本书包括离子选择性电极和电势分析法、扩散电流理论和非扩散控制的电流理论、暂态分析技术、交流技术、流体动力学方法以及电重量分析和库仑分析法等基本电分析化学的内容,也介绍了包括吸附伏安法、液/液界面电化学、光谱电化学、色谱电化学联用技术以及生物电分析化学等近十几年发展起来的新技术。另外,也讨论了电化学数值模拟技术和电分析仪器原理,并融入了作者的部分科研成果和教学心得。>本书主要用于化学和相关专业的研究生,也可用于化学专业的高年级本科生,同时对于从事电化学和电分析化学研究工作的科技人员亦具有一定的参考价值。
本书系统地阐述了电分析化学的基本理论和实验方法。基本理论包括界面电势理论、扩散电流理论和非扩散控制的极谱电流理论等;实验方法包括离子选择电极和电势分析法、极谱伏安分析法、暂态分析技术、交流技术、流体动力学方法以及电重量分析和库仑分析法等。同时也介绍了现代发展起来的液/液界面电化学方法、光谱电化学方法、色谱电化学联用技术以及生物电分析方法等。另外,本书还详细讨论了电化学的数值模拟技术以及电分析仪器的基本原理,并融入了作者的部分科研成果和教学心得。各章编配的习题指明了学生在学习中要掌握的知识点以及在实际应用中需要注意的问题。本书主要用于化学和相关专业的研究生,也可用于化学专业的高年级本科生,同时对于从事电化学和电分析化学研究工作的科技人员亦具有一定的参考价值。
前言
1 绪论
1.1 电分析化学与电化学分析法
1.2 电分析化学的内容
1.2.1 电分析化学的研究领域
1.2.2 电分析化学的理论基础
1.2.3 电分析方法的分类
1.3 几个基本概念
1.3.1 “电位”与“电势”
1.3.2 “极谱法”和“伏安法”
1.3.3 “热力学分析法”和“动力学分析法”
1.4 本书的结构特点
1.5 参考书籍
2 离子选择性电极和电势分析法
2.1 界面电势
2.1.1 内电位和外电位
2.1.2 电化学位和电极电势
2.1.3 液体接界电势
2.2 离子选择性电极的电极电势
2.2.1 膜电势
2.2.2 离子选择性电极的电极电势
2.3 离子选择性电极的一般特性
2.3.1 能斯特响应
2.3.2 电势选择性系数
2.3.3 响应时间
2.3.4 膜电阻
2.3.5 不对称电势
2.3.6 温度系数
2.4 离子选择性电极的类型
2.4.1 晶体膜电极
2.4.2 非晶体膜电极
2.4.3 敏化离子电极
2.4.4 离子敏感场效应晶体管
2.5 分析方法
2.5.1 工作曲线法
2.5.2 离子计直读法
2.5.3 已知电极响应斜率的添加法
2.5.4 未知电极响应斜率的添加法
2.5.5 多标准添加法
2.5.6 电势滴定法
2.6 离子选择性电极分析的特点
习题
3 扩散电流理论与极谱分析
3.1 基本概念
3.1.1 电极反应的速度
3.1.2 极化电极和去极化电极
3.1.3 溶液电阻的影响
3.1.4 双电层和充电电流
3.2 传质过程——电迁移和扩散
3.2.1 液相传质流量方程
3.2.2 无对流的传质过程
3.3.3 电迁移传质过程
3.2.4 扩散传质过程
3.3 极限扩散电流
3.3.1 平面电极上的线性扩散
3.3.2 向静止的球形电极的扩散
3.3.3 向生长的滴汞电极的扩散
3.3.4 Ilkovic记方程的球形校正
3.3.5 影响极限扩散电流的因素
3.4 可逆极谱波
3.4.1 平面电极
3.4.2 可逆极谱波方程式
3.4.3 络合物的可逆还原
3.5 普通直流极谱的应用和限制
3.6 普通直流极谱的改进
习题
4 非扩散控制的极谱电流
4.1 引言
4.2 异相电荷传递动力学
4.2.1 一般的i-E方程式
4.2.2 能斯特方程式
4.2.3 i-η关系式
4.3 不可逆极谱波
4.3.1 线性扩散
4.3.2 不可逆极谱波方程式
4.4 动力学反应控制的极限电流
4.5 吸附或其它表面过程控制的极限电流习是亟
5 脉冲极谱法
5.1 常规脉冲极谱
5.1.1 概述
5.1.2 充电电流和毛细管噪声电流
5.1.3 常规脉冲极谱电流方程式
5.1.4 常规脉冲极谱波方程式
5.2 差分(微分)脉冲极谱
5.2.1 电流方程式
5.2.2 灵敏度
5.3 脉冲伏安法
5.3.1 常规脉冲伏安法
5.3.2 差分脉冲伏安法
5.3.3 旋转电极脉冲伏安法
5.4 脉冲新技术
5.5 有机极谱分析
5.5.1 极谱法测定的有机物范围
5.5.2 有机极谱分析的一般特点
5.5.3 有机极谱分析的应用
习题
6 暂态分析技术
6.1 引言
6.1.1 稳态与暂态
6.1.2 稳态电流与暂态电流
6.1.3 暂态分析法
6.2 计时电流法和计时库仑法
6.3 计时电势法
6.3.1 一般理论
6.3.2 恒电流电解的E-t曲线
6.3.3 双层电容的影响
6.3.4 循环计时电势法
6.3.5 导数计时电势法
6.4 线性扫描伏安法
6.4.1 线性扩散问题的求解
6.4.2 可逆体系
6.4.3 不可逆体系
6.5 循环伏安法
6.5.1 可逆体系
6.5.2 准可逆体系
习题
7 交流技术
7.1 引言
7.1.1 交流电路的复矢量
7.1.2 电化学池的等效电路
7.2 法拉第阻抗
7.2.1 化学体系的性质
7.2.2 由阻抗求动力学参数
7.3 交流极谱法
7.3.1 完全可逆电极过程
7.3.2 准可逆和不可逆过程
7.4 交流伏安法
7.4.1 线性扫描交流伏安法
7.4.2 循环交流伏安法
7.5 充电电流的区分——锁相技术
7.6 方波极谱
习题
8 流体动力学法
8.1 对流体系的理论处理
8.1.1 对流-扩散方程
8.1.2 流速的表示式
8.2 旋转盘电极
8.2.1 流速剖面
8.2.2 Levich方程式
8.2.3 i-E曲线
8.2.4 电极的旋转速度
8.3 旋转环和旋转环-盘电极
8.3.1 旋转环电极
8.3.2 旋转环-盘电极
习题
9 溶出伏安法
9.1 引言
9.2 溶出伏安法的电极
9.2.1 汞电极类
9.2.2 固体电极类
9.3 基本理论
9.3.1 阳极溶出伏安法
9.3.2 阴极溶出伏安法
9.4 实验技术
9.5 应用和限制
9.6 电势溶出法
9.6.1 概述
9.6.2 电势溶出法的基本原理
9.6.3 分析条件的选择
9.6.4 电势溶出分析的应用及特点
9.7 吸附伏安法
9.7.1 原理
9.7.2 实验方法
9.7.3 吸附伏安法的应用
习题
10 电重量分析与库仑分析
10.1 引言
10.2 概述
10.2.1 电解完成的程度
10.2.2 电流效率
10.2.3 电解池
10.3 控制电势电解法
10.3.1 电流-时间关系
10.3.2 电重量法
10.3.3 电解分离
10.3.4 库仑法
10.4 控制电流电解法
10.4.1 一般特征
10.4.2 库仑滴定
10.4.3 终点检测
10.4.4 微库仑法
习题
11 液/液界面电化学
11.1 引言
11.2 液/液界面平衡
11.2.1 离子在两相中的分配平衡
11.2.2 离子的界面电势
11.2.3 吉布斯转移能与分布电势
11.3 液/液界面的极化
11.3.1 理想极化的液/液界面
11.3.2 界面的氧化还原平衡
11.4 流过界面的电流
11.4.1 界面超电势
11.4.2 电流表达式
11.4.3 离子的转移速率常数
11.4.4 界面电荷转移系数
11.4.5 界面双电层
11.5 实验技术
11.5.1 电极系统
11.5.2 电解液滴电极
11.5.3 参比电极
11.5.4 稳态界面
11.5.5 计时电势法
11.5.6 循环伏安法
11.6 某些物质的液/液界面电化学
11.7 液/液界面电化学在分析化学中的应用
习题
12 联用技术
12.1 光谱电化学
12.1.1 薄层光谱电化学
12.1.2 表面增强的拉曼光谱(SERS)
12.1.3 电致化学发光(ECL)
12.2 色谱电化学
12.3 生物电分析化学
12.3.1 活体伏安法
12.3.2 伏安免疫法
12.3.3 生物电化学传感器
12.4 电泳法及其它
12.4.1 电泳法
12.4.2 等速电泳
12.4.3 毛细管区带电泳
12.4.4 胶束电动毛细管色谱
习题
13 电化学数值模拟技术
13.1 引言
13.1.1 电化学数值模拟的内容
13.1.2 数学方程的规范化处理
13.1.3 导数的有限差分表达式
13.1.4 数值模拟的意义
13.2 Box方法和Point方法
13.2.1 Box方法
13.2.2 Point方法
13.2.3 入因子与模拟稳定性
13.2.4 数值模拟编程
13.2.5 模拟的距离
13.2.6 边界问题的处理
13.3 Crank—Nicholson方法与不等间隔技术
13.3.1 对称性问题
13.3.2 隐含度的概念
13.3.3 Crank_Nicholson方法
13.3.4 不等间隔技术
13.4 Runge—Kutta积分法与正交多项式配置法
13.4.1 Runge—Kutta积分法
13.4.2 正交多项式配置法
13.5 其它相关问题
13.5.1 伴随均相化学反应的问题
13.5.2 吸附动力学问题
13.5.3 对流传质问题
13.5.4 电流的近似计算问题
习题
14 电分析仪器原理
14.1 运算放大器
14.1.1 理想运算放大器
14.1.2 实际运算放大器
14.2 放大器的运算功能
14.2.1 电流/电压转换器
14.2.2 电压比例器
14.2.3 加法器
14.2.4 积分器
14.2.5 微分器
14.2.6 对数和指数放大器
14.2.7 电压跟随器
14.3 放大器的放大功能
14.3.1 反相型放大器
14.3.2 同相型放大器
14.3.3 差动型放大器
14.4 放大器的控制功能
14.5 恒电势仪
14.5.1 基本原理
14.5.2 加法式恒电势仪
14.5.3 加法式恒电势仪的改进
14.5.4 双恒电势仪
14.6 恒电流仪
14.7 电势控制的难点
14.7.1 溶液电阻的影响
14.7.2 电解池的设计
14.7.3 高阻介质和高阻电极的问题
14.7.4 电阻的补偿电路
14.7.5 恒电势仪的功率扩展
14.8 电化学分析系统
习题
附录
Ⅰ 标准还原电势表(25摄氏度)
Ⅱ 半波电势表
Ⅲ 常用函数的拉普拉斯变换表