chronopotentiometry是什麼意思，chronopotentiometry的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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chronopotentiometry（計時電位法）是一種重要的電化學分析方法，其核心原理是通過控制流過工作電極的電流（恒定或階躍變化），同時監測工作電極與參比電極之間的電勢隨時間的變化關系。這種方法主要用于研究電極過程的動力學、測定反應物的濃度或擴散系數、以及表征電極表面性質。

其詳細含義和工作機制可分解如下：

1. 基本原理與控制參數：

   • 與伏安法（控制電勢，測量電流變化）相反，計時電位法主動控制電流（作為自變量），被動測量電勢（作為因變量）隨時間（chrono-）的演變（-potentiometry）。
   • 施加的電流通常是一個恒定的階躍電流（即電流從零或某一基線值瞬間躍升至一個固定值 I 并保持恒定），或者在更複雜的實驗中可以是隨時間變化的電流程式。
   • 當恒定電流施加到工作電極上時，電極表面會發生氧化或還原反應。反應物在電極表面被消耗，需要依靠溶液中的反應物擴散到電極表面來補充。隨着電解的進行，電極表面反應物的濃度會逐漸降低。

2. 電勢變化的根源 - 能斯特方程與擴散控制：

   • 電極電勢（E）由能斯特方程決定，該方程表明電勢與電極表面反應物和生成物的濃度比的對數相關。在恒電流條件下，由于電極表面反應物濃度隨時間不斷下降（或生成物濃度上升），為了維持恒定的電流（即恒定的反應速率），電極電勢必須發生相應的偏移來驅動反應。
   • 在完全由擴散控制的條件下（即反應速率完全由反應物從本體溶液擴散到電極表面的速度決定），電勢隨時間的變化（E-t 曲線）具有特定的數學形式。對于平面電極上的可逆電極反應，施加恒定電流後，電勢 E 與時間 t 的關系滿足以下方程： $$ E = E{1/2} + frac{RT}{nF} ln left( frac{tau^{1/2} - t^{1/2}}{t^{1/2}} right) $$ 其中，$E{1/2}$ 是半波電位，$R$ 是氣體常數，$T$ 是絕對溫度，$n$ 是電子轉移數，$F$ 是法拉第常數，$tau$ 是過渡時間。
   • 過渡時間（$tau$）：這是計時電位法中最關鍵的參數。它定義為從施加電流階躍開始，到電極電勢發生急劇變化（通常對應于電極表面反應物濃度降至零，或發生另一個新的電極反應）所經曆的時間。在擴散控制的理想情況下，$tau$ 與反應物濃度（$C{bulk}$）、擴散系數（$D$）和施加電流（$I$）滿足桑德方程（Sand equation）： $$ I tau^{1/2} = frac{nFAD^{1/2} pi^{1/2} C{bulk}}{2} $$ 其中，$A$ 是電極面積。該方程是計時電位法定量分析的基礎。

3. 實驗裝置與過程：

   • 典型的計時電位法實驗使用三電極體系：工作電極（發生待測反應的電極）、對電極（構成電流回路）和參比電極（精确測量工作電極電勢）。
   • 實驗開始時，電極系統處于開路或某一初始電勢下，記錄基線電勢。
   • 施加一個預設的恒定電流階躍（或更複雜的電流程式）。
   • 高阻抗電位計持續監測并記錄工作電極相對于參比電極的電勢（E）隨時間（t）的變化，得到 E-t 曲線（計時電位圖）。
   • 分析 E-t 曲線，識别特征點（如電勢平台、轉折點），特别是測量過渡時間 $tau$。

4. 主要應用：

   • 定量分析：利用桑德方程 ($I tau^{1/2} = constant times C{bulk}$)，通過測量 $tau$ 可以測定溶液中電活性物質的濃度 $C{bulk}$。常數項可通過标準溶液标定。
   • 測定擴散系數（D）：如果濃度已知，利用桑德方程可以計算反應物的擴散系數 D。
   • 研究電極反應機理：分析 E-t 曲線的形狀、$tau$ 與電流 I 的關系（理論上 $I tau^{1/2}$ 應為常數），可以判斷反應是否受擴散控制、是否伴隨化學反應（CE, EC 機制）、是否涉及吸附步驟或是否可逆等動力學信息。
   • 表征電極表面：可用于研究電沉積、腐蝕過程、膜電極等體系。

總結來說，chronopotentiometry 是一種通過控制電流、監測電勢隨時間變化來研究電化學界面過程的分析技術。其核心在于利用恒電流條件下電極表面濃度變化導緻電勢漂移的特性，特别是通過測量“過渡時間”這一關鍵參數，實現對反應物濃度、擴散系數的定量測定以及對電極反應動力學的深入探究。

來源說明： 以上解釋基于電化學分析領域的标準教材和權威參考書中的核心概念，例如：

• A.J. Bard and L.R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.), John Wiley & Sons, 2001. (标準電化學教材，詳細闡述計時電位法原理、方程和應用)
• D.A. Skoog, F.J. Holler, S.R. Crouch, Principles of Instrumental Analysis (7th ed.), Cengage Learning, 2017. (儀器分析經典教材，包含電化學分析方法章節)
• P.T. Kissinger, W.R. Heineman, Laboratory Techniques in Electroanalytical Chemistry (2nd ed.), Marcel Dekker, 1996. (電分析化學實驗技術專著)

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網絡擴展資料

Chronopotentiometry（計時電勢分析法）是一種電化學分析技術，其核心原理是通過施加恒定電流并記錄電極電位隨時間的變化來分析物質特性。以下是詳細解釋：

定義與原理

1. 基本概念
   該方法在電極上施加恒定電流，通過監測電位（電勢）隨時間的變化來研究電化學反應過程。當電流通過時，電極表面電活性物質的濃度會發生變化，導緻電位改變，直至達到新的穩态。

2. 技術特點

   • 常用于測定擴散系數、反應速率常數和濃度等參數。
   • 電流分步法（current-step chronopotentiometry）是其變體，通過分步改變電流研究不同階段的反應特性。

應用領域

• 材料分析：評估電極材料性能或溶液中的離子行為。
• 反應動力學研究：解析電化學反應步驟及機理。
• 工業檢測：如電池電解液成分分析。

其他信息

• 發音：英式音标為 [krənɒpətentɪ'ɒmɪtrɪ]，美式為 [krənɒpətentɪ'ɒmɪtrɪ]。
• 詞源：由“chrono-”（時間）和“potentiometry”（電位測定法）組合而成，區别于單純時間測量的“chronometry”（計時學）。

如需更深入的技術細節（如公式推導），可參考電化學專業文獻或教材。

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