電位分析法的定義、分類和特點

更新時間：2017-12-06

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定義：利用測得電極電位與被測物質(zhì)離子濃度的關(guān)系求得被測物質(zhì)含量的方法叫電位分析法。

分類：

直接電位法――利用的指示電極――離子選擇性電極，選擇性地把待測離子的活度（或濃度）轉(zhuǎn)化為電極電位加以測量，根據(jù)Nernst方程式，求出待測離子的活度（或濃度），也稱為離子選擇電極法。這是二十世紀(jì)七十年代初才發(fā)展起來的一種應(yīng)用廣泛的快速分析方法。

· 電位滴定法――利用指示電極在滴定過程中電位的變化及化學(xué)計量點附近電位的突躍來確定滴定終點的滴定分析方法。電位滴定法與一般的滴定分析法的根本差別在于確定終點的方法不同。

特點：

應(yīng)用范圍廣――可用于許多陰離子、陽離子、有機(jī)物離子的測定，尤其是一些其他方法較難測定的堿金屬、堿土金屬離子、一價陰離子及氣體的測定。因為測定的是離子的活度，所以可以用于化學(xué)平衡、動力學(xué)、電化學(xué)理論的研究及熱力學(xué)常數(shù)的測定。

· 測定速度快，測定的離子濃度范圍寬。

· 可以制作成傳感器，用于工業(yè)生產(chǎn)流程或環(huán)境監(jiān)測的自動檢測；可以微型化，做成微電極，用于微區(qū)、血液、活體、細(xì)胞等對象的分析。

2.化學(xué)電池

化學(xué)電池是由兩組金屬-溶液體系組成的。每一個化學(xué)電池有兩個電極。分別浸入適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)溶液中，用金屬導(dǎo)線從外部將兩個電極連接起來，同時使兩個電解質(zhì)溶液接觸，構(gòu)成電流通路。電子通過外電路導(dǎo)線從一個電極流到另一個電極，在溶液中帶正負(fù)電荷的離子從一個區(qū)域移動到另一個區(qū)域以輸送電荷，后在金屬-溶液界面處發(fā)生電極反應(yīng)，即離子從電極上取得電子或?qū)㈦娮咏唤o電極，發(fā)生氧化-還原反應(yīng)。
如果兩個電極浸在同一個電解質(zhì)溶液中，這樣構(gòu)成的電池稱為無液體接界電池；如果兩個電極分別浸在用半透膜或燒結(jié)玻璃隔開的、或用鹽橋連接的兩種不同的電解質(zhì)溶液中，這樣構(gòu)成的電池稱為有液體接界電池。
　　用半透膜、燒結(jié)玻璃隔開或用鹽橋連接兩個電解質(zhì)溶液，是為了避免兩種電解質(zhì)溶液的機(jī)械混合，同時又能讓離子通過。
　　在化學(xué)電池內(nèi)，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極稱為陽極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極稱為陰極?！　　　　　　　　　?/span>
　單個電極上的反應(yīng)稱為半電池反應(yīng)。若兩個電極沒有用導(dǎo)線連接起來，半電池反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，沒有電子輸出；當(dāng)用導(dǎo)線將兩個電極連通構(gòu)成通路時，有電流通過，構(gòu)成原電池。　　　　
　　用符號表示化學(xué)電池，習(xí)慣將陽極寫在左邊，陰極寫在右邊。兩邊的垂線表示金屬與溶液的相界。此界面上存在的電位差，稱為電極電位。中間的垂線表示不同電解質(zhì)溶液的界面。該界面上的電位差，稱為液體接界電位。它是由于不同離子擴(kuò)散經(jīng)過兩個溶液界面時的速度不同導(dǎo)致界面兩側(cè)陽離子和陰離子分布不均衡而引起的。若兩電解質(zhì)溶液用鹽橋連接，則用兩條垂線表示，用這樣兩條線表示液體接界電位已*消除。

3、電極電位與溶液中離子濃度（或活度）的關(guān)系

能斯特方程式是表達(dá)電極電勢跟濃度的關(guān)系式。氧化還原電對的電極電勢是半反應(yīng)式中各物質(zhì)濃度（或氣體的壓強(qiáng)）的函數(shù)。設(shè)電對[氧化型]/[還原型]的半反應(yīng)式是氧化型+ne還原型，則該電對的電極電勢跟濃度的關(guān)系是

式中E是該電對在非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的電極電勢，E是標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，n是半反應(yīng)中得失電子數(shù)。這就是能斯特方程式。在半反應(yīng)中，如果還有其他物質(zhì)參與，則其濃度也應(yīng)寫在方程式中（固體和水除外）。利用奈斯特方程，可以由改變物質(zhì)的濃度（或氣體壓強(qiáng)）的方法來改變電對的電極電勢，從而有可能改變氧化還原反應(yīng)的方向。

二、液體接界電位

在兩種含有不同溶質(zhì)的溶液界面上，或者兩種溶質(zhì)相同而濃度不同的溶液界面上產(chǎn)生的擴(kuò)散電位。數(shù)值很小，一般不超過0.03伏。產(chǎn)生的原因是離子的*淌度不同。例如，兩種濃度不同的溶液界面上，將從濃的一邊向稀的一邊擴(kuò)散。因的運(yùn)動速度比快，在稀的一邊將出現(xiàn)過剩的離子而帶正電，在濃的一邊則于有過剩的離子而帶負(fù)電，所以在它們之間產(chǎn)生了電位差。電位差的產(chǎn)生使離子的擴(kuò)散速度減慢，同時加快了離子的擴(kuò)散速度，后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。此時，兩種離子以相同速度擴(kuò)散，電位差保持恒定。由于擴(kuò)散過程的不可逆性，擴(kuò)散電位不能看作可逆電位。