中医学伏安法专家讲座.pptx

第十三章伏安法定义：伏安法和极谱法是一个特殊电解方法。以小面积、易极化电极作工作电极，以大面积、不易极化电极为参比电极组成电解池，电解被分析物质稀溶液，由所测得电流－电压特征曲线来进行定性和定量分析方法。当以滴汞作工作电极时伏安法，称为极谱法，它是伏安法特例。13.1测量装置及电极系统三电极系统及装置：实际工作中，当回路电流较大或内阻较高时，此时参比电极也发生极化，并产生iR降。此时测得是i~V曲线，而不是i-曲线！此时半波电位负移，总电解电流减小且极谱波变形。此时要准确测定滴汞电极电位，必须克服iR降！通常做法是使用三电极系统，以下列图所表示。极谱电流i轻易从回路WC中测得，滴汞工作电极电位可由高阻抗回路WR中取得(因阻抗高，因而此回路无显著电流经过)，即可经过此监测回路显示。伏安法工作电极汞电极：挤压式悬汞电极、挂吊式悬汞电极、汞膜电极（以石墨电极为基质，在其表面上镀上一层汞得到）。其它固体电极：玻碳电极、铂电极和金电极等。汞电极不适合在较正电位下工作，而固体电极则能够。电压由0V逐步增加到-1.2V左右，绘制电流-电压曲线。图中①～②段，仅有微小电流流过，这时电流称为“残余电流”或背景电流。当外加电压抵达Pb2+析出电位时，Pb2+开始在滴汞电极上快速反应。这就是极谱分析定量分析基础。注意：式中极限电流id包含残余电流iR(不由扩散产生），故极限电流减去残余电流即为极限扩散电流。当电流等于极限扩散电流二分之一时所对应电位称之为半波电位(E1/2)，因为不一样物质其半波电位不一样，所以半波电位可作为极谱定性分析依据。极谱分析特点：（一）参比电极——在极谱分析中电流是很小，而参比电极面积较大，所以电流密度很小，[Cl-]改变也很小。（二）滴汞电极：1．电极电位完全受外加电压控制2．因为滴汞电极面积很小，所以，极谱分析中微小电流在滴汞电极上也要产生很大电流密度。3.滴汞和周围溶液一直保持新鲜──确保同一外加电压下电流重现和前后电解不相互影响。4.汞电极对氢超电位比较大──可在酸性介质中进行分析(对SCE，其电位可负至-1.2V)。5.滴汞作阳极时，因汞会被氧化，故其电位不能超出+0.4V。即该方法不适于阴离子测定。6.汞易纯化，但有毒，易堵塞毛细管。13.2.2极谱定量分析基础一、定量公式：极限扩散电流平均极限扩散电流尤考维奇（Ilkoviĉ）公式。其中id—极限扩散电流(A)—平均极限扩散电流(A)；z—电子转移数D—扩散系数(cm2/s)；m—汞滴流量(g/s)；t—测量时，汞滴周期时间(s)；c—待测物浓度(mmol/L)。二、影响扩散电流原因a)溶液组份影响组份不一样，溶液粘度不一样，因而扩散系数D不一样。分析时应使标准液与待测液组份基本一致——底液。b)毛细管特征影响汞滴流速m、滴汞周期t是毛细管特征，将影响平均扩散电流大小。通常将m2/3t1/6称为毛细管特征常数。设汞柱高度为h，因m=k’h，t=k’’/h,则毛细管特征常数m2/3t1/6=kh1/2，即与h1/2成正比。所以，试验中汞柱高度必须一致。该条件惯用于验证极谱波是否扩散波。c)温度影响除z外，温度影响公式中各项，尤其是扩散系数D。室温下，温度每增加1oC，扩散电流增加约1.3%，故控温精度须在0.5oC。三、干扰电流极其消除除扩散电流外，极谱电流还包含：残余电流；迁移电流；极谱极大；氧波。这些电流应设法扣除！2.迁移电流(Migrationcurrent)产生：因为电极对待测离子静电引力造成更多离子移向电极表面，并在电极上还原而产生电流，称为迁移电流。它不是因为因为浓度陡度引发扩散，与待测物浓度无定量关系，故应设法消除。消除：通常是加入支持电解质(或称惰性电解质)——类似于缓冲液。3.极谱极大(Maximumcurrent)产生：当外加电压到达待测物分解电压后，在极谱曲线上出现比极限扩散电流大得多不正常电流峰，称为极谱极大。消除：加入可使表面张力均匀化极大抑制剂，通常是一些表面活性物质如明胶、PVA、TritonX-100等。4.氧波(Oxygenwaves)产生：两个氧极谱波：O2＋2H＋＋2e＝H2O2-0.2V(半波电位)H2O2＋2H＋＋2e＝2H2O-0.8V(半波电位)消除：a)通入惰性气体如H2、N2、CO2(CO2仅适于酸性溶液);b)在中性或碱性条件下加入Na2SO3，还原O2;c)在强酸性溶液中加入Na2CO3，放出大量二氧化碳以除去O2；或加入还原剂如铁粉，使与酸作用生成H2，而除去O2；d)在弱酸性或碱性溶液中加入抗坏血酸。e)分析过程中通N2保护（不是往溶液中通N2）。1-空气饱和，出现氧双波2-部分除氧3-完全除氧13.3极谱分析与试验技术一、定量方法已知id=Kc为极谱定量分析依据。实际工作中是量度极谱波相对波高