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什么是電化學(xué)分析法？電化學(xué)分析原理是什么？
2016-01-29
電化學(xué)分析法(electrochemical analysis)是利用物質(zhì)的電學(xué)、電化學(xué)性質(zhì)及其變化而建立起來的分析方法，是研究電能和化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換的科學(xué)，也是儀器分析的重要組成部分之一。
電化學(xué)分析根據(jù)溶液中物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律，建立在以電位、電導(dǎo)、電流和電量等電學(xué)量與被測物質(zhì)某些量之間的計(jì)量關(guān)系的基礎(chǔ)之上，對組分進(jìn)行定性和定量的儀器分析。電化學(xué)分析法的基礎(chǔ)是在電化學(xué)池中所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，由電解質(zhì)溶液和浸入其中的兩個(gè)電極組成，兩電極用外電路接通。在兩個(gè)電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電子通過連接兩電極的外電路從一個(gè)電極流到另一個(gè)電極。根據(jù)溶液的電化學(xué)性質(zhì)，如電極電位、電流、電導(dǎo)、電量等，與被測物質(zhì)的化學(xué)或物理性質(zhì)，如電解質(zhì)溶液的化學(xué)組成 、濃度等之間的關(guān)系，將被測定物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)化為一種電學(xué)參量加以測量。
根據(jù)測量的電化學(xué)參數(shù)不同，電化學(xué)分析法主要分為電位分析法、電導(dǎo)分析法、庫侖分析法、電解分析法等。
電位分析法是利用電極電位與離子濃度之間的關(guān)系測定離子濃度(活度)的方法。主要有直接電位法和電位滴定法兩類。對于直接電位法來說，每種離子的測定都要有專用的電極，最典型的是利用玻璃電極測定溶液中的氫離子活度。電位滴定法則是利用指示電極電位突變指示滴定終點(diǎn)的容量分析方法(滴定至終點(diǎn)，濃度突變，從而導(dǎo)致電位突躍)。這兩種方法的區(qū)別主要是電位滴定法測定被測離子的總濃度，包括已電離的和未電離的離子；而直接電位法只測溶液中已經(jīng)存在的自由離子，不破壞溶液中平衡關(guān)系。拿乙酸溶液的氫離子濃度舉例說：電位滴定法測出的是乙酸的總濃度，而直接電位法測出的是已電離的氫離子濃度。
電導(dǎo)分析法是以測量溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的分析方法。有直接電導(dǎo)法和電導(dǎo)滴定法兩類。直接電導(dǎo)法是直接測定溶液的電導(dǎo)值而測出被測物質(zhì)的濃度。電導(dǎo)滴定法：是通過電導(dǎo)的突變來確定滴定終點(diǎn)，然后計(jì)算被測物質(zhì)的含量。
庫侖分析法是應(yīng)用外加電源電解試樣，根據(jù)電解過程中所消耗的電量來進(jìn)行分析的方法。電解分析法是應(yīng)用外加電源電解試樣，電解后稱量在電極上析出的金屬的質(zhì)量，依此進(jìn)行分析的方法，也稱為電重量法。
此外還有極譜法和伏安法，兩者都是以電解過程中所得的電流—電壓曲線為基礎(chǔ)來進(jìn)行分析的方法。這兩種方法統(tǒng)稱為伏安分析法。與電位分析法不同，伏安分析法是在一定的電位下對體系電流的測量；而電位分析法是在零電流條件下對體系電位的測量。
根據(jù)測量方式不同，電化學(xué)分析法又可分為三類。第一類是直接測量化學(xué)電池中某一電化學(xué)參數(shù)，根據(jù)試液中待測組分的濃度與電化學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系求得待測組分的含量。包括直接電位法、直接電導(dǎo)法、控制電位庫侖法等，這類方法是電化學(xué)分析的最主要類型。第二類是通過測量滴定過程化學(xué)電池中某電化學(xué)參數(shù)的突變，以此來指示理論終點(diǎn)，也稱為電化學(xué)滴定分析法。包括電位、電導(dǎo)和恒電流庫侖滴定法等。第三類是通過電極反應(yīng)，將待測組分轉(zhuǎn)入第二相，然后用重量法或滴定法進(jìn)行分析，如電解分析法等。
電化學(xué)分析根據(jù)溶液中物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律，建立在以電位、電導(dǎo)、電流和電量等電學(xué)量與被測物質(zhì)某些量之間的計(jì)量關(guān)系的基礎(chǔ)之上，對組分進(jìn)行定性和定量的儀器分析。電化學(xué)分析法的基礎(chǔ)是在電化學(xué)池中所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，由電解質(zhì)溶液和浸入其中的兩個(gè)電極組成，兩電極用外電路接通。在兩個(gè)電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電子通過連接兩電極的外電路從一個(gè)電極流到另一個(gè)電極。根據(jù)溶液的電化學(xué)性質(zhì)，如電極電位、電流、電導(dǎo)、電量等，與被測物質(zhì)的化學(xué)或物理性質(zhì)，如電解質(zhì)溶液的化學(xué)組成 、濃度等之間的關(guān)系，將被測定物質(zhì)的濃度轉(zhuǎn)化為一種電學(xué)參量加以測量。
根據(jù)測量的電化學(xué)參數(shù)不同，電化學(xué)分析法主要分為電位分析法、電導(dǎo)分析法、庫侖分析法、電解分析法等。
電位分析法是利用電極電位與離子濃度之間的關(guān)系測定離子濃度(活度)的方法。主要有直接電位法和電位滴定法兩類。對于直接電位法來說，每種離子的測定都要有專用的電極，最典型的是利用玻璃電極測定溶液中的氫離子活度。電位滴定法則是利用指示電極電位突變指示滴定終點(diǎn)的容量分析方法(滴定至終點(diǎn)，濃度突變，從而導(dǎo)致電位突躍)。這兩種方法的區(qū)別主要是電位滴定法測定被測離子的總濃度，包括已電離的和未電離的離子；而直接電位法只測溶液中已經(jīng)存在的自由離子，不破壞溶液中平衡關(guān)系。拿乙酸溶液的氫離子濃度舉例說：電位滴定法測出的是乙酸的總濃度，而直接電位法測出的是已電離的氫離子濃度。
電導(dǎo)分析法是以測量溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的分析方法。有直接電導(dǎo)法和電導(dǎo)滴定法兩類。直接電導(dǎo)法是直接測定溶液的電導(dǎo)值而測出被測物質(zhì)的濃度。電導(dǎo)滴定法：是通過電導(dǎo)的突變來確定滴定終點(diǎn)，然后計(jì)算被測物質(zhì)的含量。
庫侖分析法是應(yīng)用外加電源電解試樣，根據(jù)電解過程中所消耗的電量來進(jìn)行分析的方法。電解分析法是應(yīng)用外加電源電解試樣，電解后稱量在電極上析出的金屬的質(zhì)量，依此進(jìn)行分析的方法，也稱為電重量法。
此外還有極譜法和伏安法，兩者都是以電解過程中所得的電流—電壓曲線為基礎(chǔ)來進(jìn)行分析的方法。這兩種方法統(tǒng)稱為伏安分析法。與電位分析法不同，伏安分析法是在一定的電位下對體系電流的測量；而電位分析法是在零電流條件下對體系電位的測量。
根據(jù)測量方式不同，電化學(xué)分析法又可分為三類。第一類是直接測量化學(xué)電池中某一電化學(xué)參數(shù)，根據(jù)試液中待測組分的濃度與電化學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系求得待測組分的含量。包括直接電位法、直接電導(dǎo)法、控制電位庫侖法等，這類方法是電化學(xué)分析的最主要類型。第二類是通過測量滴定過程化學(xué)電池中某電化學(xué)參數(shù)的突變，以此來指示理論終點(diǎn)，也稱為電化學(xué)滴定分析法。包括電位、電導(dǎo)和恒電流庫侖滴定法等。第三類是通過電極反應(yīng)，將待測組分轉(zhuǎn)入第二相，然后用重量法或滴定法進(jìn)行分析，如電解分析法等。
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