
【化】 potentiometry
【化】 electric potential
【医】 potential
【医】 analytical method
电势分析法(Potentiometric Analysis)是一种基于电化学原理的定量分析技术,通过测量溶液中电极电势的变化来确定被测物质的浓度或活度。其核心原理遵循能斯特方程(Nernst equation),即电极电势与溶液中特定离子的活度存在对数关系,公式表示为: $$ E = E^0 + frac{RT}{nF} ln a $$ 其中,$E$为实测电势,$E^0$为标准电极电势,$R$为气体常数,$T$为温度,$n$为电子转移数,$F$为法拉第常数,$a$为离子活度。
该方法主要依赖两种电极:参比电极(如甘汞电极)和指示电极(如离子选择电极)。参比电极提供稳定电势参考,而指示电极对目标离子具有选择性响应。例如,pH玻璃电极通过膜电势变化反映氢离子浓度,氟离子选择电极则基于LaF₃晶体膜对F⁻的响应。
应用领域包括:
其技术优势体现在高灵敏度(检测限可达10⁻⁶ mol/L)、非破坏性测量以及实时分析能力。最新研究进展涉及纳米修饰电极的开发,通过增大电极表面积提升检测灵敏度。
Skoog D.A., 《Fundamentals of Analytical Chemistry》第10版, 2013年电化学分析章节
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)电化学分析方法技术报告
美国化学会《Analytical Chemistry》期刊2022年纳米电极专题综述
电势分析法(Potentiometric Analysis)是电化学分析的一种重要方法,主要通过测量电极与溶液之间的电势差(即电位)来确定溶液中特定离子的浓度或活度。其核心原理基于能斯特方程(Nernst Equation),通过电极电位的响应实现定量或定性分析。
能斯特方程
电极电位与溶液中离子活度的关系由以下公式描述:
$$
E = E^circ + frac{RT}{nF} ln frac{a{text{氧化态}}}{a{text{还原态}}}
$$
其中,( E^circ ) 为标准电极电位,( R ) 为气体常数,( T ) 为温度,( n ) 为电子转移数,( F ) 为法拉第常数,( a ) 为离子活度。
实际应用中,常简化为:
$$
E = K pm frac{0.05916}{n} log a
$$
(25℃时,( K ) 为常数,符号由离子电荷决定)
电极系统
直接电位法
直接测量电极电位,通过校准曲线或标准加入法计算离子浓度。例如:
电位滴定法
通过滴定过程中电位突跃确定终点,适用于酸碱、氧化还原、沉淀等反应。例如:
若需进一步了解具体实验步骤或仪器配置,可参考电化学分析教材或专业文献。
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