第 24 单元
电分析化学
电压、电流和电导都是测量化学的窗口。这一单元从参比电极与能斯特斜率出发，走进玻璃 pH 电极、离子选择电极和汽车尾气里的氧化锆氧传感器，用电势读数确定滴定终点，用离子的迁移速率解释电导，用电量数出银原子和几微克水，用扩散方程模拟电势阶跃和循环伏安图，最后用滴定和氧电极测水中的溶解氧——并亲手校准一台 pH 计。
- 1 电势分析：参比电极与指示电极 电压表只能量电势差。同一个银电极相对甘汞电极和相对银–氯化银电极读数不同；学会在电势标尺之间换算，并用能斯特斜率由读数求出离子浓度。 25 分钟
- 2 玻璃 pH 电极与离子选择电极 一层薄玻璃膜为什么只对 H⁺ 有反应？两点校准、斜率效率、钠误差和酸误差，再到测定饮用水氟含量的 LaF₃ 电极与 TISAB。 30 分钟
- 3 固体电解质：尾气里的氧传感器 掺氧化钇的氧化锆靠氧空位传导 O²⁻，两侧氧分压之差给出能斯特电压。由燃烧平衡算出尾气的氧分压，看它为什么在 λ = 1 处跳变十几个数量级。 30 分钟
- 4 电位滴定：用电势找终点 有色、浑浊的样品让指示剂失灵，电极却照常工作。从 E–V 曲线的一阶、二阶导数和 Gran 图中找出终点，并看自动电位滴定仪怎样聪明地加液。 25 分钟
- 5 电导分析：离子跑得有多快 超纯水的电导率只有 0.055 µS/cm，海水却有 50 mS/cm。离子摩尔电导率、科尔劳施定律和 H⁺ 的“接力”机理，解释电导滴定曲线为什么是 V 形。 25 分钟
- 6 库仑分析：数电子，数水分子 1975 年，美国国家标准局让一根银棒在恒定电流下溶解六小时，由失重与电量测出法拉第常数。同样的法拉第定律让库仑卡尔·费休仪用电解生成的碘数出样品里几微克的水：每毫克水 10.71 C，双铂电极给出死停终点。 30 分钟
- 7 伏安法：电流里的扩散 血糖仪读的是电流。电势阶跃后电流按 1/√t 衰减（Cottrell），循环伏安图的峰电流与 √v 成正比、可逆峰间距约 59/n mV——全部由扩散方程算出来。 30 分钟
- 8 溶解氧：温克勒滴定与克拉克电极 温暖的水溶氧少，海水和高原湖泊更少：用 Benson–Krause 公式算出饱和值。温克勒法把氧固定成 MnO(OH)₂ 再用碘量法数出来；克拉克电极的电流正比于氧分压，仪表还得知道盐度才能给出 mg/L。 30 分钟