电动势法测定硫酸铜的离子迁移数

离子迁移数作为物理化学的重要参数,其测定是大学物理化学实验中的基础内容.以基础物理化学实验中离子迁移数的测定为基础,结合电动势的测定等实验,设计建立了一套电动势法测量溶液中铜离子与硫酸根离子迁移数的实验装置,得到的离子迁移数与文献值基本一致.尝试基于大学生在物理化学实验中已掌握的实验技能,综合电化学学科领域的知识,设计探索电动势测量离子迁移数的新方法,有助于提升学生对知识的综合运用能力.     

离子淌度质谱技术及其应用研究进展

离子迁移谱是一种以气相离子在电场和气流共同作用下发生迁移时的淌度来表征化合物的技术。离子淌度质谱提供了新一维度的离子淌度分离和测量信息,除按照质荷比区分离子外,还可根据离子尺寸和形状进行分离。其与色谱技术联用,可获取包括保留时间、迁移时间、质荷比和响应强度在内的四维数据,在提高传统质谱数据准确性和特异性的同时,还可计算离子的碰撞横截面积,从而获得样品的结构信息。该文综述了近年来离子淌度质谱技术在公共安全、毒品检测、食品安全、环境监测、药物分析以及生物大分子等领域的研究进展,并对该技术的应用前景和发展趋势进行了展望,以期为相关领域的科技人员提供理论支持和技术参考。     

希托夫法求离子迁移数计算通式

在研究电解质溶液理论时,通过计算离子迁移数,可以求出电解质溶液中离子电导、离子淌度、电位梯度等一系列重要物理量。离子迁移数常用的实验室测定方法有:希托夫(Hittof)法、界面移动法和电动势法。其中希托夫法在目前物理化学教材中没有简便统一的计算公式可循。笔者结合教学实践,根据离子迁移数定义与不同情况下离子在阴、阳极区电解前后浓度变     

Ba_xCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)固体电解质的氧离子导电性

固体电解质是指固体状态下具有较高电导率的离子导体,根据其传导离子所带电荷分为阳离子导体(如:Na+,Li+,H+等)和阴离子导体(如:F-,Cl-,O2-等)。固体电解质与液体电解质不同之处为:(1)是固态;(2)电荷载流子通常只有一种;(3)由于晶格能较大,通常在较高温度下离子才能迁移。具有实用价值的固体电解质的电导率一般在10-3S·cm-1以上,同时要求其离子迁移数要足够大。至今,已发现和合成了上百种固体电解质材料。在加速研制绿色化学电源、寻找高离子电导率、高化学稳定性、低成本的固体氧化物燃料电池(SOFC)固体电解质的研究中,ABO3钙钛矿型…     

非化学计量组成Ba_(1.03)Ce_(0.5)Zr_(0.4)La_(0.1)O_(3-α)的化学稳定性和离子导电性

用高温固相反应法合成了非化学计量组成的Ba1.03Ce0.5Zr0.4La0.1O3-α质子导体.粉末X射线衍射(XRD)结果表明,该材料为单一钙钛矿型BaCeO3斜方晶结构,在高温下、CO2或水蒸气气氛中具有较高的稳定性.扫描电子显微镜(SEM)观察分析表明,材料经1550℃烧结20h非常致密.在500～900℃温度范围内,用交流阻抗谱技术测定了材料在湿润氢气和湿润空气气氛中的电导率;用气体浓差电池方法测定了材料在湿润氢气、湿润空气气氛中和氢-空气燃料电池条件下的离子迁移数,研究了材料的离子导电特性,并与化学计量组成的BaCe0.5Zr0.4La0.1O3-α材料进行了比较.结果表明,在500～900℃温度范围内、湿润氢气气氛中,Ba1.03Ce0.5Zr0.4La0.1O3-α材料的质子迁移数为1,是一个纯质子导体.在湿润空气气氛中,材料的氧离子迁移数为0.688～0.170,质子迁移数为0.218～0.017,是一个氧离子、质子和电子空穴的混合导体.在氢-空气燃料电池条件下,材料的离子(氧离子+质子)迁移数为0.990～0.796,是一个氧离子、质子和电子的混合导体.与化学计量组成的BaCe0.5Zr0.4La0.1O3-α材料相比较,在相同实验条件下非化学计量组成的Ba1.03Ce0.5Zr0.4La0.1O3-α材料具有较高的电导率和离子迁移数.     

羟乙基纤维素中毛细管电泳DNA分离特性研究

本实验以羟乙基纤维素(HEC)为筛分介质,以100～1500 bp DNA ladder为分离对象,系统地研究了直流电场下毛细管电泳时DNA分离特性.论文考察了DNA迁移淌度及分离度随HEC溶液浓度和分子量、毛细管两端电场强度(E)、毛细管有效长度(le)及其内径形状、背景电解液(BGE)温度等因素变化规律.研究发现:(1)当筛分介质HEC浓度高于其阈值浓度c*时,HEC分子量越大,相邻DNA片段之间淌度差越大,HEC浓度越高,其迁移淌度越低;(2)对于相邻的DNA片段,le在一定范围内,其分离度随le增大而线性升高;(3)毛细管有效长度一定时,DNA淌度随毛细管侧面积与截面积之比R增大而升高,分离效率提高;(4)BGE温度升高,DNA在筛分介质中扩散效应增强,迁移淌度变大,相邻DNA片段间分离度减小.根据以上结论,在直流电场下毛细管电泳φ×174-Hirc II限制性酶切片段,并实现了其高分离度、快速分离.     

羟基磷灰石/离子液体混合膜修饰电极的制备及其应用于水中痕量镉离子的高选择性测定

利用溴代十六烷基三甲基铵(CTAB)为模板, 合成制备了棒状羟基磷灰石颗粒, 并以SEM, XRD, IR等手段进行了表征. 用制备的羟基磷灰石与自制的离子液体([BMIM]PF6)充分混合涂覆在玻碳电极表面制备了羟基磷灰石/离子液体修饰电极, 研究了镉离子在该修饰电极上的富集和电化学行为. 结果发现, 羟基磷灰石对镉离子有较好的富集作用, 而离子液体则可以在开路条件下使镉离子还原为金属镉, 氧化扫描时可以得到镉的灵敏氧化溶出峰, 以此为基础建立了一种高选择性地测定痕量镉离子的新方法, 该方法可以较好地避免铅、汞、银等重金属离子的干扰, 对镉离子检出限可达2.0×10－8 mol•L－1, 在4.0×10－8～2.2×10－7 mol•L－1的浓度范围内, 氧化溶出峰电流与Cd(II)的浓度呈良好的线性关系. 该研究有望在环境检测和环境治理方面发挥重要作用.     

Hittorf法测定离子迁移数实验的改进

以不同浓度的CuSO4溶液为电解质,Pt电极和Cu电极分别为电解电极,通过观察通电前后电解质溶液阳极区和阴极区颜色的变化,定性分析离子的电迁移现象.通过电极上产生/溶解Cu的变化量以及CuSO4溶液浓度的变化,计算了不同浓度CuSO4溶液中离子的迁移数,并对浓度等因素对迁移数的影响规律进行了探讨.本文对传统离子迁移数的实验进行了改进,旨在加深学生对离子电迁移现象的认识及对迁移数概念的理解.     

界面移动法测定离子迁移数实验的优化

在基础物理化学实验界面移动法测定离子迁移数中,针对传统实验方案所用镉电极存在的不足之处,改用铜电极进行了平行对比实验,发现采用铜电极的实验方案在保证实验数据有良好准确度的前提下,既能降低电极材料的毒性,也能降低实验相关设备的配置要求。     

无限稀释氯化氢水溶液中离子迁移数的测定

基于Debye-Hückel-Onsager理论讨论了离子迁移数与电解质溶液浓度的关系,并介绍了测定无限稀释条件下离子极限迁移数的实验方法。实验证明,测得的迁移数与溶液浓度关系可以计算为一个线性拟合函数,并外推至零浓度,从而得到极限迁移数。因此,这个传统教学实验可以做出改进,以增进学生对电解质理论的理解。     

离子色谱法测定土壤中的Cl~–和SO_4~(2–)

采用离子色谱法测定土壤浸提液中的Cl–和SO42–。选择2.0 mmol/L Na2CO3–1.3 mmol/L NaHCO3混合液为淋洗液,流速为2 mL/min,在此条件下,Cl–保留时间为1.96 min,SO42–保留时间约为12.26 min,Cl–,SO42–的质量浓度分别在2~8,10~30 mg/L范围内与色谱参数线性相关,相关系数分别为0.999 4和0.999 7,Cl–,SO42–的平均加标回收率分别为93.8%,105.4%,测量结果的相对标准偏差均小于1%(n=6)。该法适用于土壤中Cl–和SO42–的测定。     

一种新型二次离子质谱的一次离子源及其离子光学系统

本研究设计了一种新型用于二次离子质谱的一次离子源及其离子光学系统.通过此一次离子源,大气压下产生的一次离子可以被加速、聚焦并传输到位于真空条件下的样品表面并电离样品得到可供质谱仪分析的二次离子.通过理论模拟结合实验系统研究了此一次离子源的主要组成部分——离子光学系统的原理、结构和性能.以电喷雾电离源为例,成功地将大气压...     

有机酸对离子色谱法测定氟离子的影响

比较了不同体系下离子色谱法测定考核样中氟离子的准确度。在碳酸盐–碳酸氢盐体系下分析氟标准样品,进行甲酸根、乙酸根加标试验,讨论了甲酸根、乙酸根对氟定量准确性的影响。考核样品色谱峰处理前氟测定结果为0.273 mg/L,与统计均值0.240 mg/L相比偏高,色谱峰处理后结果为0.243 mg/L,在统计Z值偏差范围内。同时在氢氧根体系下分析考核样品,有效改善了氟离子与乙酸、甲酸的分离度。在氢氧根体系下分析环境水样中低浓度氟离子快速、方便。     

硫酸根离子对检验氯离子的干扰

在中学化学中,检验氯离子最常用的方法是向溶液中滴加硝酸银溶液,如果生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,则说明溶液中存在氯离子。但在溶解性表中,硫酸银是微溶于水的,对此提出疑问:如果溶液中存在硫酸根离子,会不会生成微溶于水的硫酸银沉淀,从而干扰氯离子的检验？通过实验验证,当选用0.1 mol/L的硝酸银溶液时,硫酸根离子不会带来干扰。     

Ion Hydration and Ion Pairing as Probed by THz Spectroscopy

Ion hydration is of pivotal importance for many fundamental processes. Various spectroscopic methods are used to study the retardation of the hydration bond dynamics in the vicinity of anions and cations. Here we introduce THz‐FTIR spectroscopy as a powerful method to answer the open questions. We show through dissection of THz spectra that we can pinpoint characteristic absorption features that can be attributed to the rattling modes of strongly hydrating ions within their hydration cages as well as vibrationally induced charge fluctuations in the case of weakly hydrating ions. Further analysis yields information on anion–cation cooperativity, the size of the dynamic hydration shell, as well as the lifetimes of these collective ion‐hydration water modes and their connecting thermal bath states. Our study provides evidence for a non‐additive behavior, thus questioning the simplified Hofmeister model. THz spectroscopy enables ion pairing to be observed and quantified at a high salt concentration.     

印刷线路板分压离子阱的离子单向出射性能研究

印刷线路板(Printed-Circuit-Board,PCB)分压离子阱是一种新型质量分析器,其突出优点在于内部电场可通过调节射频分压比进行优化.本实验在PCB分压离子阱离子出射方向的两组离散电极上配置了非对称的射频分压,以引入奇次阶场成分,使得射频电场的场中心(即离子运动中心)发生偏移,从而实现离子单向出射.通过数值计算软件SIMION和AXSIM分析了射频分压比差值与其内部电场分布的关系,并模拟离子运动轨迹,得到离子出射情况和模拟质谱峰.模拟结果表明,当两组离散电极的射频分压比差值为20％时,在合适的AC频率条件下,对于m/z=609 Th的离子,PCB分压离子阱的离子单向出射率可达90％以上,且质量分辨率大于2500.本研究可使PCB分压离子阱在基本不损失质量分辨率和使用单检测器模式下,大幅提高离子检测效率,因而在小型化质谱仪应用中具有显著优势.     

复杂离子反应的规律及其离子方程式书写策略

基于中学教学实际，针对师生对复杂离子反应及其离子方程式书写的困惑，通过整理和归纳，把复杂离子反应分为连锁反应、并列反应和竞争反应等3种反应类型，探究了复杂离子反应的规律、分析策略、离子方程式书写的方法及应用。     

小分子化合物在离子阱质谱中的分子离子反应研究

利用离子阱质谱的原理和特点，研究了小分子醇、醚、胺、醛、酮等有机化合 物（分子量小于200）在离子阱里的分子离子反应，总结了反应特点和规律，并把 它归类为自身化学电离（SCI）反应。以丁酮、丙烯醇为例，采用FTMS对反应产物 离子进行准确质量测定，验证了它们各自的分子离子反应结果。另外，把该类化合 物（30个）SCI反应的质谱图与NIST98库中的标准EI质谱图进行了比较，建立了 SCI质谱图库，提高了在离子阱质谱上对这类小分子化合物定性分析的准确率。     

紫外检测离子色谱法测定海水中的碘离子

建立了紫外检测离子色谱法测定海水中碘离子的分析方法。样品采用滤膜净化处理,选用TSKgel guard column SuperIC-A HR保护柱(4 mm×50 mm)和TSKgel SuperIC-HR高性能分析柱(4mm×250mm),Na_2CO_3(3.2mmol/L)-NaHCO_3(1.0mmol/L)为淋洗液。碘离子使用紫外法检测,以消除氯离子干扰。在优化条件下,整个分析过程8min内完成。碘离子的方法检出限3.6μg/L,相对标准偏差(n=8)为2.0%~8.9%。加标回收率为94.9%~106%。方法操作简便、快速,适合批量样品分析检测。     

具有高离子识别能力的镉离子表面印迹材料的制备及其离子识别机理的研究

采用氨基-过硫酸盐氧化还原引发体系, 先实现了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合, 制得高接枝度的接枝微粒PHEMA/SiO₂. 然后使接枝大分子PHEMA的侧羟基与5-氯-8-羟基喹啉(CHQ)发生亲核取代反应, 将8-羟基喹啉(HQ)基团键合在接枝大分子侧链, 使接枝大分子PHEMA实现8-羟基喹啉功能化转变, 制得表面含有高密度HQ基团的功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂, 考察研究了功能微粒HQ-PHEMA/SiO₂对Cd²⁺离子的强螯合吸附作用. 在此基础上, 采用本课题组建立的新的分子表面印迹技术, 以Cd²⁺离子为模板离子, 二氯乙醚为交联剂, 对接枝在硅胶表面的功能大分子链HQ-PHEMA进行了离子印迹, 制备了Cd²⁺离子表面印迹材料IIP-HQP/SiO₂, 深入考察研究了其离子识别与结合特性. 实验结果表明, 该离子表面印迹材料对Cd²⁺离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于Cu²⁺和Pb²⁺两种对比离子, 印迹材料IIP-HQP/SiO₂对Cd²⁺离子的识别选择性系数分别高达25.52和22.91, 显示出超高的离子识别能力.