① 分析电化学的发展趋势
电化学储能电站通过化学反应进行电池正负极的充电和放电,实现能量转换。传统电池技术以铅酸电池为代表,由于其对环境危害较大,已逐渐被锂离子、钠硫等性能更高、更安全环保的电池所替代。电化学储能的响应速度较快,基本不受外部条件干扰,但投资成本高、使用寿命有限,且单体容量有限。随着技术手段的不断发展,电化学储能正越来越广泛地应用到各个领域,尤其是电动汽车和电力系统中。
近年电化学储能装机规模快速发展 主要以锂电池为主
2018年是中国电化学储能发展史的分水岭。一方面是因为电化学储能累积装机功率规模首次突破GW,另一方面是因为电化学储能呈现爆发式增长,新增电化学储能装机功率规模高达612.8MW,对比2017年新增功率规模147.3MW,同比增长316%。截至2019年底,中国电化学储能市场累积装机功率规模为1709.60MW,同比增长59.4%。
—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国储能电站行业市场前瞻与投资规划分析报告》
② 电化学基础知识点总结归纳
电化学的知识点很多,学生们需要扎实掌握,我整理了一些重要电化学知识点。
1、概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池。
2、组成条件:
(1)两个活泼性不同的电极
(2)电解质溶液
(3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路
3、电子流向:
外电路:负极——导线—— 正极
内电路:盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。
4、电极反应:
以锌铜原电池为例:
负极:氧化反应:Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)
正极:还原反应:2H++2e=H2↑(较不活泼金属)
总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑
5、正、负极的判断:
(1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。
(2)从电子的流动方向:负极流入正极
(3)从电流方向:正极流入负极
(4)根据电解质溶液内离子的移动方向:阳离子流向正极,阴离子流向负极
1、电化学分析法也称电分析化学法,是基于物质在溶液中的电化学性质基础上的一类仪器分析方法,由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域,仪器分析法始于1922年捷克化学家 J.海洛夫斯基建立极谱法。通常将试液作为化学电池的一个组成部分,根据该电池的某种电参数(如电阻、电导、电位、电流、电量或电流-电压曲线等)与被测物质的浓度之间存在一定的关系而进行测定的方法。
2、电分析化学是利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学,它是电化学和分析化学学科的重要组成部分,与其它学科,如物理学、电子学、计算机科学、材料科学以及生物学等有着密切的关系。电分析化学已经建立了比较完整的理论体系。电分析化学既是现代分析化学的一个重要分支,又是一门表面科学,在研究表面现象和相界面过程中发挥着越来越重要的作用。
3、电化学分析法是应用电化学原理和技术,利用化学电池内被分析溶液的组成及含量与其电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法,其操作方便。许多电化学分析法既可定性,又可定量;既能分析有机物,又能分析无机物,并且许多方法便于自动化,在生产等各个领域有着广泛的应用。
以上是我整理的电化学的知识点,希望能帮到你。
③ 电化学分析法的应用
(1)电化学分析法不仅可用于物质组成和含量的定量分析,也可用于结构分析,如进行元素价态和形态分析。
(2)传统电化学分析法主要用于无机离子的分析,随着该类技术的发展,测定有机化合物的应用也日益广泛,在药物分析的应用也越来越多。
(3)随着电极制造技术的不断进步,超微电极直接刺入生物体内,活体分析也成为现实。
(4)电化学分析法还可用作为科学研究的工具,如化学平衡常数测定、化学反应机理研究、研究电极过程动力学、氧化还原过程、催化反应过程、有机电极过程、吸附现象等等。
(5)电化学分析法还因为信号易传递、易于实现自动化和连续化以及仪器简单、价格便宜等特点,在环境监测与控制、工业自动控制和在线分析领域有着重要的地位。
电分析化学是利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学,它是电化学和分析化学学科的重要组成部分,与其它学科,如物理学、电子学、计算机科学、材料科学以及生物学等有着密切的关系。电分析化学已经建立了比较完整的理论体系。电分析化学既是现代分析化学的一个重要分支,又是一门表面科学,在研究表面现象和相界面过程中发挥着越来越重要的作用。
1.电分析化学方法是一种公认的快速、灵敏、准确的微量和痕量分析方法。溶出伏安法测定重金属离子的浓度可以低至10-12mol/L,结合催化法,测定灵敏度可以达到10-14mol/L,如果结合生物酶的专一催化反应,检出限可以达到10-16mol/L,电分析仪器简单,价格低廉,特别是在有机、生物和药物、环境分析中与越来越显示出很大的潜力和优越性。另外。在一些苛刻的环境条件下,如流动的河流、非水化学流动过程、熔岩及核反应堆芯的流体中,电化学方法也是非常有用的。
2.电极过程动力学和电极反应机理的研究,是电分析化学的另外一个重要方面。 电极过程中常常包含有在溶液中或在电极表面上进行的化学步骤、新相的生成和表面扩散步骤等。电极过程动力学的研究在冶金、电镀、有机物与无机物的电合成、化学电源、化学传感器以及金属材料的腐蚀防护等方面都具有重要意义。
3.物质在电极上的氧化还原反应机理是十分复杂的,但它的研究结果对许多学科都具有借鉴意义,特别是在生物化学和药物学研究领域。例如,药物在人体内的代谢过程就是一个生物氧化还原过程,与药物在电极上的氧化还原反应具有某些相似性。从电极反应的机理,可以了解这些药物的生物氧化还原过程。亦可研究热、光、氧、酒、酸、碱等对生物过程的影响,研究联合作用、协同效应和拒抗作用,研究人体中常见物质的影响等,为药物的临床应用和药理药效的研究提供理论依据。
④ 什么是 电化学原位拉曼光谱法
楼主你好:
电化学原位拉曼光谱法, 是利用物质分子对入射光所产生的频率发生较大变化的散射现象, 将单色入射光(包括圆偏振光和线偏振光) 激发受电极电位调制的电极表面, 通过测定散射回来的拉曼光谱信号(频率、强度和偏振性能的变化)与电极电位或电流强度等的变化关系。一般物质分子的拉曼光谱很微弱, 为了获得增强的信号, 可采用电极表面粗化的办法, 可以得到强度高104-107倍的表面增强拉曼散射(Surface Enahanced Raman Scattering, SERS) 光谱, 当具有共振拉曼效应的分子吸附在粗化的电极表面时, 得到的是表面增强共振拉曼散射(SERRS)光谱, 其强度又能增强102-103。
电化学原位拉曼光谱法的测量装置主要包括拉曼光谱仪和原位电化学拉曼池两个部分。拉曼光谱仪由激光源、收集系统、分光系统和检测系统构成, 光源一般采用能量集中、功率密度高的激光, 收集系统由透镜组构成, 分光系统采用光栅或陷波滤光片结合光栅以滤除瑞利散射和杂散光以及分光检测系统采用光电倍增管检测器、半导体阵检测器或多通道的电荷藕合器件。原位电化学拉曼池一般具有工作电极、辅助电极和参比电极以及通气装置。为了避免腐蚀性溶液和气体侵蚀仪器, 拉曼池必须配备光学窗口的密封体系。在实验条件允许的情况下, 为了尽量避免溶液信号的干扰, 应采用薄层溶液(电极与窗口间距为0.1~1mm) , 这对于显微拉曼系统很重要, 光学窗片或溶液层太厚会导致显微系统的光路改变, 使表面拉曼信号的收集效率降低。电极表面粗化的最常用方法是电化学氧化- 还原循环(Oxidation-Rection Cycle,ORC)法, 一般可进行原位或非原位ORC处理。更多质量检测、分析测试、化学计量、标准物质相关技术资料请参考中检所标准品对照品 www.rmhot.com
目前采用电化学原位拉曼光谱法测定的研究进展主要有: 一是通过表面增强处理把测检体系拓宽到过渡金属和半导体电极。虽然电化学原位拉曼光谱是现场检测较灵敏的方法, 但仅能有银、铜、金三种电极在可见光区能给出较强的SERS。许多学者试图在具有重要应用背景的过渡金属电极和半导体电极上实现表面增强拉曼散射。二是通过分析研究电极表面吸附物种的结构、取向及对象的SERS 光谱与电化学参数的关系,对电化学吸附现象作分子水平上的描述。三是通过改变调制电位的频率, 可以得到在两个电位下变化的“时间分辨谱”, 以分析体系的SERS 谱峰与电位的关系, 解决了由于电极表面的SERS 活性位随电位而变化而带来的问题。
⑤ 电化学分析法的特点
电化学分析法具有以下特点。
①灵敏度较高。最低分析检出限可达10-12mol/L。
②准确度高。如库仑分析法和电解分析法的准确度很高,前者特别适用于微量成分的测定,后者适用于高含量成分的测定。
③测量范围宽。电位分析法及微库仑分析法等可用于微量组分的测定;电解分析法、电容量分析法及库仑分析法则可用于中等含量组分及纯物质的分析。
④ 仪器设备较简单,价格低廉,仪器的调试和操作都较简单,容易实现自动化。
⑤ 选择性差。电化学分析的选择性一般都较差,但离子选择性电极法、极谱法及控制阴极电位电解法选择性较高。根据所测量电学量的不同,电化学分析法可分为电导分析法、电位分析法、伏安法和极谱分析法、电解和库仑分析法。
发展历史
电分析化学的发展具有悠久的历史,是与尖端科学技术和学科的发展紧密相关的。近代电分析化学,不仅进行组成的形态和成分含量的分析,而且对电极过程理论,生命科学、能源科学、信息科学和环境科学的发展具有重要的作用。
作为一种分析方法,早在18世纪,就出现了电解分析和库仑滴定法
19世纪,出现了电导滴定法,玻璃电极测pH值和高频滴定法。
1922年,极谱法问世,标志着电分析方法的发展进入了新的阶段。
二十世纪六十年代,离子选择电极及酶固定化制作酶电极相继问世。
二十世纪70年代,发展了不仅限于酶体系的各种生物传感器之后,微电极伏安法的产生扩展了电分析化学研究的时空范围,适应了生物分析及生命科学发展的需要。
纵观当今世界电分析化学的发展,美国电分析化学力量最强,研究内容集中于科技发展前沿,涉及与生命科学直接相关的生物电化学;与能源、信息、材料等环境相关的电化学传感器和检测、研究电化学过程的光谱电化学等。
捷克和前苏联在液-液界面电化学研究有很好的基础。
日本东京,京都大学在生物电化学分析,表面修饰与表征、电化学传感器及电分析新技术方法等方面很有特色。
英国一些大学则重点开展光谱电化学、电化学热力学和动力学及化学修饰电极的研究。
产生极化的原因有以下两种:浓差极化和电化学极化。
1、浓差极化:在有电流流过电极时,由于溶液中离子的扩散速度跟不上电极反应速度而导致电极表面附近的离子浓度与本体溶液中不同,从而使有电流流过电极时的电极电位值与平衡电极电位产生偏差的现象,叫浓差极化。
2、电化学极化:由于电极反应速度有限造成电极上带电程度与平衡时不同,而导致有电流通过时的电极电位值偏离平衡时的电极电位的现象,叫电化学极化。
⑥ 电化学有哪些应用领域
电化学的应用领域:
1、电解工业,其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业、耐纶66的中间单体己二腈是通过电解合成的;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;
2、机械工业要用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整;
3、环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物;
4、化学电源;
5、金属的防腐蚀问题,大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题;
6、许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理;
7、应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。
电化学(electrochemistry)作为化学的分支之一,是研究两类导体(电子导体,如金属或半导体,以及离子导体,如电解质溶液)形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换,如电解和原电池。但电化学并不局限于电能出现的化学反应,也包含其它物理化学过程,如金属的电化学腐蚀,以及电解质溶液中的金属置换反应。
利用电化学手段分离溶液中的金属离子、有机分子的方法,共分四类:
1、控制电位的电解分离法
当溶液中存在两种或两种以上的金属离子时,如果它们的还原电位相近,□例如Cu□(标准电极电位□□=+0.345伏)和Bi□(□□=0.2伏),则在电解时都会还原析出,达不到分离的目的。图1两种金属离子A和B的分解电位表示,如果控制阴极电位为□,则金属离子A可产生强度为□的电流,即可被还原;而金属离子B的电流强度极小,即几乎不能被还原,这样即可达到分离目的,并分别测定A和B。在电解过程中,阴极电位□□□是在不断变化的,□□=□式中□□为标准电极电位;□□为气体常数;□为热力学温度;□为电极过程电子转移数;□为法拉第常数;□为离子活度;□□为阴极超电压。电解时,离子浓度不断降低,□□的负值不断增加,以致B也被电解出来。为了控制阴极电位,要用图2控制电位的线路的线路随时调整外加电压。,e□是铂丝对电极,e□是参比电极(饱和甘汞电极)。选定的e□的电位(相对于e□)可从电位计V读出,电解电流从毫安计A读出,在电解过程中不断调整电阻□以保持阴极电位不变。
至于选择什么电位要看实验条件,例如在分别测定Cu□和Bi□时,由于两者电位太相近,需要在溶液中加入酒石酸,调节pH=5.8~6.0,Bi□与酒石酸生成的络合物比Cu□的稳定得多,使两者的分解电压相差得大一些,然后再加入适量的肼,以加速Cu□的还原。在这种条件下,控制阴极电位为-0.30伏,铜先电解出来,称出阴极的增重后,调节pH为4.5~5.5,控制阴极电位为-0.40伏,可将铋全部电解出来。如果溶液中还有Pb□,可将电位控制在-0.50伏,进行电解。应用此法时,后被电解的离子的浓度不能超过先被电解的离子的浓度。
2、汞阴极电解分离法
H□在汞阴极上被还原时,有很大的超电压,所以在酸性溶液中可以分离掉一些容易被还原的金属离子,使一些重金属(如铜、铅、镉、锌)沉积在汞阴极上,形成汞齐,同时保留少量不容易被还原的离子,如碱金属、碱土金属、铝、铁、镍、铬、钛、钒、钨、硅等。
3、内电解分离法
在酸性溶液中,利用金属氧化-还原电位的不同,可以组成一个内电解池,即不需要外加电压就可以进行电解。例如要从大量铅中分离微量铜,在硫酸溶液中Cu□比Pb□先还原,因此可将铅板作为一个电极,与铂电极相连,组成一个内电解池,它产生一个自发的电动势,来源于Pb的氧化和Cu□的还原。这个电动势使反应能够进行,直到电流趋近于零时,内电解池就不再作用了。内电解可以分离出微量的容易还原的金属离子,缺点是电解进行缓慢,因此应用不广。
4、电渗析法
液体中的离子或荷电质点能在电场的影响下迁移。由于离子的性质不同,迁移的速率也不同,正负电荷移动的方向也不同。当在电池的两极加上一个直流电压时,可以把一些有机物的混合物分离。如临床实验中常用此法研究蛋白质,将试样放在一个载器上,外加电场后,荷电质点沿着载器向电荷相反的电极迁移,因它们移动的速率不同而分离,一般能把血清蛋白分成五部分。改进实验技术可使浓缩斑点的宽度达到25微米左右,然后进行电渗析,可将血清蛋白分成二十个很清晰的部分。
⑦ 电化学方法原理和应用
电化学(Electrochemistry)是研究电和化学反应相互关系的科学,即研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现(如氧通过无声放电管转变为臭氧),二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。由于放电化学有了专门的名称,因而,电化学往往专门指“电池的科学”。 电化学如今已形成了合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等多个分支。电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域获得了广泛的应用。电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。
在物理化学众多分支中,电化学是唯一以大工业为基础的学科。其应用分为以下几个方面:①电解工业:其中氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业、耐纶66的中间单体己二腈是通过电解合成的;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;②机械工业:要用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整;③环境保护:用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物;④化学电源;⑤金属防腐蚀:大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题;⑥许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理;⑦应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法,已成为实验室和工业监控不可缺少的手段。现在电化学热点问题多,如电化学工业、电化学传感器、金属腐蚀、生物电化学、化学电源等。
一、电化学两种原理
原电池是将化学能转变成电能的装置。根据定义,普通的干电池、燃料电池等都可以称为原电池。原电池,与蓄电池相对,又称非蓄电池,是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子流动,产生电流,是电化电池的一种,其电化反应不能逆转,只能将化学能转换为电能,简单来讲就是不能重新储存电力。原电池工作原理:原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。
电解池是将电能转化为化学能的装置。电解是使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
二、电化学的发展
电学最早起源于静电起电,1791年伽伐尼发表了金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象,一般认为这是电化学起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基础上发明了用不同的金属片夹湿纸组成的“电堆”,即现今所谓“伏打堆”,这是化学电源的雏型。在直流电机发明以前,各种化学电源是唯一能提供恒稳电流的电源。1834年法拉第电解定律的发现为电化学奠定了定量基础。
19世纪下半叶,赫尔姆霍兹和吉布斯的工作,赋于电池的“起电力”(今称“电动势”)以明确的热力学含义;1889年能斯特用热力学导出了参与电极反应的物质浓度与电极电势的关系,即着名的能斯脱公式;1923年德拜和休克尔提出了人们普遍接受的强电解质稀溶液静电理论,大大促进了电化学在理论探讨和实验方法方面的发展。
20世纪40年代以后,电化学暂态技术的应用和发展、电化学方法与光学和表面技术的联用,使人们可以研究快速和复杂的电极反应,可提供电极界面上分子的信息。电化学一直是物理化学中比较活跃的分支学科,它的发展与固体物理、催化、生命科学等学科的发展相互促进、相互渗透。
三、电化学研究内容
电池由两个电极和电极之间的电解质构成,因而电化学的研究内容应包括两个方面:一是电解质的研究,即电解质学,其中包括电解质的导电性质、离子的传输性质、参与反应离子的平衡性质等,其中电解质溶液的物理化学研究常称作电解质溶液理论;另一方面是电极的研究,即电极学,其中包括电极的平衡性质和通电后的极化性质,也就是电极和电解质界面上的电化学行为。电解质学和电极学的研究都会涉及到化学热力学、化学动力学和物质结构。
四、电化学分析方法
电化学分析法(electrochemical analysis)也称电分析化学法,是基于物质在溶液中的电化学性质基础上的一类仪器分析方法,由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域,仪器分析法始于1922年捷克化学家 J.海洛夫斯基建立极谱法。通常将试液作为化学电池的一个组成部分,根据该电池的某种电参数(如电阻、电导、电位、电流、电量或电流-电压曲线等)与被测物质的浓度之间存在一定的关系而进行测定的方法。
电分析化学是利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学,它是电化学和分析化学学科的重要组成部分,与其它学科,如物理学、电子学、计算机科学、材料科学以及生物学等有着密切的关系。电分析化学已经建立了比较完整的理论体系。电分析化学既是现代分析化学的一个重要分支,又是一门表面科学,在研究表面现象和相界面过程中发挥着越来越重要的作用。
电化学分析法是应用电化学原理和技术,利用化学电池内被分析溶液的组成及含量与其电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法,其操作方便。许多电化学分析法既可定性,又可定量;既能分析有机物,又能分析无机物,并且许多方法便于自动化,在生产等各个领域有着广泛的应用。
⑧ 电化学的发展
在1663年,德国物理学家 Otto von Guericke 创造了第一个发电机,通过在机器中的摩擦而产生静电。这个发电机将一个巨大的硫球放入玻璃球中,并固定在一棵轴上制成的。通过摇动曲轴来转动球体,当一个衬垫与转动的球发生摩擦的时候就会产生静电火花。 这个球体可以拆卸并可以用作电学试验的来源。
在17世纪中叶,法国化学家 Charles François de Cisternay Fay 发现了两种不同的静电,即同种电荷相互排斥而不同种电荷相互吸引。 Du Fay 发布说电由两种不同液体组成:vitreous (拉丁语”玻璃“),或者正电;以及resinous, 或者负电。这便是电的双液体理论,这个理论被17世纪晚期Benjamin Franklin 的单液体理论所否定。
1781年,查尔斯.奥古斯丁 库仑 (Charles-Augustin de Coulomb) 在试图研究由英国科学家Joseph Priestley 提出的电荷相斥法则的过程中发展了静电相吸的法则。
1791年伽伐尼发表了金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象,一般认为这是电化学的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基础上发明了用不同的金属片夹湿纸组成的“电堆”,即现今所谓“伏打堆”。这是化学电源的雏型。在直流电机发明以前,各种化学电源是唯一能提供恒稳电流的电源。1834年法拉第电解定律的发现为电化学奠定了定量基础。
19世纪下半叶,赫尔姆霍兹和吉布斯的工作,赋于电池的“起电力”(今称“电动势”)以明确的热力学含义;1889年能斯特用热力学导出了参与电极反应的物质浓度与电极电势的关系,即着名的能斯脱公式;1923年德拜和休克尔提出了人们普遍接受的强电解质稀溶液静电理论,大大促进了电化学在理论探讨和实验方法方面的发展。
20世纪40年代以后,电化学暂态技术的应用和发展、电化学方法与光学和表面技术的联用,使人们可以研究快速和复杂的电极反应,可提供电极界面上分子的信息。电化学一直是物理化学中比较活跃的分支学科,它的发展与固体物理、催化、生命科学等学科的发展相互促进、相互渗透。
在物理化学的众多分支中,电化学是唯一以大工业为基础的学科。它的应用主要有:电解工业,其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整;环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物;化学电源;金属的防腐蚀问题,大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题;许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理。应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。
⑨ 电化学分析法的主要方法
电导法
是用电导仪直接测量电解质溶液的电导率的方法。
电化学分析法电位滴定法
是在用标准溶液滴定待测离子过程中,用指示电极的电位变化指示滴定终点的到达,是把电位测定与滴定分析互相结合起来的一种测试方法。
电化学分析法电解分析法
是将直流电压施加于电解池的两个电极上,根据电极增加的质量计算被测物的含量。
电化学分析法伏安法
根据电解过程中的电流电压曲线(伏安曲线)来进行分析的方法。
电化学分析法溶出伏安法
将恒电位电解富集法与伏安法结合的一种极谱分析方法。它首先将欲测物质在适当电位下进行电解并富集在固定表面积的特殊电极上,然后反向改变电位,让富集在电极上的物质重新溶出,同时记录电流电压曲线。根据溶出峰电流的大小进行定量分析。
电化学分析法电位溶出分析法
在恒电位下将被测物质电解富集在工作电极上,然后断开恒电位电路,由电解液中的氧化剂将被富集的物质溶解出来,同时记录溶出时的电位时间曲线,根据曲线上溶出阶的长度进行定量,这种方法缩写为P.S.A.。
电位溶出分析法与溶出伏安法之间主要区别在于前者在溶出时没有电流流过工作电极,而后者具有背景电流,在某些情况下可能淹没溶出峰。
⑩ 电分析化学的发展历史和展望
初期阶段,方法原理的建立
1801年W.Cruikshank,发现金属的电解作铜和银的定性分析方法.
1834年M.Faraday 发表关于电的实验研究论文,提出Faraday定律Q=nFM.
1889年W.Nernst提出能斯特方程.
1922年,J.Heyrovsky,创立极谱学.1925年,志方益三制作了第一台极谱仪.1934年D.Ilkovic提出扩散电流方程.
(Id = k C)
电分析方法体系的发展与完善
电分析成为独立方法分支的标志是什么呢 就是上述三大定量关系的建立.50 年代,极谱法灵敏度,和电位法pH测定传导过程没有很好解决. 固体电子线路出现,从仪器上开始突破,克服充电电流的问题,方波极谱,1952 G.C.Barker提出方波极谱.1966年S.Frant和 J.Ross提出单晶(LaF3)作为F— 选择电极,膜电位理论建立完善.其它分析方法,催化波和溶出法等的发展,主要从提高灵敏度方面作出贡献.
时间和空间上体现快,小 与大 .
(1)化学修饰电极(chemically modified electrodes)
(2)生物电化学传感器(Biosensor)
(3)光谱一电化学方法 ( Electrospectrochemistry)
(4)超微电极(Ultramicroelectrodes)
(5)另一个重要内容是微型计算机的应用,使电分析方法产生飞跃. 1.已知电极反应Ag+ + e- Ag的 为0.799V,电极 反应Ag2C2O4+2e- 2Ag+C2O42-的标准电极电位
为0.490V,求Ag2C2O4的溶度积常数.
解 提示:标准电极电位 是电对Ag+/Ag在化学反应:2Ag++ C2O42- Ag2C2O4平衡时,[C2O42-]=
1mol·L-1的电极电位.
根据能斯特方程: = E Ag+,Ag =
+0.059lg[Ag+] =
=已知 =0.490V,=0.799,令[C2O42-]=1
得到0.490=0.799+0.59lg(ksp/1)1/2
lgKsp=-0.309×2/0.059=-10.475
Ksp=3.4 × 10-11
2.计算AgCl+e Ag+Cl-电极反应的标准电极电位
( EAgCl,Ag =0.799V,氯化银的Ksp=1.8×10-10)
解 提示:标准电极电位是指电极反应中个组分活度等于1时的电极电位.本题中,Ag和AgCl是固体,活度是常数,作为1.故只要计算出[Cl-]=1时银电极的电极电位,就是该电极反应的标准电极电位.
根据能斯特方程,银电极的电极电位为:
+0.0591lg[Ag+]
由于Cl-与Ag+发生沉淀反应,沉淀平衡为:
Ag++ Cl-= AgCl↓
当溶液中[Cl-]=1mol·L-1时,可求得Ag+浓度:
[Ag+]=Ksp/ [Cl-]= Ksp于是得到:
= E Ag+,Ag
= +0.0591lg Ksp
=0.799+0.059lg(1.8×10-10)
=0.224V
3. KMnO4在酸性溶液中发生电极反应:
其标准电极电位为1.51V.已知
试问:PH=2时,KMnO4能否氧化Br-和I-,当PH=6时,能否氧化Br-和I-.
解 设[MnO4-]=[Mn2+]得到:
当PH=2时,
故KMnO4可以氧化Br-和I-
当PH=6时,
故KMnO4可以氧化I-,但不能氧化Br-
1.浓度均为1*10-6mol /L的硫,镍离子,对氯化银晶体膜电极的干扰程度,硫 镍(填>,=或<.已知:KCl,Br=KCl,S)
(南开大学2002年)
2.活动载体膜电极的敏感膜是( )
A 晶体膜 B 固态无机物
C 固态有机物 D 液态有机化合物
(南开大学2001年)
3.氨气敏电极是以0.01mol/L氯化铵作为缓冲溶液,指示电极可选用( )
A Ag-AgCl电极 B 晶体膜氯电极
C 氨电极 D pH玻璃电极
(南开大学2003年)
4.制造晶体膜电极时,常用氯化银晶体掺加硫化银后一起压制成敏感膜,加入硫化银是为了( )
A.提高电极的灵敏度 B. 提高电极的选择性
C.降低电极的内阻 D.延长电极的使用寿命
5. pH玻璃电极膜电位的产生是由于:
(A)膜内外电子转移 (B)氢离子得电子
(C)氢氧根失电子
(D)溶液中和玻璃膜水化层的氢离子的交换作用
(郑州大学2002年)
6.用钙离子选择电极测定3.30*10-4 mol/L CaCl2溶液的活度,若溶液中存在0.20mol/L的NaCl.
计算:
(1).由于NaCl的存在所引起的相对误差是多少 (已知KCa2+.Na+ = 0.0016)
(2)欲使钠离子造成的误差减少至2%,允许NaCl的最高浓度是多少