文档介绍：第八章电位分析法
8-1概述
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电导分析法、电位分析法、伏安法和极谱分析法、电解和库仑分析法等.
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通常是由指示电极、参比电极和待测溶液构成原电池,直接测量电池电动势并利用Nernst公式来确定物质含量的方法。
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直接电位法:测定原电池的电动势或电极电位,利用Nernst方程直接求出待测物质含量的方法。
电位滴定法:向试液中滴加可与被测物发生氧化还原反应的试剂,以电极电位的变化来确定滴定终点,根据滴定试剂的消耗量间接计算待测物含量的方法。
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1)  分析检测限低;
2)  元素形态分析:如Ce(III)及Ce(IV)分析
3)  产生电信号,可直接测定。仪器简单、便宜;
4) 多数情况可以得到化合物的活度而不只是浓度,如在生理学研
究中,Ca2+或K+的活度大小比其浓度大小更有意义;
5) 可得到许多有用的信息:界面电荷转移的化学计量学和速率;
传质速率;吸附或化学吸附特性;化学反应的速率常数和平衡常数测定等。
8-2 化学电池(Chemical cell)
一、基本概念
1、化学电池定义:化学电池是化学能与电能互相转换的装置。
2、组成化学电池的条件:
1) 电极之间以导线相联;
2)电解质溶液间以一定方式保持接触
使离子从一方迁移到另一方;
3) 发生电极反应或电极上发生电子
转移。
3、电池构成:
根据电解质的接触方式不同,可分为液接电池和非液接电池。
A) 液接电池:两电极同一种溶液。
B)非液接电池:两电极分别与不同溶液接触。如图所示。
据能量转换方式亦可分为两类:
原电池(Galvanic or voltaic cell):化学能——电能
电解池(Electrolytic cell):电能——化学能
二、电池表达式
(-) 电极a溶液(a1)溶液(a2)电极b (+)
阳极 E 阴极
电池电动势: E = c - a+液接= 右- 左+液接
当E>0,为原电池;E<0为电解池。
正、负极和阴、阳极的区分:
电位高的为正极,电位低的为负极;
阳极:发生氧化反应的为;
阴极:发生还原反应的为。
三. 电极电位
1 电极电位的产生:
(1)相间电位:
金属和溶液的化学势不同。当金属与溶液接触后,金属晶格上的原子以正离子的形式有被液相中水分子极化、吸引,并以水合离子的状态进入溶液,使金属表面带负电;溶液中的金属离子也有被吸附到金属表面的趋势,两相介面形成类似充电电容那样的双电层,因双电层电性相反,从而产生相间电位差。
(2)液接界电位
两种不同或浓度有别的液体接触时,在液液界面会因离子扩散速度不同而产生电位差。
(1)标准氢电极:
绝对电极电位无法得到,因此只能以一共同参比电极构成原电池,测定该电池电动势。常用的为标准氢电极,如图:
其电极反应为
人为规定在任何温度下,氢标准电极电位H+/H2=0
(2). 标准电极电位:
常温条件下(),活度a均为1mol/L的氧化态和还原态构成如下电池:
Pt H2(101325Pa),H+(a=1M) Mn+(a=1M) M
该电池的电动势E即为电极的标准电极电位。
如Zn标准电极电位Zn2+/Zn=-:
Pt H2(101325Pa), H+(1mol/L) Zn2+(1mol/L) Zn
(3). 电极电位:
IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)规定,任何电极与标准氢电极构成原电池所测得的电动势作为该电极的电极电位。
四、Nernst方程式
对于任一电极反应:
电极电位为:
其中,0为标准电极电位;R为摩尔气体常数(K); T为绝对温度;F为Faraday常数(96485C/mol);z为电子转移数;a为活度。
在常温下,Nernst方程为:
上述方程式称为电极反应的Nernst方程。
若电池的总反应为:aA + bB = cC + dD
电池电动势为:
该式称为电池反应的Nernst方程。其中 0为所有参加反应的组份标准电极电位之差。
当电池反应达到平衡时,E=0,此时
利用此式可求得反应的平衡常数K。