电位分析法（Potentiometry）知识介绍

电位分析法是一种通过测量电极电位（电势）来确定溶液中待测离子活度（或浓度）的电化学分析方法。它基于能斯特方程（Nernst Equation），通过指示电极与参比电极之间的电位差来定量分析目标物质。

1. 基本原理

（1）能斯特方程

电位分析的是能斯特方程，描述了电极电位与离子活度之间的关系：

• EE：电极电位（V）

• E°E°：标准电极电位（V）

• RR：气体常数（8.314 J·mol?1·K?1）

• TT：温度（K）

• nn：离子电荷数

• FF：法拉第常数（96485 C·mol?1）

• aa：离子活度（近似于浓度）

简化形式（25℃时）：

（2）测量方式

• 使用指示电极（对目标离子敏感）和参比电极（电位恒定，如甘汞电极或银/氯化银电极）。

• 测量两电极间的电动势（EMF），计算待测离子浓度。

   2. 主要电极类型

（1）指示电极

（2）参比电极

  3. 实验方法与测量技术

（1）直接电位法

• 直接测量电极电位，通过标准曲线或能斯特方程计算浓度。

• 应用：pH测量、离子浓度测定（如Na?、K?）。

（2）电位滴定法

• 在滴定过程中监测电位变化，确定滴定终点（突跃点）。

• 应用：酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定。

（3）零电流测量

• 使用高阻抗电位计（如pH计），确保测量时无电流通过，避免极化影响。

    4. 应用领域

• 环境监测：测定水中F?、NO??、重金属离子（如Pb2?、Cd2?）。

• 临床医学：血液/尿液中的Na?、K?、Ca2?检测。

• 食品工业：pH控制、防腐剂含量分析。

• 工业过程控制：化工反应监测、废水处理。

    5. 优缺点

    优点

• 高选择性：离子选择电极可特异性检测目标离子。

• 快速简便：无需复杂前处理，适合在线监测。

• 宽浓度范围：可测微量（ppm级）至高浓度离子。

    缺点

• 干扰因素：共存离子可能影响测量（需使用离子强度调节剂）。

• 电极寿命：敏感膜易老化，需定期校准和更换。

• 温度影响：能斯特方程依赖温度，需温度补偿。

   6. 典型仪器

• pH计：测量溶液pH（H?活度）。

• 离子计：专用于特定离子（如Na?、K?、F?）。

• 自动电位滴定仪：用于滴定分析。