山东农业大学重点建设精品课程-水分析化学 第8章电位分析及电导分析法 基本要求: 了解指示电极和参比电极的性能,掌握电位分析法及电导分析法在水质分析中的应 用。 二、讲授内容: 电位分析法的特点,指示电极,参比电极,直接电位法pH值及离子选择性电极法 的测定。电导分析法及水中电导率的测定 §8.1电位分析法概述 电位分析法是利用电极电位与化学电池电解质溶液中某种组分浓度的对应关系,而 实现定量测定的电化学分析法。这一方法的实质是在零电流条件下,测定相应原电池的 电动势,再由能斯特方程式求得被测物质的浓度。它是电分析中的一个重要分支。 分类:直接电位法和电位滴定法。 直接电位法或称离子选择法是以电极电位与离子浓度(活度)间的对数关系为基础 的分析方法。它的基本公式是能斯特方程式,被测物质的浓度(活度)和电极电位的关系 为: E=常数±009 如要测定某种离子浓度,可将电池设计成这样的形式:两电极之一,其电位能指示 欲测定离子浓度(活度)的变化,该电极称指示电极;使指示电极和另外一个已知电位且 在测量时电位始终保持不变的电极相连,测定它们所组成电池的电动势,然后由已知电 极的电位计算被测电极的电位一,从而算出欲测离子的浓度(活度)。这个已知电位的电 极称为参比电极 电位滴定法是利用电极电位的突变来指示滴定终点的滴定分析法。根据所用滴定剂 的用量可计算出待测离子的含量。它与普通法一样,只是确定终点的方法不同。 §8.2参比电极和指示电极 1.参比电极 (1)甘汞电极 甘汞电极是金属汞和Hg2C2及KC溶液所组成的电极。 半电池的组成:Hg,Hg2C2(固)KC(a)溶液
山东农业大学重点建设精品课程-----水分析化学 第 8 章 电位分析及电导分析法 一、基本要求： 了解指示电极和参比电极的性能，掌握电位分析法及电导分析法在水质分析中的应 用。 二、讲授内容： 电位分析法的特点，指示电极，参比电极，直接电位法 pH 值及离子选择性电极法 的测定。电导分析法及水中电导率的测定。 §8.1 电位分析法概述 电位分析法是利用电极电位与化学电池电解质溶液中某种组分浓度的对应关系，而 实现定量测定的电化学分析法。这一方法的实质是在零电流条件下，测定相应原电池的 电动势，再由能斯特方程式求得被测物质的浓度。它是电分析中的一个重要分支。 分类：直接电位法和电位滴定法。 直接电位法或称离子选择法是以电极电位与离子浓度(活度)间的对数关系为基础 的分析方法。它的基本公式是能斯特方程式，被测物质的浓度(活度)和电极电位的关系 为： E = 常数 n 0.059 ± lga 如要测定某种离子浓度，可将电池设计成这样的形式：两电极之一，其电位能指示 欲测定离子浓度(活度)的变化，该电极称指示电极；使指示电极和另外一个已知电位且 在测量时电位始终保持不变的电极相连，测定它们所组成电池的电动势，然后由已知电 极的电位计算被测电极的电位一，从而算出欲测离子的浓度(活度)。这个已知电位的电 极称为参比电极。 电位滴定法是利用电极电位的突变来指示滴定终点的滴定分析法。根据所用滴定剂 的用量可计算出待测离子的含量。它与普通法一样，只是确定终点的方法不同。 §8.2 参比电极和指示电极 1. 参比电极 (1) 甘汞电极 甘汞电极是金属汞和Hg2Cl2及KCl溶液所组成的电极。 半电池的组成：Hg，Hg2Cl2(固)|KCl(α − Cl )溶液 １
山东农业大学重点建设精品课程-水分析化学 电极反应:Hg2Cl2+2ee2Hg+2Cl 电极电位:Φ1/m=-0059gac (2)银-氯化银电极 电池的组成:Ag,AgC(固)KC(∝…)溶液 电极反应: AgClte= Ag+Cr 电极电位:ΦgA=-0059gaa 指示电极 (1)玻璃电极 Φ=k+0.0591gam=k-0.059pH试 (2)氟电极 使用前,将其在0001 mol/L NaF溶液中浸泡1~2h,再用去离子水清洗,直至它在 去离子水中的电位为300mV左右。 Φ=k-0.0591ga-=k+0059pF 3.离子选择性电极的特性 (1)能斯特响应与检测限 (2)选择性系数κ;表示电极选择性好坏的性能指标,离子选择性电极不仅对待 测离子有响应,而且对共存的其他离子也能产生膜电位。如玻璃电极测pH值时,除了 对H有响应外,对Na也能产生响应,称Na为干扰离子。 K K通常小于1,其意义为在实验条件下相同时,产生相同电位的待测离子活度a与 干扰离子活度a的比值aa。利用K可计算在j离子共存下,测定i离子所带来的误差 Kiai 100% §8.3直接电位法 1.pH值测定原理
山东农业大学重点建设精品课程-----水分析化学 电极反应：Hg2Cl2+2e- F 2Hg+2Cl- 电极电位：Φ = Φ − α − θ Hg Cl Hg Cl / 0.059lg 2 2 （2）银-氯化银电极 电池的组成：Ag，AgCl(固)|KCl(α − Cl )溶液 电极反应：AgCl+e- F Ag+Cl- 电极电位：Φ = Φ − α − θ Ag Cl AgCl / 0.059lg 2．指示电极 （1） 玻璃电极 Φ = + + H 膜 k 0.059lgα = k－0.059pH试 （2）氟电极 使用前，将其在 0.001mol/L NaF 溶液中浸泡 1~2h，再用去离子水清洗，直至它在 去离子水中的电位为 300mV 左右。 Φ = − − F 膜 k 0.059lgα = k+0.059pF 3. 离子选择性电极的特性 (1) 能斯特响应与检测限 (2) 选择性系数Kij：表示电极选择性好坏的性能指标，离子选择性电极不仅对待 测离子有响应，而且对共存的其他离子也能产生膜电位。如玻璃电极测pH 值时，除了 对H+ 有响应外，对Na+ 也能产生响应，称Na+ 为干扰离子。 i j n n j i a a K / ij = Kij通常小于 1，其意义为在实验条件下相同时，产生相同电位的待测离子活度ai与 干扰离子活度aj的比值ai/aj。利用Kij可计算在j离子共存下，测定i离子所带来的误差： 100% i / ij j r j × ⋅ = a K a E n n i §8.3 直接电位法 1. pH 值测定原理 ２
山东农业大学重点建设精品课程-水分析化学 测定溶液的用玻璃电极作指示电极,饱和甘汞电极作参比电极,与待测溶液组成工 作电池,测量溶液的E即可确定pH值 2.离子浓度的测定 直接比较法、校正曲线法和标准加入法是常用的定量分析方法。 §8.4电位滴定法 方法原理与特点 2.电位滴定终点的确定 在电位滴定中,滴定终点的确定方法有三种:①E-V曲线:②E-V曲线:③ 次微商法。因为二次微商 △2 0时,即为终点。其中2为相邻两次之差,除 以相应两次加入滴定剂体积之差。滴定终点的体积可用内插法求得。 3.应用 电位滴定法可以用于有色、混浊、无合适指示剂的各类滴定分析中。 §84电导分析法 测量原理 溶解在水溶液中的物质,多数以离子状态存在,离子在电场的作用下具有导电作用, 测量溶液的电导率即可估算水溶液中的含盐量。 2.电导仪及电极 3.应用 (1)蒸馏水和去离子水纯度的检验 (2)天然水和废水中可溶性矿物质浓度的测定 重点与难点 pH值、离子浓度及电导率的测定,离子浓度的标准曲线法和标准加入法,标准曲 线的绘制,电位滴定终点的确定 2、作业8,2,8.3,84,8.5,8.8,8.10,8.12
山东农业大学重点建设精品课程-----水分析化学 测定溶液的用玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，与待测溶液组成工 作电池，测量溶液的 E 即可确定 pH 值。 2. 离子浓度的测定 直接比较法、校正曲线法和标准加入法是常用的定量分析方法。 §8.4 电位滴定法 1. 方法原理与特点 2. 电位滴定终点的确定 在电位滴定中，滴定终点的确定方法有三种：① E－V 曲线；② V V E − ∆ ∆ 曲线；③ 二次微商法。因为二次微商 0 2 2 = ∆ ∆ V E 时，即为终点。其中 2 2 V E ∆ ∆ 为相邻两次 V E ∆ ∆ 之差，除 以相应两次加入滴定剂体积之差。滴定终点的体积可用内插法求得。 3. 应用 电位滴定法可以用于有色、混浊、无合适指示剂的各类滴定分析中。 §8.4 电导分析法 1. 测量原理 溶解在水溶液中的物质，多数以离子状态存在，离子在电场的作用下具有导电作用， 测量溶液的电导率即可估算水溶液中的含盐量。 2. 电导仪及电极 3. 应用 (1) 蒸馏水和去离子水纯度的检验 (2) 天然水和废水中可溶性矿物质浓度的测定 1、 重点与难点 pH 值、离子浓度及电导率的测定，离子浓度的标准曲线法和标准加入法，标准曲 线的绘制，电位滴定终点的确定。 2、 作业 8.2，8.3，8.4，8.5，8.8，8.10，8.12 ３