文档介绍：第六章电化学分析导论
掌握各类电极的应用
掌握能斯特方程
掌握直接电位分析法
掌握电位滴定分析法
电化学分析基础
电化学分析的定义及分类
1 电化学分析法(trochemical analysis)
将待测试样和适当的电极组成电化学电池,测量电池的电化
学参数(电位、电导、电流、电阻和电量等),利用试液中
待测组分的含量与电化学参数的关系,进行定量或定性的分
析方法。
2 分类
根据测量
化学参数
不同
电位分析法:电极和待测试液组成原电池,零电流条件下通过测量电池的电动势进行分析的方法;
电导分析法:通过测定待测溶液电导率进行分析;
库仑分析法:应用外加电源电解试液,根据电解过程中所消耗的电量进行分析(法拉第电解定律);
电解分析法:应用外加电源电解试液,电解后称量在电极上析出的金属的质量进行分析,也称为电重量法;
根据测量方式不同:
第一类:直接测量化学电池中某一电化学参数,根据试液中
待测组分浓度与电化学参数关系定量,包括直接电位法、直
接电导法等,电化学分析的主要类型。
第二类:电化学滴定分析法,通过测量滴定过程化学电池中
某电化学参数的突变,以此指示终点,包括电位滴定法,电导
滴定法,恒电流库仑滴定法等。
第三类:通过电极反应,将待测组分转入第二相,然后用重量
法或滴定法进行分析,如电解分析法。
3 特点
(1)灵敏度高,离子选择性电极法的检出限可达10-7mol/L,有
的电化学分析检出限可达10-12mol/L.
(2)准确度高,重现性、稳定性好。
(3)测量范围宽,从常量到微量都能准确测定,电位分析法及
库仑分析法可用于微量组分测定;电解分析法、电位滴定分
析法可用于高含量组分测定。
(4)简便易行,仪器设备简单,价格低廉,仪器的调试和操作
都较简单,容易实现自动化。
(5)选择性好。
电化学分析的基本概念
1 化学电池
是进行电化学反应的场所,是电能和化学能相互转化的装置。
分类
原电池:化学能转化为电能的装置(自发进行),
直接电位法、电位滴定法
电解池:将电能转化为化学能(非自发进行)
电导池:研究化学电池中电解质溶液的导电特性
电极
Zn-Zn2+ , Cu-Cu2+
外电路:导线联接电极
盐桥:U型管内有KCl、
KNO3 ;
盐桥的作用:分别向两溶液中补
充正负离子,使得溶液保持中性,
电池反应得以进行。
电池反应:
负极(阳极):
氧化反应 Zn(s ) -2e= Zn2+(aq)
正极(阴极):
还原反应Cu2+(aq)+2e= Cu(s)
阳极(正极相连)
氧化反应 Ag(s ) -e= Ag+(aq)
还原反应Cu2+(aq)+2e= Cu(s)
阴极(负极相连)
不论原电池还是电解池,发生还
原反应的电极称为阴极;发生氧
化反应的称为阳极。
2 原电池的电动势
电池电动势是由于不同物体相互接触时,其相界面产生电位差
所致。
(1)电极和溶液的相界面电位差(电极电势φ)
以锌-硫酸锌为例:
由于金属锌中Zn2+不断溶解到溶液中,使
得金属锌表面带负电,溶液带正电,由于
静电作用,形成双电层,产生一个稳定的
相界面电位差(电极电势)。
金属越活泼,电解质溶液越稀,这种倾向越大。
另一方面,溶液中有易获得电子的金属离子时,
也可形成双电层。
金属越不活泼,溶液越浓,这种倾向越大。
----
++++ + +
----------------------
+ - + +
电极表面
+ + -
紧密层
扩散层
2)液体和液体的相界面电位(液体接界电位,扩散电位)
当两种不同组分的溶液或两种组分相同但浓度不同的溶液相接触
时,由于不同离子的扩散速率不同,在两溶液接触的界面两侧会
累积不同的电荷而形成双电层,当扩散达到平衡时,形成一个稳
定的相界面电位差,即液接电位,
一般为30mv左右。
它不是电极反应所产生,因此会影
响电池电动势的测定,实际工作中
采用盐桥消除。