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-電分析電分析化學(xué)是利用電化學(xué)方法研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的學(xué)科。電分析化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，例如環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、醫(yī)藥分析、生物分析、材料科學(xué)等。電分析化學(xué)概述利用電信號(hào)分析物質(zhì)電分析化學(xué)主要研究利用電信號(hào)來(lái)測(cè)定物質(zhì)的含量、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并以此來(lái)進(jìn)行定量分析、結(jié)構(gòu)分析和動(dòng)力學(xué)研究。電化學(xué)傳感器電化學(xué)傳感器是將待測(cè)物質(zhì)與電信號(hào)聯(lián)系起來(lái)的一種裝置，它可以用于實(shí)時(shí)、快速、原位地檢測(cè)物質(zhì)的濃度、活性、性質(zhì)等信息。電化學(xué)分析儀器電化學(xué)分析儀器是用于進(jìn)行電化學(xué)分析的儀器，它可以提供各種電化學(xué)測(cè)量方法，例如電位法、電流法、伏安法、庫(kù)侖法等。電分析的種類(lèi)和特點(diǎn)電分析化學(xué)是利用電化學(xué)原理和方法研究物質(zhì)組成的學(xué)科。它主要包括電位法、電流法、庫(kù)侖法、伏安法等幾種主要類(lèi)型。電位差滴定法1基本原理利用電極電位的變化來(lái)指示滴定終點(diǎn)的方法。2滴定過(guò)程在滴定過(guò)程中，電極電位會(huì)隨著滴定劑的加入而發(fā)生變化，當(dāng)?shù)味ǖ交瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，電極電位會(huì)發(fā)生突變，從而指示滴定終點(diǎn)。3應(yīng)用電位差滴定法廣泛應(yīng)用于酸堿滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等多種類(lèi)型的化學(xué)分析。電位差滴定法的基本原理測(cè)量電位變化在滴定過(guò)程中，利用指示電極和參比電極測(cè)量溶液的電位變化，通過(guò)電位變化來(lái)指示滴定終點(diǎn)。滴定曲線(xiàn)電位差滴定法通過(guò)繪制滴定過(guò)程中電位變化曲線(xiàn)，即滴定曲線(xiàn)，確定滴定終點(diǎn)。終點(diǎn)判斷滴定終點(diǎn)出現(xiàn)在滴定曲線(xiàn)中電位變化最大的點(diǎn)，即滴定曲線(xiàn)的拐點(diǎn)。電位差滴定法的類(lèi)型1直接滴定法直接滴定法是將標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴加到待測(cè)溶液中。2返滴定法返滴定法是將過(guò)量的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到待測(cè)溶液中，然后用另一種標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過(guò)量的標(biāo)準(zhǔn)溶液。3置換滴定法置換滴定法是將待測(cè)物質(zhì)與另一種物質(zhì)反應(yīng)，生成可滴定的物質(zhì)，然后用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的物質(zhì)。電位差滴定法的儀器和操作pH計(jì)用于測(cè)量溶液的pH值，以跟蹤滴定過(guò)程中的pH變化。滴定管用于精確控制滴定劑的體積，確保滴定過(guò)程中的準(zhǔn)確性。燒杯用于盛裝待測(cè)溶液，并進(jìn)行滴定操作。攪拌器用于均勻混合溶液，確保滴定過(guò)程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。電位差滴定法的應(yīng)用電位差滴定法應(yīng)用廣泛，可用于分析各種化學(xué)物質(zhì)。例如，可用于測(cè)定酸堿滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定等。電流滴定法1基本原理電流滴定法是基于電解過(guò)程中電流變化來(lái)進(jìn)行定量分析的方法。2類(lèi)型常見(jiàn)類(lèi)型包括庫(kù)侖滴定法和電量滴定法。3應(yīng)用主要用于測(cè)定金屬離子的濃度。電流滴定法的基本原理電解反應(yīng)電流滴定法基于電解反應(yīng)，在電解過(guò)程中，目標(biāo)分析物在電極上發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，產(chǎn)生電化學(xué)信號(hào)。電流變化根據(jù)法拉第定律，電解過(guò)程中產(chǎn)生的電量與目標(biāo)分析物的濃度成正比，因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)電流的變化，可以確定分析物的濃度。滴定曲線(xiàn)在電流滴定過(guò)程中，隨著滴定劑的加入，電流發(fā)生變化，繪制滴定曲線(xiàn)可以確定滴定終點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算分析物的濃度。電流滴定法的儀器和操作11.電解池電流滴定法使用電解池，電解池由工作電極、輔助電極和參比電極組成。22.恒電流電源恒電流電源用于控制電解電流，保持電流穩(wěn)定。33.滴定裝置滴定裝置用于控制滴定劑的加入速度和滴定體積。44.檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)滴定過(guò)程中電解電流的變化，確定滴定終點(diǎn)。電流滴定法的應(yīng)用電流滴定法是一種重要的電化學(xué)分析方法，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，可用于測(cè)定水體中的重金屬離子、氰化物等污染物，并可以應(yīng)用于食品安全、藥物分析、臨床檢驗(yàn)等領(lǐng)域。伏安法電極反應(yīng)伏安法研究的是電解池中，電極電位與電流之間的關(guān)系。電流變化隨著電極電位的改變，電極反應(yīng)的速率也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致電流的變化。極譜曲線(xiàn)通過(guò)測(cè)量不同電極電位下的電流值，可以繪制出極譜曲線(xiàn)，從而分析物質(zhì)的濃度和性質(zhì)。定量分析伏安法可以用于定量分析，通過(guò)測(cè)量電流的大小來(lái)確定物質(zhì)的濃度。伏安法的基本原理1電極反應(yīng)伏安法基于電化學(xué)反應(yīng)，在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2電流-電壓關(guān)系通過(guò)改變電極電位，測(cè)量電極上的電流變化，得到電流-電壓曲線(xiàn)，即伏安曲線(xiàn)。3物質(zhì)濃度伏安曲線(xiàn)上的峰值電流與待測(cè)物質(zhì)的濃度成正比，可用于定量分析。伏安法的儀器和操作伏安法儀器伏安法儀器包括工作電極、參比電極、輔助電極和電位儀等，其核心是工作電極，它決定著分析的靈敏度和選擇性。工作電極的類(lèi)型很多，常用的是滴汞電極、鉑電極、金電極、石墨電極等。伏安法操作伏安法操作一般包括電解池的組裝、電解液的配制、工作電極的活化、參比電極的校正、電位掃描速度的設(shè)置、電流數(shù)據(jù)的記錄等步驟。伏安法的應(yīng)用伏安法是一種重要的電分析方法，應(yīng)用廣泛，可用于多種物質(zhì)的定性和定量分析。伏安法應(yīng)用于金屬離子、有機(jī)化合物和藥物分析，以及環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域。庫(kù)侖法1電解電解過(guò)程消耗一定量的電量2法拉第定律電量與電解產(chǎn)物的質(zhì)量成正比3庫(kù)侖計(jì)測(cè)量電解過(guò)程中消耗的電量4分析根據(jù)電量計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的含量庫(kù)侖法是一種基于電化學(xué)原理的定量分析方法。電解過(guò)程中消耗的電量與待測(cè)物質(zhì)的量成正比，通過(guò)測(cè)量電量可以準(zhǔn)確計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的濃度。庫(kù)侖法具有高靈敏度、高選擇性和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在化學(xué)分析中得到廣泛應(yīng)用。庫(kù)侖法的基本原理1法拉第定律電解過(guò)程中，電極上析出或溶解的物質(zhì)的質(zhì)量與通過(guò)電解池的電量成正比。2電量測(cè)量庫(kù)侖法利用法拉第定律，通過(guò)精確測(cè)量電解過(guò)程中所消耗的電量，來(lái)確定待測(cè)物質(zhì)的量。3電解效率庫(kù)侖法要求電解效率為100%，即所有通過(guò)電解池的電量都用于待測(cè)物質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)。庫(kù)侖法是電分析化學(xué)中一種重要的定量分析方法，它基于法拉第電解定律。在庫(kù)侖法中，待測(cè)物質(zhì)在電解池中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)測(cè)量電解過(guò)程中所消耗的電量，可以計(jì)算出待測(cè)物質(zhì)的量。庫(kù)侖法的儀器和操作庫(kù)侖計(jì)庫(kù)侖計(jì)用于測(cè)量電解過(guò)程中通過(guò)的電量。工作電極工作電極是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極，根據(jù)具體分析方法選擇合適的材料。輔助電極輔助電極用于完成電解回路，材料通常選擇惰性電極。參比電極參比電極提供穩(wěn)定的電位，用于測(cè)量工作電極的電位變化。庫(kù)侖法的應(yīng)用庫(kù)侖法是一種精確測(cè)定物質(zhì)的量的方法，它在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。庫(kù)侖法可用于測(cè)定化學(xué)物質(zhì)的純度，例如，測(cè)定金屬樣品中的雜質(zhì)含量。庫(kù)侖法還可以用于測(cè)定化學(xué)反應(yīng)的速率，例如，測(cè)定金屬在酸性溶液中的腐蝕速率。離子選擇性電極法1膜電位電極響應(yīng)2離子選擇性電極測(cè)量離子濃度3電極結(jié)構(gòu)敏感膜和參比電極4應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)和生物分析離子選擇性電極法基于離子選擇性電極的膜電位，通過(guò)測(cè)量電極電位來(lái)確定溶液中特定離子的濃度。離子選擇性電極通常包含一個(gè)敏感膜，用于選擇性地與特定離子相互作用。膜電位取決于膜與溶液中的離子濃度之間的平衡。離子選擇性電極法的基本原理1膜電位離子選擇性電極的膜電位與待測(cè)離子的活度直接相關(guān)。2能斯特方程膜電位與待測(cè)離子活度之間的關(guān)系可以通過(guò)能斯特方程來(lái)描述。3標(biāo)準(zhǔn)電位每個(gè)離子選擇性電極都有一個(gè)特定的標(biāo)準(zhǔn)電位，用于校正電極響應(yīng)。4測(cè)量方法通過(guò)測(cè)量電極的膜電位，就可以確定待測(cè)離子的活度。離子選擇性電極法的儀器和操作11.離子選擇性電極選擇性電極是核心，根據(jù)被測(cè)離子選擇。如，pH電極測(cè)定溶液的pH值。22.參比電極提供穩(wěn)定的參考電位，常使用飽和甘汞電極或銀/氯化銀電極。33.測(cè)量?jī)x器測(cè)量電位，一般使用pH計(jì)或離子計(jì)，可讀取電位并轉(zhuǎn)換為離子濃度。44.操作步驟校準(zhǔn)電極，測(cè)量待測(cè)溶液的電位，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)計(jì)算離子濃度。離子選擇性電極法的應(yīng)用離子選擇性電極法廣泛應(yīng)用于化學(xué)、環(huán)境、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域，為各種樣品中特定離子的測(cè)定提供了一種有效的方法。該方法操作簡(jiǎn)單，靈敏度高，選擇性好，可以用于測(cè)定各種樣品中的金屬離子、非金屬離子、有機(jī)離子等。電化學(xué)檢測(cè)法在分析化學(xué)中的應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)電化學(xué)傳感器可以用于檢測(cè)水體、空氣和土壤中的污染物，例如重金屬、農(nóng)藥和有機(jī)污染物。藥物分析電化學(xué)方法可用