電分析化學(xué)基礎(chǔ)

出版時間:2012-1  出版社:化學(xué)工業(yè)出版社  作者:保爾 M.S.蒙克  譯者:朱俊杰  
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前言

面前的這本書就是一本電分析化學(xué)學(xué)科入門之本。它不是單純的課本,而是為那些想要實現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)或者缺乏合適指導(dǎo)的學(xué)生群體定制的寶典。我們采取的方法是一系列的教學(xué)輔助問題和實用舉例,以供學(xué)生自我學(xué)習(xí)鞏固的問題。但這也并不是唯一可選擇的課本,已經(jīng)掌握了這些內(nèi)容的學(xué)生可以根據(jù)推薦,參閱在最后參考書目中列出的書籍和文章。電分析是一個相對比較簡單的概念,所以書中前幾個章節(jié)的論述十分簡單直接。而后面章節(jié)中的某些部分就相對來說比較具有挑戰(zhàn)性,不過只要學(xué)生在前面的部分認(rèn)真學(xué)習(xí)建立認(rèn)識,那后面的內(nèi)容相對來說也就沒那么費解了。關(guān)于誤差的說明:我對“誤差處理”這個詞的使用一直比較隨意。我的一些同事都是用這個詞來表示得到數(shù)據(jù)后,對它們的統(tǒng)計處理。而我采用的是一種不同的策略,在這里那些誤差和錯誤都可以形成真正的實驗測量結(jié)果。不過受篇幅所限,這本書無法對真實的數(shù)據(jù)處理做詳細(xì)描述。在這里我可能需要提及一下這些和我一起工作的同僚。我十分榮幸能夠和我自己學(xué)院,也就是曼徹斯特城市大學(xué)(MMU)化學(xué)和材料學(xué)院的Brian Wardle博士和David Johnson博士這樣的專家一起工作。他們從頭到尾仔仔細(xì)細(xì)地閱讀過這本書的手稿。另外,我的好朋友,曼徹斯特理工大學(xué)(UMIST)材料科學(xué)中心的Séamus Higson博士以及拉夫堡大學(xué)化學(xué)系的Roger Mortimer博士也曾經(jīng)閱讀過全篇手稿。來自這四位同僚的慷慨鼓勵和中肯評價,也為這本書的籌備過程增添了很多樂趣。我還要感謝拉夫堡大學(xué)的Arnold Fogg教授和Alan Bottom博士,感謝他們給出了一致的評論。我已經(jīng)合并整理了從這些學(xué)者處得到的幾乎所有評論,再次向他們所有人表示我衷心的感謝。當(dāng)然,如果文章中仍然存在錯誤,都是屬于我個人的。我還要感謝生物分析系統(tǒng)有限公司的Lou Coury博士和Adrian Bott博士的熱情付出,以及提供圖6.16、圖6.18、圖6.19、圖10.1和圖10.3數(shù)據(jù)的復(fù)制許可權(quán)。我十分感謝Manfred Rudolph博士提供的對DigiSimTM程序的描述說明,E G G的Mike Dawson博士關(guān)于Condecon程序的幫助,以及Windsor Scientific的Keith Dawes博士提供的幫助和圖10.2數(shù)據(jù)的復(fù)制許可權(quán)。另外,要致謝如下人士:南安普頓大學(xué)的Derek Pletcher教授提供的圖6.12、圖6.23和圖6.25數(shù)據(jù)以及在第10章中出現(xiàn)的三個電腦程序中的前兩個的復(fù)制許可權(quán);Elsevier Science提供的圖7.14、圖8.1、圖8.5和圖8.16數(shù)據(jù)的復(fù)制許可權(quán);英國皇家化學(xué)學(xué)會提供的圖7.11、圖8.3、圖8.6和圖8.7數(shù)據(jù)的復(fù)制許可權(quán),Wiley VCH提供的圖4.3數(shù)據(jù)的復(fù)制許可權(quán);John Wiley Sons有限公司提供的圖3.12、圖4.9、圖4.10、圖6.7、圖6.8和圖6.28數(shù)據(jù)以及第10章中給出的第三個電腦程序的復(fù)制許可權(quán)。另外,我想要對以下提供文章中使用的其他材料的復(fù)制許可權(quán)的組織表示感謝,分別是電化學(xué)學(xué)會有限公司的圖8.14數(shù)據(jù),牛津大學(xué)出版社的圖7.8數(shù)據(jù),美國化學(xué)會的6.27數(shù)據(jù),以及國際光學(xué)工程學(xué)會的圖6.14數(shù)據(jù)。最后,我想要感謝John Wiley Sons出版有限公司和Dave Ando(AnTS系列責(zé)任編輯)委托我編寫此書,以及這個系列教材的第二編輯,多年未見的老友,還有相當(dāng)重要的,我親愛的妻子Jo.Paul MonkManchester Metropolitan University

內(nèi)容概要

  本書以基本的電分析化學(xué)方法為主要內(nèi)容,在概述電分析化學(xué)的基礎(chǔ)上,主要通過問答的方式以及大量的工作實例,深入淺出地闡述了各種方法的基本原理、特點以及這些方法應(yīng)用于實際的可能性、可行性和局限性。主要內(nèi)容包括離子選擇電極、電位分析法、庫侖分析法、計時電流法、極譜法、伏安分析法、流體動力學(xué)方法、光譜電化學(xué)方法以及電化學(xué)阻抗技術(shù)。此外還詳細(xì)討論了電極的處理以及電化學(xué)的數(shù)值模擬技術(shù)。
  全書可作為高等院校化學(xué)和相關(guān)專業(yè)研究生的電分析經(jīng)學(xué)課程的教材或教學(xué)參考書,也適用于化學(xué)專業(yè)的高年級本科生,同時對于從事電化學(xué)和電分析化學(xué)研究工作的科技人員亦具有一定的參考價值。

作者簡介

作者:(英國)保爾 M.S.蒙克 譯者:朱俊杰,南京大學(xué)教授,從事電分析化學(xué)研究、杰出青年

書籍目錄

第1章緒論
1.1電分析
1.2命名與術(shù)語(IUPAC體系與非IUPAC體系)
1.3關(guān)于本書
參考文獻
第2章實驗方法的綜述與討論
2.1平衡態(tài)與動力學(xué)測量的區(qū)別概述
2.2電流強度:電子傳輸速率、物質(zhì)傳輸速率及其意義
2.3擴散控制與對流控制的意義
參考文獻
第3章平衡測量:無凈電子轉(zhuǎn)移的“阻挫”平衡
3.1介紹:什么是“平衡”?“阻挫”平衡的概念
3.2復(fù)習(xí):電解池電動勢、電極電位和標(biāo)準(zhǔn)氫電極
3.2.1術(shù)語和符號使用
3.2.2參比電極
3.3能斯特方程及其變式
3.3.1能斯特方程的限制
3.4濃度和活度的區(qū)別
3.4.1離子.離子相互作用簡述
3.4.2活度
3.4.3活度系數(shù)
3.4.4Debye.Hückel理論的改進
3.5基于能斯特方程計算的應(yīng)用
3.5.1pH的測定及pH電極
3.5.2離子選擇性電極
3.5.3溶度積常數(shù)的電位法測定
3.6誤差的產(chǎn)生和處理
3.6.1電流通過電解池引起的成分變化
3.6.2通過參比電極的電流
3.6.3平均離子活度系數(shù)未知時的濃度測定
3.6.4電解池設(shè)計和“IR降”的影響
3.6.5源自離子遷移和液接電位的附加電位
第4章電位分析法:真平衡與電子轉(zhuǎn)移檢測體系
4.1電位分析簡介
4.1.1氧化還原滴定:終點和曲線形狀
4.1.2平衡常數(shù)和溶度積的測定
4.2氧化還原指示劑
4.3誤差處理
4.3.1常見的誤差
4.3.2體積測量精度低引起的誤差:使用Gran圖
4.3.3離子選擇性電極選擇性弱引起的誤差
第5章庫侖法
5.1庫侖法與法拉第定律簡介
5.1.1法拉第和非法拉第電量
5.1.2吸附、電容和電極雙層的影響
5.2溶出法
5.3微電極
5.4電子媒介體簡介
5.5誤差的處理
第6章動力學(xué)測量分析A:擴散控制的系統(tǒng)
6.1動力學(xué)電化學(xué)實驗簡介
6.2計時電流法:電流隨時間變化
6.2.1Nernst層(“耗盡”層)
6.2.2Cottrell方程
6.3Hg電極極譜分析
6.3.1極譜實驗
6.3.2極譜:滴汞電極
6.3.3極譜數(shù)據(jù)處理:E1/ 2值的獲取及其應(yīng)用
6.3.4平衡常數(shù)的測定:配位時E1/2偏移
6.4固體電極上的線性掃描和循環(huán)伏安法
6.4.1Randles.Sevcˇik方程
6.4.2慢電子轉(zhuǎn)移效應(yīng):半導(dǎo)體電極
6.4.3擴散現(xiàn)象的量化
6.4.4伏安法得到的機理數(shù)據(jù)
6.5提高靈敏度:脈沖法
6.5.1常規(guī)脈沖伏安法
6.5.2差分脈沖伏安法
6.5.3方波脈沖伏安法
6.6溶出伏安法
6.7葡萄糖傳感器:伏安分析實例
6.8誤差的原因及處理
6.8.1極譜“峰”
6.8.2IR降:盧金(Luggin)毛細(xì)管
第7章動力學(xué)測量分析B:對流控制系統(tǒng)
7.1對流系統(tǒng)介紹
7.2旋轉(zhuǎn)圓盤電極
7.2.1實驗討論
7.2.2Levich方程
7.3流通池、通道電極和對壁噴射電極
7.3.1流通池和通道電極
7.3.2對壁噴射電極
7.4旋轉(zhuǎn)環(huán).盤電極
7.5電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)
7.5.1電極動力學(xué)的Tafel方法
7.5.2Butler.Volmer方法
7.5.3Koutecky.Levich曲線以及電子轉(zhuǎn)移速率的測定
7.6誤差的原因和處理
參考文獻
第8章其他方法
8.1光譜電化學(xué)
8.1.1簡介:什么是光譜電化學(xué)?
8.1.2電化學(xué)紫外.可見光譜法
8.1.3電化學(xué)EPR光譜法
8.2涉及阻抗的電分析測量
8.2.1什么是阻抗?
8.2.2真實電池的阻抗:擴散現(xiàn)象的量化和Warburg阻抗
8.3誤差的原因和處理
8.3.1OTE導(dǎo)體內(nèi)的不連續(xù)性
8.3.2紫外.可見光譜中的全內(nèi)反射
8.3.3大吸光度和光截止波長
8.3.4雜散EPR吸收
參考文獻
第9章電極的制備
9.1固體電極表面的制備以及表征
9.1.1電極表面的清洗
9.1.2電極的制備
9.1.3參比電極的制備
9.2微電極
9.3絲網(wǎng)印刷電極
參考文獻
第10章數(shù)據(jù)處理
10.1電化學(xué)數(shù)據(jù)模擬
10.1.1實例程序
10.2模擬軟件包
10.3網(wǎng)絡(luò)資源
參考文獻
附錄
1.書中用到的人名電分析方程
2.電池的書寫
3.電極電位表(相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極)
自測題答案
參考書目
術(shù)語表
SI單位和物理常數(shù)
化學(xué)元素周期表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁:   插圖:   在實踐中,毛細(xì)管尖端要盡可能地靠近工作電極。在工作電極與參比電極之間的溶液可以看成兩部分,即在工作電極與毛細(xì)管尖端之間的分析物溶液以及在毛細(xì)管內(nèi)部的KCl溶液。內(nèi)部氯化鉀溶液電阻可忽略不計,因此只有毛細(xì)管尖端與工作電極表面之間數(shù)毫米間距的分析物溶液會產(chǎn)生電阻。 雖然IR降不能完全排除,但使用Luggin毛細(xì)管可以顯著降低IR降。 總 結(jié) 伏安法和極譜法是動態(tài)的電化學(xué)分析技術(shù),即與電流有關(guān)。三電極體系可以同步準(zhǔn)確地測定電流和電壓。其中,要研究的電極是工作電極,其他兩個分別是參比電極和對電極。 伏安法和極譜法在擴散控制下進行,需要使溶液保持靜止?fàn)顟B(tài),并使用過量的惰性電解質(zhì)。后者還具有平衡溶液中各種物質(zhì)的活度系數(shù)的作用,所以測量過程中可以直接得到濃度值,而不是活度值。 用于極譜分析的溶液應(yīng)該含有低濃度的表面活性劑,以防止出現(xiàn)電流極大值,并且還要除去溶液中的溶解氧。 如Heyrovsky—Ilkovic公式[式(6.6)]所示,滴汞電極(DME)的電流是電位的函數(shù)。在過電位達(dá)到極值前,電流從零升至最大。電流達(dá)到其最大值一半時的電位稱為半波電位E1/2,其數(shù)值反映了分析物的特性。 在過電位達(dá)到極值時,電流與電位無關(guān)。這個最大電流認(rèn)為是有限的,即電流∞c本體,此電流稱為擴散電流Id。Id與分析物濃度、滴汞速度等的關(guān)系由Ilkovic方程[式(6.5)]描述。但是,使用校正圖或標(biāo)準(zhǔn)加入法(Gran圖)得到的結(jié)果更為準(zhǔn)確。 在伏安法中,電極是一個固態(tài)導(dǎo)體。因為電極表面不會像DME那樣不斷更新,所以伏安圖沒有“鋸齒”,是光滑的。伏安圖包含峰值電流Ip,而不是平臺電流Id,根據(jù)Randles—SevEik方程[式(6.13)],其峰值與分析物本體濃度成正比。 因為變化掃描速率v等同于變化時間尺度r,所以循環(huán)伏安法是一種探索反應(yīng)機理的有力工具。為了獲得均相“C”反應(yīng)的速率常數(shù)k,需要得到不同掃描速率下的CV圖,然后,通過與理論計算曲線進行比對,確定反應(yīng)速率常數(shù)k。 由于CV的峰高Ip正比于分析物的本體濃度,所以循環(huán)伏安法也是定量分析的有效方法。常規(guī)循環(huán)伏安法的電分析靈敏度極限約為10—5mol·dm—3。

編輯推薦

《電分析化學(xué)基礎(chǔ)(精)》由保爾M.S.蒙克所著,注重實用性,本書的核心是如何使用電化學(xué)技術(shù)進行分析測量。書中沒有涉及很多的數(shù)學(xué)計算和理論敘述,而是以通俗易懂的語言文字,通過問答的方式以及大量的工作實例,深入淺出地闡述了各種電化學(xué)分析方法的基本原理、特點以及這些方法應(yīng)用于實際的可能性、可行性和局限性。

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用戶評論 (總計3條)

 
 

  •   如果你看的仔細(xì)的話,你就會發(fā)現(xiàn)這本書非常好?。》浅7浅;A(chǔ)??!我買書不會看印刷包裝的問題,最重要的是內(nèi)容精煉與清晰。這本書無論是作為入門級讀物或者骨灰級讀物都非常好。十分重視基礎(chǔ),不像國內(nèi)的大部分教材只給結(jié)論而不管為什么(尤其是對于電化學(xué)來說這是一個致命的缺陷)。而且書中有很多簡單但是出的十分巧妙的自測題(附答案)還有討論題,對于實驗的細(xì)節(jié)解釋的十分清楚,對于建立電化學(xué)思維體系很有幫助。書的講法別出一格,按照測量模式分章節(jié),做實驗最重要的還是理解和理論指導(dǎo),對于電化學(xué)這種比較抽象的實驗來說,樹立思維體系更顯重要。不過書中對于應(yīng)用講的不是很多,如果打基礎(chǔ)的話力薦,如果想發(fā)sci的話還是看文獻去吧。
  •   有些東西腦子存不住就存在書上,要用的時候翻翻,基礎(chǔ),比較透徹,有問有答的!
  •   有些太基礎(chǔ),適合剛接觸電化學(xué)的
 

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