结构
和实验技术:
:
图1 LK98电化学分析系统主机方块图
2. 实验技术
三电极电化学池
UE
WE
RE
N2
电化学仪
图2 电化学实验装置图
RE﹑WE﹑UE分别为参比电极、工作电极和对电极
三电极是指:
工作电极(W)
辅助电极(U)或对电极
参比电极(R)
仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上,被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。辅助电极与工作电极连成通路,且发生的反应与工作电极相反,反应的电流通过工作电极
和对电极。
参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电
流-电势曲线中的峰电位、半波电位等。
电极材料:
1、工作电极常用的材料有:铂、金、汞、碳(玻璃碳、石墨、普通碳)、金属氧化物等。
2、对电极多用铂丝、铂网等。
3、参比电极常用的是甘汞电极和Ag-AgCI 电极.
溶剂:
无机溶剂,水、有机溶剂如乙醇、乙腈等,通常尽可能用水,或用水和有机溶剂的混和液.
电解质:
强酸如盐酸、硫酸等;强硷如氢氧化钾、氢氧化钠等;盐类如氯化钾、硝酸钾、磷酸盐等;,常要用有机电解质, 如四丁基高氯酸胺四丁基碘化胺等.
除氧:
被空气饱和的水溶液含氧8ppm左右,约为10-5M对于微量分析会严重干扰,通常要通惰性气体除去,最常用的是高纯氮。
二、原理与分析方法
原理
氧化还原反应
M+n + ne M
如 Ag+1 + e Ag
流过电极的电子数=参与反应的离子数×离子价态。
即:i ∝反应物的数量∝反应物的浓度---定量分析。
物质的结构不同导致其氧化还原电位不同---定性分析的基础。
物质的结构不同导致其氧化还原电位不同---定性分析的基础。
分析方法:
(一)、电解与库仑分析
1. 电解分析(电重量分析)
以电子为沉淀剂的重量分
析法,一般用铂网或铂片
作阴极,铂丝或铂片
为阳极,通电使被测物沉
积在铂阴极上然后称重。
这种方法又分为控制电位
电解分析和控制电流电解
分析。
图3 恒电位电解装置
(1)、控制电位电解分析
不同离子有不同的析出电位
(如图4),通过控制合适的工作
电极电位,可使被测离子沉积在
电极上,其他物质留在溶液中。
这种方法选择性好,可以实
现被测离子与共存离子的分离,
如Cu+2与Bi+2、Pb+2、Sn+2的分离
等。
(2)控制电流电解分析
在工作电极上施加一定的电
流进行电解,但被测物和共存物
可能同时析出。与控制电位电解
分析相比,速度快但选择性差,
目前用的不多。
c
c
图4 不同离子的析出电位
2. 库仑分析(库仑滴定)
以电子为滴定剂的滴定
分析,滴定装置如图5。如滴定酸,
阴极反应:
2H2O+2e H2 +2OH-
生成的 OH- 离子立即与样品中的酸
( H+ )反应
OH-+H+ H2O
如测定环境样品中的苯胺,在
样品溶液中加入 Br –使其在阳极氧
化产生 Br2,反应如下:
2Br - Br2,
用生成的Br2滴定苯胺。因此,库
仑滴定可用于容量分析中的各类滴
定如酸硷中和滴定、沉淀滴定、氧
化还原滴定及络合滴定等方面。
图5 库仑滴定基本装置
库仑滴定主要依据法拉第的两个电解定率:即
第一定率: w∝Q
电极上析出的物质重量正比于通过的电量,
第二定率:
在各种不同的电解质溶液中通入相同电量时,在电极上析出的物质的当量数相同。
1法拉第(96487库仑)电量,可以析出一个克当量的任何物质。
在电极上析出的物质重量(w)可用下式表示:
w=Q/F*M/n
Q—电量; F—法拉第常数; M—分子量(或原子量);n—反应的电子数
在控制电位库仑分析中 Q=∫itdt
在控制电流库仑分析中 Q=it