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1、关于电分析化学导论第一页，本课件共有48页概概 述述 GeneralizationGeneralization 分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一；分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一；分分析析化化学学是是研研究究获获取取物物质质的的组组成成、形形态态、结结构构等等信信息息及及其其相相关关理理论论的的科科学；学；分析化学是分析化学是化学中的信息科学化学中的信息科学；2020世纪世纪4040年代前：分析化学年代前：分析化学=化学分析；化学分析；越来越多的问题化学分析不能解决：越来越多的问题化学分析不能解决：快速、实时检测方法？快速、实时检测方法？痕量分析方法？结构确定？痕量
2、分析方法？结构确定？第二页，本课件共有48页仪器分析发展和作用仪器分析发展和作用Role and development of instrument analysisRole and development of instrument analysis 2020世纪世纪4040年代后：年代后：仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的地位；仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的地位；原因：原因：（1 1）物理学）物理学+电子技术电子技术+精密仪器制造技术的发展；精密仪器制造技术的发展；（2 2）社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫切需要）；）社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫
3、切需要）；分析化学分析化学 =化学分析化学分析+仪器分析；仪器分析；仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息第三页，本课件共有48页仪器分析的发展过程仪器分析的发展过程 Developing process of instrument analysis 分析化学的三个发展阶段，三次变革分析化学的三个发展阶段，三次变革阶段一：阶段一：1616世纪，天平的出现。分析化学具有了科学的内涵；世纪，天平的出现。分析化学具有了科学的内涵；2020世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成分析化学的理论基础。世纪初，依据溶液中四大反应平衡理论，形成分
4、析化学的理论基础。分析化学由一门操作技术变成一门科学；分析化学由一门操作技术变成一门科学；分析化学的第一次变革；分析化学的第一次变革；2020世纪世纪4040年代前，化学分析占主导地位，仪器分析种类少和精度年代前，化学分析占主导地位，仪器分析种类少和精度低；低；第四页，本课件共有48页阶段二：阶段二：20世纪世纪40年代后，仪器分析的大发展时期年代后，仪器分析的大发展时期仪器分析使分析速度加快，促进化学工业发展；仪器分析使分析速度加快，促进化学工业发展；化学分析与仪器分析并重，仪器分析自动化程度低；化学分析与仪器分析并重，仪器分析自动化程度低；为什么出现在这一时期？为什么出现在这一时期？一系列
5、重大科学发现，为仪器分析的建立和发展奠定基础；一系列重大科学发现，为仪器分析的建立和发展奠定基础；Bloch F 和和Purcell E M:建立了核磁共振测定方法建立了核磁共振测定方法,1952年诺贝尔物理年诺贝尔物理奖奖;Martin A J P 和和Synge R L M:建立了气相色谱分析法建立了气相色谱分析法,1952年诺贝尔化年诺贝尔化学奖学奖 Heyrovsky J:建立极谱分析法，诺贝尔化学奖建立极谱分析法，诺贝尔化学奖1959年年 仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。仪器分析的发展引发了分析化学的第二次变革。第五页，本课件共有48页阶段三：阶段三：八十年代初，以计算机应
6、用为标志的分析化学第三次变革八十年代初，以计算机应用为标志的分析化学第三次变革 计算机控制的分析数据采集与处理：计算机控制的分析数据采集与处理：实现分析过程的连续、快速、实时、智能；促进化学计量学实现分析过程的连续、快速、实时、智能；促进化学计量学 的建立。的建立。化学计量学：化学计量学：利用数学、统计学的方法设计选择最佳分析条利用数学、统计学的方法设计选择最佳分析条 件，获得最大程度的化学信息。件，获得最大程度的化学信息。化学信息学：化学信息处理、查询、挖掘、优化等。化学信息学：化学信息处理、查询、挖掘、优化等。以计算机为基础的新仪器的出现：以计算机为基础的新仪器的出现：傅里叶变换红外；色傅
7、里叶变换红外；色-质联用仪。质联用仪。第六页，本课件共有48页Severe Acute Respiratory Syndrome(SARS)Molecular tests (PCR)Antibody tests Cell culture coronavirus 第七页，本课件共有48页破译生命的天书破译生命的天书20032003年年4 4月月1414日，美国联邦国家日，美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯人类基因组研究项目负责人弗朗西斯柯林斯博士在华柯林斯博士在华盛顿隆重宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因盛顿隆重宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。由
8、美、英、日、法、德和组计划的所有目标全部实现。由美、英、日、法、德和中国科学家经过中国科学家经过1313年努力共同绘制完成了人类基因组年努力共同绘制完成了人类基因组序列图，在人类揭示生命奥秘、认识自我的漫漫长序列图，在人类揭示生命奥秘、认识自我的漫漫长路上又迈出了重要的一步。路上又迈出了重要的一步。The Human Genome Project(HGP)refers to the international 13-year effort,formally begun in October 1990 and completed in 2003,to discover all the estim
9、ated 30,000 human genes and make them accessible for further biological study.Another project goal was to determine the complete sequence of the 3 billion DNA subunits(bases in the human genome).第八页，本课件共有48页Tanaka received the prize for the development of soft desorption ionization methods for mass
10、spectrometric analyses of biological macromolecules to identify and reveal the structures of such molecules.Tanaka is the 12th Japanese citizen who has received a Nobel Prize.Tanaka is the first ever person to win the Nobel Prize without a masters or doctors degree,having become a researcher after g
11、raduating from university without entering a graduate school.The award caused a sensation in and outside of Japan since the Laureate himself and even his associates found it hard to believe that such an award would be bestowed.On December 10th,2002,Nobel Prize Award Ceremony took place in Stockholm,
12、Sweden.Koichi Tanaka,fellow of Shimadzu Corporation,received his Nobel medal and diploma in Chemistry from his Majesty the King of Sweden,King Carl XVI Gustaf.第九页，本课件共有48页第十页，本课件共有48页第十一页，本课件共有48页仪器分析方法的分类仪器分析方法的分类Classification of instrument analytical method仪器分析仪器分析电化学分析法电化学分析法光分析法光分析法色谱分析法色谱分析法热分
13、析法热分析法分析仪器联用技术分析仪器联用技术质谱分析法质谱分析法第十二页，本课件共有48页仪器分析应用领域仪器分析应用领域 Application fields of instrument analysis 社会：社会：体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量）、环境质量（污染实时检测）、法庭化学（农药残留量）、环境质量（污染实时检测）、法庭化学（DNADNA技术，物技术，物证）证）;化学：化学：新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法；生命科学：生命科学：DNADNA测序；活体
14、检测；测序；活体检测；环境科学：环境科学：环境监测；污染物分析；环境监测；污染物分析；材料科学：材料科学：新材料，结构与性能；新材料，结构与性能；药物：药物：天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；外层空间探索：外层空间探索：微型、高效、自动、智能化仪器研制。微型、高效、自动、智能化仪器研制。第十三页，本课件共有48页仪器分析的发展方向仪器分析的发展方向 微型微型 高效高效 自动自动 智能智能第十四页，本课件共有48页分析化学研究的主要机构与知名学者分析化学研究的主要机构与知名学者 中国科学院长春应用电化学研究所：汪尔康院士中国科学院长春应用电化学研究所
15、：汪尔康院士 中国科学院大连化学与物理研究所：卢佩章、张玉奎院士中国科学院大连化学与物理研究所：卢佩章、张玉奎院士 北京大学：高小霞院士北京大学：高小霞院士 厦门大学：黄本立院士厦门大学：黄本立院士 西北大学：高鸿院士西北大学：高鸿院士 湖南大学：俞如勤院士湖南大学：俞如勤院士/姚守拙院士姚守拙院士 东北大学：方肇伦院士东北大学：方肇伦院士 南京大学：陈洪渊院士南京大学：陈洪渊院士第十五页，本课件共有48页分析化学研究的主要机构与知名学者分析化学研究的主要机构与知名学者 中国科学院化学所：陈义中国科学院化学所：陈义 北京大学：邵元华北京大学：邵元华 清华大学：罗国安、李景红清华大学：罗国安、李
16、景红 武汉大学：程介克、庞代文武汉大学：程介克、庞代文 中科院长春应化所：董绍俊中科院长春应化所：董绍俊 中国科技大学：林祥钦中国科技大学：林祥钦 中山大学：莫金垣中山大学：莫金垣 山东大学：金文睿山东大学：金文睿第十六页，本课件共有48页 复旦大学：杨芃原、孔继烈、张祥明、刘宝红复旦大学：杨芃原、孔继烈、张祥明、刘宝红 交通大学：任吉存交通大学：任吉存 华东师范大学华东师范大学 方禹之、何品刚（王清江、程圭芳）方禹之、何品刚（王清江、程圭芳）金利通（张文、施国跃、鲜跃仲）金利通（张文、施国跃、鲜跃仲）叶建农叶建农(楚清脆楚清脆)第十七页，本课件共有48页课课 程程 主主 要要 内内 容容Ma
17、in content of the course 仪器分析方法：仪器分析方法：方法原理、仪器结构、操作条件选择、应用方法原理、仪器结构、操作条件选择、应用 四大类：四大类：光分析法、电分析法、色谱分析法、其他分析法光分析法、电分析法、色谱分析法、其他分析法 无机物分析；有机物分析；化合物结构分析；无机物分析；有机物分析；化合物结构分析；特点：特点：内容繁多、各成体系；内容繁多、各成体系；每类方法有其特点、内在规律、应用范围；每类方法有其特点、内在规律、应用范围；第十八页，本课件共有48页课程的学习方法课程的学习方法 learning method of the course 抓住主线抓住主线
18、特点特点原理原理用途；重点在原理用途；重点在原理 归纳共性与个性归纳共性与个性 色谱法：共性：复杂混合物分离分析色谱法：共性：复杂混合物分离分析 个性：流动相个性：流动相-原理原理-对象对象 处理好整体与局部处理好整体与局部 分析仪器分析仪器结构流程结构流程关键部件关键部件第十九页，本课件共有48页参参 考考 书书仪器分析仪器分析 北京大学出版社，北京大学北京大学出版社，北京大学仪器分析仪器分析 高等教育出版社高等教育出版社 19901990年，赵藻藩等年，赵藻藩等仪器分析仪器分析（第三版）（第三版）高等教育出版社高等教育出版社 20002000年，朱明华年，朱明华仪器分析原理仪器分析原理方惠
19、群等；方惠群等；南京大学出版社南京大学出版社 19941994Principles of instrumental analysisPrinciples of instrumental analysis Skoog D A Skoog D A Saunders College Publishing,2ed 1980 Saunders College Publishing,2ed 1980仪器分析仪器分析 北京大学出版社，北京大学出版社，Christian G DChristian G D，王镇浦译，王镇浦译仪器分析仪器分析 清华大学出版社，清华大学出版社，19911991年年,邓勃等邓勃等仪器
20、分析手册化学工业出版社仪器分析手册化学工业出版社 1997 1997年，朱良年，朱良漪，漪，仪器分析解题指南与习题仪器分析解题指南与习题高教出版社高教出版社 19981998年，施荫玉等年，施荫玉等分析化学学习指导分析化学学习指导大连理工大学出版社大连理工大学出版社 20022002年，刘志广年，刘志广第二十页，本课件共有48页电化学分析参考书电化学分析参考书电化学分析导论电化学分析导论，科学出版社，高小霞等，科学出版社，高小霞等，19861986电化学分析电化学分析，中国科大出版社，蒲国刚等，中国科大出版社，蒲国刚等，19931993电分析化学电分析化学，北师大出版社，李启隆等，北师大出版社
21、，李启隆等，19951995近代分析化学近代分析化学，高等教育出版社，朱明华等，高等教育出版社，朱明华等，19911991第二十一页，本课件共有48页色谱分析参考书色谱分析参考书近代色谱分析近代色谱分析国防工业出版社国防工业出版社 19981998，傅若农等著；，傅若农等著；气相色谱分析原理与技术气相色谱分析原理与技术，化学工业出版社，孙传经等，化学工业出版社，孙传经等，19851985高压液相色谱法高压液相色谱法，原子能出版社，金恒亮等，原子能出版社，金恒亮等，19871987毛细管色谱法毛细管色谱法，化学工业出版社，孙传经等，化学工业出版社，孙传经等，19911991第二十二页，本课件共有
22、48页光谱分析参考书光谱分析参考书光谱导论光谱导论石油大学出版社石油大学出版社 19921992，李新安等译；，李新安等译；近代原子光谱分析近代原子光谱分析，辽宁大学出版社，马成龙等，辽宁大学出版社，马成龙等，19891989光谱解析法在有机化学中的应用光谱解析法在有机化学中的应用，科学出版社，洪海上，科学出版社，洪海上 ，19811981；有机化合物结构鉴定与有机波谱学有机化合物结构鉴定与有机波谱学，清华大学出版社，清华大学出版社，宁永成，宁永成，19891989；有机化合物波谱分析有机化合物波谱分析，人民卫生出版社，姚新生等，人民卫生出版社，姚新生等，19811981第二十三页，本课件共有
23、48页电分析化学引论电分析化学引论(An introduction to Electroanalytical Methods)(An introduction to Electroanalytical Methods)1 电分析化学的定义电分析化学的定义(Definition)定义：定义：根据被测物质溶液所呈现的根据被测物质溶液所呈现的电化学性质及其变化电化学性质及其变化而建立起来的分析方法。而建立起来的分析方法。测量某一测量某一化学体系或试样的电响应化学体系或试样的电响应为基础建立起来的一类分析方法。为基础建立起来的一类分析方法。根据根据电化学原理和物质的电化学性质电化学原理和物质的电化学性
24、质而建立起来的一类分析方法。而建立起来的一类分析方法。它它通通常常是是使使待待分分析析的的试试样样溶溶液液构构成成一一化化学学电电池池（原原电电池池或或电电解解池池），根根据据所所组组成成电电池池的的某某些些物物理理量量（如如两两电电极极间间的的电电位位差差、通通过过电电解解池池的的电电流流或或电电量量、电电解解质质溶溶液液的电阻等）与其的电阻等）与其化学量化学量之间的内在联系来进行测定。之间的内在联系来进行测定。第二十四页，本课件共有48页电化学分析方法的分类电化学分析方法的分类电化学分析方法的分类电化学分析方法的分类Classification of electrochemical ana
25、lysis电化学分析法电化学分析法电位分析法电位分析法电解分析法电解分析法电泳分析法电泳分析法库仑分析法库仑分析法极谱与伏安分析法极谱与伏安分析法电导分析法电导分析法第二十五页，本课件共有48页电化学方法的分类和特点电化学方法的分类和特点Types and Characteristics of Electroanalytical MethodsTypes and Characteristics of Electroanalytical Methods 电参量电参量分析方法分析方法电导电导电导法电导法电极电位电极电位电位法电位法/离子选择性电极法离子选择性电极法电量电量库仑法库仑法电流电流-电压
26、电压极谱法极谱法/伏安法伏安法电化学分析方法习惯地按照测量的电化学参数分类：电化学分析方法习惯地按照测量的电化学参数分类：利用溶液的浓度在某种特定的条件下与化学电池的某个电物理量利用溶液的浓度在某种特定的条件下与化学电池的某个电物理量(电参量电参量)之间有直之间有直接的定量关系，通过测量电参量进行分析。接的定量关系，通过测量电参量进行分析。第二十六页，本课件共有48页电化学方法的分类和特点电化学方法的分类和特点Types and Characteristics of Electroanalytical MethodsTypes and Characteristics of Electroana
27、lytical Methods 通通过过测测定定化化学学电电池池中中的的某某一一电电参参量量的的突突变变作作为为容容量量分分析析的的终终点点指指示示电电容容量量分析法：分析法：电位滴定法、电导滴定法、电流滴定法等电位滴定法、电导滴定法、电流滴定法等。通通过过电电极极反反应应将将试试液液中中的的待待测测组组分分转转变变为为固固相相析析出出并并与与其其它它组组分分分分离离，进进行重量或容量分析：行重量或容量分析：电解分析法电解分析法/电重量法电重量法IUPACIUPAC分类：分类：即不涉及双电层，也不涉及电极反应：即不涉及双电层，也不涉及电极反应：电导分析电导分析 涉及双电层，但不涉及电极反应：涉
28、及双电层，但不涉及电极反应：表面张力和非法拉第阻抗的测量表面张力和非法拉第阻抗的测量 涉及电极反应：涉及电极反应：电位分析法、电解分析法、库仑分析、极谱和伏安分析电位分析法、电解分析法、库仑分析、极谱和伏安分析第二十七页，本课件共有48页电化学方法的特点电化学方法的特点Characteristics of Electroanalytical MethodsCharacteristics of Electroanalytical Methods 准确度高准确度高 灵敏度高灵敏度高 选择性好选择性好 可测定组分含量范围宽可测定组分含量范围宽 仪器设备简单，自动化，连续分析仪器设备简单，自动化，连续
29、分析无论哪一种电分析方法，都是以化学电池的特性为基础。无论哪一种电分析方法，都是以化学电池的特性为基础。第二十八页，本课件共有48页近代电分析化学的发展近代电分析化学的发展 方方法法上上:追追求求高高灵灵敏敏度度和和超超高高选选择择性性的的倾倾向向导导致致由由宏宏观观向向介介观观到到微微观尺度迈进，出现了不少新型的电极体系；观尺度迈进，出现了不少新型的电极体系；技技术术上上:随随着着表表面面科科学学、纳纳米米技技术术和和物物理理谱谱学学等等的的兴兴起起，利利用用交交叉叉学学科科方方法法将将声声、光光、电电、磁磁等等功功能能有有机机地地结结合合到到电电化化学学界界面面，从从而而达达到到实实时时、
30、现现场场和和活活体体监监测测的的目目的的以以及及分分子子和和原原子子水水平；平；应应用用上上:侧侧重重生生命命科科学学领领域域中中有有关关问问题题研研究究，如如生生物物、医医学学、药药学学、人人口口与与健健康康等等，为为解解决决生生命命现现象象中中的的某某些些基基本本过过程程和和分分子子识识别别作作用用显显示出潜在的应用价值。示出潜在的应用价值。第二十九页，本课件共有48页电分析化学方法的进展电分析化学方法的进展 化化学学修修饰饰电电极极(Chemically(Chemically Modified Modified Electrode)Electrode)与与自自组组装装膜膜(Self As
31、sembly membrane)(Self Assembly membrane)离子选择电极离子选择电极 超微电极和纳米电极超微电极和纳米电极 色谱电化学和毛细管电泳电化学色谱电化学和毛细管电泳电化学第三十页，本课件共有48页电分析化学方法的进展电分析化学方法的进展 交叉学科联用技术交叉学科联用技术 光谱电化学法光谱电化学法 电化学扫描隧道显微镜法和电化学原子力显微镜法电化学扫描隧道显微镜法和电化学原子力显微镜法 扫描电化学显微镜法扫描电化学显微镜法 电化学石英晶体微天平电化学石英晶体微天平第三十一页，本课件共有48页电分析化学方法的进展电分析化学方法的进展 在生命科学中的研究与应用在生命科学
32、中的研究与应用 蛋白质和酶的直接电化学蛋白质和酶的直接电化学 生物膜生物膜 生物传感器和有机相生物传感器生物传感器和有机相生物传感器 免疫分析：免疫分析：电化学免疫分析电化学免疫分析/电化学发光免疫分析电化学发光免疫分析/离子通道离子通道免疫传感器免疫传感器/电容免疫传感器电容免疫传感器 单细胞水平检测单细胞水平检测 仿生电化学释放仿生电化学释放第三十二页，本课件共有48页主要参考书目主要参考书目 仪器分析原理仪器分析原理 科学出版社科学出版社 20022002年第一版年第一版 分析化学分析化学（下册）（下册）高等教育出版社高等教育出版社 20012001年第三版年第三版 仪器分析教程仪器分析
33、教程北京大学出版社北京大学出版社 19971997年第一版年第一版 仪器分析仪器分析陈允魁编著陈允魁编著 上海交通大学出版社上海交通大学出版社 19921992年第一版年第一版 化学分析化学分析(仪器分析部分仪器分析部分)林树昌林树昌 曾泳淮编曾泳淮编 高等教育出版社高等教育出版社 19941994年第一年第一版版 仪器分析仪器分析李启隆等编李启隆等编 北京师范大学出版社北京师范大学出版社 19901990年第一版年第一版 仪器分析仪器分析朱明华编朱明华编 高等教育出版社高等教育出版社 19931993年第二版年第二版 电分析化学电分析化学李启隆编著北京师范大学出版社李启隆编著北京师范大学出版
34、社 19951995年第一版年第一版第三十三页，本课件共有48页电化学分析中的常见概念电化学分析中的常见概念 原电池与电解池原电池与电解池 电极电位电极电位 液体接界电位液体接界电位第三十四页，本课件共有48页原电池与电解池原电池与电解池 电解池：电解池：实现化学反应所需能量是由外部电源供给实现化学反应所需能量是由外部电源供给 原电池：原电池：化学电池自发地将化学能转化为电能化学电池自发地将化学能转化为电能第三十五页，本课件共有48页锌锌-铜原电池铜原电池第三十六页，本课件共有48页化学电池的表达方式化学电池的表达方式 电极反应电极反应阳极反应：阳极反应：Zn Zn2+2e（氧化反应）（氧化反
35、应）阴极反应：阴极反应：Cu2+2e Cu (还原反应还原反应)电化学池图解表示方式电化学池图解表示方式Zn|ZnSO4(1mol/L)|CuSO4(1mol/L)|CuEcell=右，还原右，还原 左，氧化左，氧化若：若：Ecell 0，电池反应自发进行，原电池，电池反应自发进行，原电池 Ecell 0，电池反应不能自发进行，必须外加电压，电解池，电池反应不能自发进行，必须外加电压，电解池第三十七页，本课件共有48页化学电池书写注意事项化学电池书写注意事项为了方便，原电池装置可用符号表示。书写电池的惯例如下：为了方便，原电池装置可用符号表示。书写电池的惯例如下：1 1一般将负极写在左边，正极
36、写在右边。一般将负极写在左边，正极写在右边。2 2写出电极的化学组成及物态，气态要注明压力（单位为写出电极的化学组成及物态，气态要注明压力（单位为kPakPa），溶液要注明浓度。），溶液要注明浓度。3 3单线单线“”“”表示电极与溶液的界面。表示电极与溶液的界面。4 4同一相中不同物质之间以及电极中其它相界面均用同一相中不同物质之间以及电极中其它相界面均用“，”分开。分开。5 5双线双线“”表示盐桥。表示盐桥。6 6气体或液体不能直接作为电极，必须附以不活泼金属（如铂）作电极起导体作用。纯气体或液体不能直接作为电极，必须附以不活泼金属（如铂）作电极起导体作用。纯气体、液体如气体、液体如H H2
37、 2（g g）、）、BrBr2 2(l)(l)紧靠电极板。紧靠电极板。第三十八页，本课件共有48页电电 极极 电电 位位 定定 义：义：金属金属-溶液界面中由于溶液界面中由于带电质点的迁移带电质点的迁移，使两相界使两相界 面的两边产生的面的两边产生的电位差电位差 金属可以看成是离子与自由电子组成金属可以看成是离子与自由电子组成。金属离子以点阵结构排列，电子在其。金属离子以点阵结构排列，电子在其中运动。中运动。如：锌片与如：锌片与ZnSO4溶液接触，金属中溶液接触，金属中Zn2+的化学势大于溶液中的化学势大于溶液中Zn2+的化学势，的化学势，Zn不断溶解到溶液中，电子被留在不断溶解到溶液中，电子
38、被留在Zn片上，使金属带负电，溶液带正电，两片上，使金属带负电，溶液带正电，两相间形成双电层。双电层的形成，破坏了原来金属和溶液两相间的电相间形成双电层。双电层的形成，破坏了原来金属和溶液两相间的电中性，形成了电位差。由于电位差的存在，从而排斥了中性，形成了电位差。由于电位差的存在，从而排斥了Zn2+继续进入溶继续进入溶液，金属表面的负电荷对溶液中液，金属表面的负电荷对溶液中Zn2+又有吸引力，最终达到动态平衡，此时两又有吸引力，最终达到动态平衡，此时两相之间的电位差就是相之间的电位差就是平衡电极电位平衡电极电位。Electrode potential:the difference betwe
39、en the charge on an electrode and the charge in the solution.第三十九页，本课件共有48页 形成原因：形成原因：带电质点的迁移带电质点的迁移 表述形式：表述形式：NernstNernst方程：方程：E=EE=E0 0+（RTRT）/（nFnF）lnln M Mn+n+电电 极极 电电 位位第四十页，本课件共有48页影响电极电位的因素影响电极电位的因素 金属与溶液间电位差的大小，取决于金属的性质，溶金属与溶液间电位差的大小，取决于金属的性质，溶液中离子的浓度和温度；液中离子的浓度和温度；金属越活泼，电位越低；越不活泼，电位越高；金属越活
40、泼，电位越低；越不活泼，电位越高；在同一种金属电极中，金属离子浓度越大，电位越高，在同一种金属电极中，金属离子浓度越大，电位越高，浓度越小，电位越低；浓度越小，电位越低；温度越高，电位越高，温度越低，电位越低。温度越高，电位越高，温度越低，电位越低。第四十一页，本课件共有48页电极电位的测定电极电位的测定 标准氢电极标准氢电极(Standard Hydrogen Electrode,S.H.E)电极电位的绝对值是无法测定的电极电位的绝对值是无法测定的，但可以选定一个电极作为标准，但可以选定一个电极作为标准，将各种待测电极与它相比较，就可得到各种电极的电极电位相对将各种待测电极与它相比较，就可得
41、到各种电极的电极电位相对值。国际纯粹和应用化学协会（值。国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）选定）选定“标准氢电极标准氢电极”作为作为比较标准。比较标准。标准氢电极是氢离子浓度为标准氢电极是氢离子浓度为1molL-1,氢气的压力为氢气的压力为101.325 kPa的的电极。国际上规定，电极。国际上规定，标准氢电极的电极电位为零。标准氢电极的电极电位为零。用符号用符号 H+/H2=0 表示。其电极书写为：表示。其电极书写为：H+(1mol.L-1),H2(101.325kPa)Pt第四十二页，本课件共有48页标准氢电极的结构示意图标准氢电极的结构示意图 容器中装有容器中装有H H浓度为浓度为1m
42、olL1molL-1-1的溶液，插入一铂片。为了增大吸附氢气的能力，铂片表的溶液，插入一铂片。为了增大吸附氢气的能力，铂片表面上镀一层疏松的铂黑。在面上镀一层疏松的铂黑。在298K 298K 时，不断从套管的支管中通入压力为时，不断从套管的支管中通入压力为101.325 kPa101.325 kPa的纯的纯氢气，氢气，H H2 2被铂黑吸附直到饱和。这时整个铂黑片仿佛是由氢气组成，铂黑吸咐的被铂黑吸附直到饱和。这时整个铂黑片仿佛是由氢气组成，铂黑吸咐的H H2 2和和溶液中的溶液中的H H构成了氢电极构成了氢电极标准氢电极结构示意图标准氢电极结构示意图第四十三页，本课件共有48页电极电位的测定
43、举例电极电位的测定举例 IUPAC规定任何电极的电位是：它与标准氢电极构成原电池，所规定任何电极的电位是：它与标准氢电极构成原电池，所测得的电动势作为该电极的电极电位；测得的电动势作为该电极的电极电位；电子通过外电路，由标准氢电极流向该电极，电极电位为正值；电子通过外电路，由标准氢电极流向该电极，电极电位为正值；电子通过外电路，由该电极流向标准氢电极，电极电位为负值。电子通过外电路，由该电极流向标准氢电极，电极电位为负值。标准电极电位：标准电极电位：在在298.15K时，以水为溶剂，当氧化态和还原态时，以水为溶剂，当氧化态和还原态活度活度等于等于1时的时的电极电位称为电极电位称为标准电极电位标
44、准电极电位。第四十四页，本课件共有48页电极电位的测定举例电极电位的测定举例例例1：请写出测定锌电极的标准电极电位的化学电池表达式，并根：请写出测定锌电极的标准电极电位的化学电池表达式，并根据所学知识推断锌电极的电极电位是正值还是负值。据所学知识推断锌电极的电极电位是正值还是负值。Pt H2(101325Pa),H+(1mol.dm-3)Zn2+(1mol.dm-3)Zn例例2：请写出测定铜电极的标准电极电位的化学电池表达式，并根据：请写出测定铜电极的标准电极电位的化学电池表达式，并根据所学知识推断铜电极的电极电位是正值还是负值。所学知识推断铜电极的电极电位是正值还是负值。第四十五页，本课件共
45、有48页电极电位与电动势电极电位与电动势Zn ZnSO4(1mol/L)CuSO4(1mol/L)CuEcell=右，还原 左，氧化若：E Ecell cell 0 0，电池反应自发进行，原电池，电池反应自发进行，原电池 E Ecell cell 0 0，电池反应不能自发进行，必须外加电压，电解池，电池反应不能自发进行，必须外加电压，电解池第四十六页，本课件共有48页液体接界电位液体接界电位(I)(II)HCl稀HCl浓H+H+Cl-Cl-+-液接电位的形成图中c(I)0(I)(II)HCl稀HCl浓H+H+Cl-Cl-液接电位的消除(I)-(III)0(III)-(II)0KCl（III）K+Cl-第四十七页，本课件共有48页感感谢谢大大家家观观看看第四十八页，本课件共有48页