电位分析仪Word格式.docx

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应化0901

学号：

200967090125

姓名：

宁波

摘要：

电位分析法基于化学原电池原理对被测物质进行分析的一种常用的分析方法！

电化学分析是电化学与检测技术的有机结合，具有分析相关物质的作用！

电位分析法是电化学分析的方法之一，是电化学分析的一个重要组成部分，是利用电极在含有被测物质的特定溶液中所产生的电势，来测定物质浓度的一种电化学分析方法！

电化学分析仪依据这个原理来对物质进行精确分析的仪器！

Abstract:

Potentialanalysisbasedonchemistryprimarybatteryprincipleontestedsubstancesforanalysisofacommonanalysismethod!

Electrochemicalanalysisandelectrochemicaldetectionistheorganiccombinationoftechnology,withanalysisofrelatedsubstances!

Potentialanalysisonemethodofelectrochemicalanalysis,electrochemicalanalysisisanimportantcomponent,istheuseofelectrodescontainingthesubstancetobedetectedinaspecificsolutiongeneratedbytheelectricpotential,todeterminationofthesubstanceconcentrationofanelectrochemicalanalysismethod!

Electrochemicalanalyzerbasedonthisprinciplethematerialsthroughaccurateanalysisinstrument!

0）引言：

一般仪器都有三个部分：

传感器，放大器，显示器。

随着科技的发展、技术的革新与进步，在各个部位都会出现或多或少的技术革新，新的技术的加入给它注了新的血液。

随着电脑技术的发展，让分析更加自动化、智能化！

让分析仪器具有体积小、价格低、功能强、能耗低等特点。

离子选择性电极是一种新型的传感器，选择性电极分析技术已成为分析化学中一个重要方面,在自然科学的许多领域里得到了应用,并成为常规和工业自动分析中一个不可缺少的手段，它具有使用方便、灵敏度高、快速准确、不破坏试样便于连续检测等优点！

虽然科技发展推动了电化学分析的发展，但是其基本原理是不变的。

1）方法原理：

当作为电极的金属导体浸入某种电解质溶液时，由于金属氧化还原倾向不同，电荷主要在一个方向上移动产生电流。

说明化学电池内部有电动势产生，电极之间存在电位差，即每个电极都有一个电位值，而且电位高低不等。

该电位称为电极电位。

对于一个半电池而言，电极电位是由电极与电解质溶液在它们的界面上建立的电极反应平衡所表现出的电位差。

电极电位的大小与溶液中组成半电池反应的离子活度有关。

其关系为:

其中：

E电极电位（V）；

E0标准电位（V）；

R摩尔气体常数；

8.314J/mol

n参与电极反应的电子数

FFaraday常量，96487C/mol

a氧化态活度

ar还原态活度

此式称为能斯特（Nerst）方程式，它表示出来电极电位在电极上参加反应物质浓度（极稀溶液）的定量关系，它是电位分析法及电位分析仪的基本公式和理论基础。

2）仪器结构：

WJH多功能电位分析仪的仪器结构图：

WJH多功能电位分析仪的测试系统固化软件,有10种测试方法,即两次标准加入牛顿迭代计算法、单标准比较、双标准比较、增量法、减量法、标准加入一已知稀释法、样品加入法、电位滴定法（包括沉淀、络合、酸碱滴定）、PH测定、绝对MV值测量等。

2.1）主要功能程序：

在科学技术高度发达的今天，许多的仪器分析都借助于电脑的自动化处理，这样就需要一个能够清楚反映电位变化的并与之相对应的主程序系统：

图二：

测试系统的主程序

2.2）编程原理：

2.2.1）两次标准加入牛顿迭代计算法编程原理

测量被测溶液的电位值EX后，向被测溶液中加入已知浓度的Co、体积Va1的标准溶液，测其电位值E1；

再向被测溶液中加入浓度为Ca、体积为Va2的标准溶液，测其电位值为E2.列方程组有：

解方程组可得：

计算机解方程以迭代法可以求出S值及计算结果

2.2.2）单、双比较法编程原理

要分析的样品数不多时,为避免绘制标准曲线的麻烦,可采用计算法􀀁

电极斜率已知的用单标准比较法,斜率未知的用双标准比较法􀀁

采用计算法的前提是标准液和样品液中的待测离子的浓度均需要在电极响应的线性范围内􀀁

单标准比较法是由测量一个标准溶液Cx和样品溶液Cz的相应电位Ea和Ez来计算的。

解得：

式中，对阳离子电极：

对阴离子电极：

双标准比较法：

是测量两个标准溶液Ca1和Ca2与样品溶液Cz的相应电位Ea1、Ea2和Ea3来计算的由两个标准溶液可得斜率。

即为双标准比较法的定量公式

为了得到较准确的结果,便于计算和减小测量时E0、液接电位和电极斜率非线性变化等引起的误差,在实际工作中,应尽可能选择与待测溶液组分相近的标准溶液,并经常使两个标准溶液成倍数,即Ca1﹤Ca﹤2Ca2=Ca2。

2.2.3）标准加入—已知稀释法编程原理

当电极的斜率S未知时，可采用标准加入——已知稀释法。

步骤是在定量样品液（Vx、Cz）测得电位E1，加入定量标准溶液（Va、Ca）测得E2，再在维持离子强度近似不变的情况下，将此液（Vx+Va）稀释一倍后测得电位E3；

根据E1、E2和E3求得Cz，

如果Va远远小于Vz，则该公式可以简化为：

单标准比较法双标准比较法

操作中,除斜率直接测得外,在测试过程中体系的离子强度和温度应一致标准加入和稀释后,络合平衡应不移动,因此稀释剂的成分除了待检离子外,应尽可能和试液相同；

待检离子的浓度宜在线性响应范围内。

加入标准后的浓度变化应在一倍左右,即对一价离子电极,△E应在15到20mv之间,这样得到的电极斜率最接近实际情况如果待检离子浓度低于线性范围,则准确度降低。

2.2.4）PH测量编程

在研究工作某些工业生产控制和土壤普查中，测量经常是必需的采用电位法测pH方法比较成熟,已得到广泛应用普遍采用的pH定义为氢离子活度的负对数：

即

由上式根据能斯特方程式可得pH电极电位E与pH的关系

在实际工作中,以标准比较法测pH，首先测得pH标准溶液（PHx）的电位Ea，再测定以样品溶液代替标准溶液时的电位Ex,计算样品溶液的pHx。

所以pH的实用定义是：

本文PH测试软件即上式设计编程的，测得pH可在CRT显示及打印出来.

本仪器可作为化学分析仪器。

已在环境治理土壤分析、化工、冶金、地质普查、石油自来水、锅炉水、矿泉水及各类饮料类化学分析方面得到了广泛的应用,同时又是科研单位、大专院校得心应手的实验分析仪器。

参考资料：

基于LabVIEW的微分电位溶出分析仪的研制武汉工程大学刘建峰硕士论文

WJH多功能电位分析仪——化学设计原理吉林粮食高等专科学校郑惠于淼

WJH多功能电位分析仪测试系统软件设计李增文何桥

单片微型计算机控制的自动电位分析仪的研究华中理工大学陆晓华蔡乾涛陈光东