理论教育 电化学分析:原电池与电解池的电现象与浓度关系探究

电化学分析:原电池与电解池的电现象与浓度关系探究

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:电化学分析是利用物质的电化学性质来测定物质组成的分析方法。化学电池本身能输出电能的,称为原电池;在外电源作用下,把电能转换为化学能的称为电解池。研究这些电现象与溶液中电解质浓度之间的关系是电化学分析的主要内容之一。

电化学分析:原电池与电解池的电现象与浓度关系探究

化学分析是利用物质的电化学性质来测定物质组成的分析方法。电化学性质表现于化学电池中,它包括电解质溶液和放置于此溶液中的两个电极,有时还包括与之相联系的电源装置。化学电池本身能输出电能的,称为原电池;在外电源作用下,把电能转换为化学能的称为电解池。电解池和原电池中发生的一切电现象,如溶液的导电、电极与溶液界面间的电位、电流、电量以及电流-时间曲线、电流-电位曲线等都与溶液中存在的电解质的含量有关。

研究这些电现象与溶液中电解质浓度之间的关系是电化学分析的主要内容之一。电化学分析就是利用这些关系把被测物质的浓度转化为某种电信号而加以测量的。在不同信息的转换中,力图准确、灵敏并应具有一定的特效性,才能应用于分析。

(1)线性扫描伏安法:是指在汞电极上添加一个线性变化的电压,即电极电位是随外加电压线性变化记录工作电极上的电解电流的伏安分析方法,它具有灵敏度高、分辨率高、抗还原能力强等优点,因此被广泛地应用于包括有机、无机高分子和生物医药物质的分析测定之中。线性扫描伏安法在电极过程中电子与质子转移数的确定,配合物配位比的计算以及极谱催化波的表征等几个方面有重要的应用。

(2)交流阻抗谱:在测量阻抗的过程中,如果不断地改变交流激励信号的频率,则可测得随频率而变化的一系列阻抗数据。这种随频率而变的阻抗数据的集合被称为阻抗频率谱或阻抗谱。阻抗谱是频率的复函数,可用伏安特性和相频特性的组合来表示,也可在复平面上以频率为参变量将阻抗的实部和虚部展示出来。测量频率范围越宽,所能获得的阻抗谱越完整。(www.daowen.com)

(3)循环伏安法(Cyclic Votammetry,CV):往往是首选的电化学分析测试技术,非常重要,已被广泛地应用于化学、生命科学、能源科学、材料科学环境科学等领域中相关体系的测试表征。现代电化学仪器均使用计算机控制仪器和处理数据。CV测试比较简便,所获信息量大。

分析CV实验所得到的电流-电位曲线(伏安曲线)可以获得溶液中或固定在电极表面的组分的氧化和还原信息,电极溶液界面上电子转移(电极反应)的热力学动力学信息,和电极反应所伴随的溶液中或电极表面组分的化学反应的热力学和动力学信息。与只进行电位单向扫描(电位正扫或负扫)的线性扫描伏安法相比,循环伏安法是一种控制电位的电位反向扫描技术,所以,只需要做个循环伏安实验,就可既对溶液中或电极表面组分电极的氧化反应进行测试和研究,又可测试和研究其还原反应

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