Elektrohemijske metode praćenja sastava tečnosti. Elektrohemijske metode za proučavanje sastava supstance
Uvod
Poglavlje 1. Opšti koncepti. Klasifikacija elektrohemijskih metoda analize
Poglavlje 2. Potenciometrijske metode analize (potenciometrija)
1 Princip metode
3 Potenciometrijska titracija
Poglavlje 3
1 Princip metode. Osnovni koncepti
2 Princip konduktometrije
3 Konduktometrijska titracija
Poglavlje 4. Konduktometrijska analiza (konduktometrija)
1 Suština metode
2 Kvantitativna polarografska analiza
3 Primjena polarografije
Poglavlje 5. Amperometrijska titracija
Poglavlje 6
1 Princip metode
3 Kulometrijska titracija
Zaključak
Bibliografija
UVOD
Elektrohemijske metode analize su skup metoda kvalitativne i kvantitativne analize zasnovane na elektrohemijskim pojavama koje se javljaju u medijumu koji se proučava ili na granici faze i koje su povezane sa promenom strukture, hemijskog sastava ili koncentracije analita.
Elektrohemijske metode analize podijeljene su u pet glavnih grupa: potenciometrija, voltametrija, kulometrija, konduktometrija i amperometrija.
Upotreba ovih metoda u kvantitativnoj analizi zasniva se na zavisnosti vrednosti izmerenih parametara u toku jednog elektrohemijskog procesa od izdvojene supstance u analiziranom rastvoru koja učestvuje u ovom elektrohemijskom procesu. Ovi parametri uključuju razliku u električnim potencijalima, količinu električne energije. Elektrohemijski procesi su procesi koji su istovremeno praćeni hemijskom reakcijom i promenom električnih svojstava sistema, što se u takvim slučajevima može nazvati elektrohemijskim sistemom. U analitičkoj praksi, elektrohemijski sistem obično sadrži elektrohemijsku ćeliju, uključujući posudu sa električno provodljivom otopinom analita, u koju su uronjene elektrode.
Postoje direktne i indirektne elektrohemijske metode. U direktnim metodama koristi se ovisnost jačine struje (potencijala, itd.) o koncentraciji analita. U indirektnim metodama se mjeri jačina struje (potencijal i sl.) kako bi se pronašla krajnja tačka titracije komponente koju treba odrediti odgovarajućim titrantom, odnosno ovisnost mjerenog parametra od zapremine titranta. se koristi.
POGLAVLJE 1. OPŠTI POJMOVI. KLASIFIKACIJA ELEKTROHEMIJSKIH METODA ANALIZE
Elektroanalitička hemija obuhvata elektrohemijske metode analize zasnovane na reakcijama elektroda i na prenosu električne energije kroz rastvore.
Upotreba elektrohemijskih metoda u kvantitativnoj analizi zasniva se na korišćenju zavisnosti vrednosti izmerenih parametara elektrohemijskih procesa (razlika električnog potencijala, struja, količina električne energije) od sadržaja analita u analiziranom rastvoru koji učestvuje. u ovom elektrohemijskom procesu. Elektrohemijski procesi su oni procesi koji su praćeni istovremenim odvijanjem hemijskih reakcija i promenom električnih svojstava sistema, koji se u takvim slučajevima može nazvati elektrohemijskim sistemom. U analitičkoj praksi, elektrohemijski sistem obično sadrži elektrohemijsku ćeliju, uključujući posudu sa električno provodljivom analiziranom otopinom, u koju su uronjene elektrode.
Klasifikacija elektrohemijskih metoda analize. Elektrohemijske metode analize se klasifikuju na različite načine Klasifikacija se zasniva na prirodi izvora električne energije u sistemu. Postoje dvije grupe metoda:
a) Metode bez nametanja eksternog (stranog) potencijala.
Izvor električne energije je sam elektrohemijski sistem, koji je galvanska ćelija (galvanski krug). Ove metode uključuju potenciometrijske metode. Elektromotorna sila - EMF - i potencijali elektrode u takvom sistemu zavise od sadržaja analita u rastvoru.
b) Metode sa nametanjem eksternog (stranog) potencijala. Ove metode uključuju:
konduktometrijska analiza - zasnovana na mjerenju električne provodljivosti otopina u funkciji njihove koncentracije;
voltametrijska analiza - zasnovana na mjerenju struje kao funkcije primijenjene poznate potencijalne razlike i koncentracije otopine;
kulometrijska analiza - zasnovana na mjerenju količine električne energije koja je prošla kroz rastvor, u funkciji njegove koncentracije;
elektrogravimetrijska analiza - zasniva se na mjerenju mase proizvoda elektrohemijske reakcije.
Klasifikacija prema načinu primjene elektrohemijskih metoda. Postoje direktne i indirektne metode.
a) Direktne metode. Elektrohemijski parametar se meri kao poznata funkcija koncentracije rastvora i, prema indikaciji odgovarajućeg mernog uređaja, utvrđuje se sadržaj analita u rastvoru.
b) Indirektne metode su metode titracije kod kojih je kraj titracije fiksiran na osnovu mjerenja električnih parametara sistema.
Prema ovoj klasifikaciji, pravi se razlika, na primjer, između direktne konduktometrije i konduktometrijske titracije.
POGLAVLJE 2. POTENCIOMETRIJSKA METODA ANALIZE (POTENCIOMETRIJSKA)
1 Princip metode
Potenciometrijska analiza (potenciometrija) zasniva se na mjerenju EMF i elektrodnih potencijala u funkciji koncentracije analiziranog rastvora.
Ako se u elektrohemijskom sistemu - u galvanskoj ćeliji - javlja reakcija na elektrodama:
aA+bB↔dD + eE
sa prijenosom n elektrona, tada Nernstova jednadžba za EMF E ove reakcije ima oblik:
E꞊E˚- RTnFlnaDda Eea(A)a aBb
gdje je, kao i obično, E° standardni EMF reakcije (razlika u standardnim potencijalima elektrode), R je plinska konstanta, T je apsolutna temperatura na kojoj se reakcija odvija, F je Faradejev broj; a(A), a(B), a(D) i n(E) su aktivnosti reagensa koji učestvuju u reakciji. Jednačina (10.1) vrijedi za EMF reverzibilno djelujuće galvanske ćelije.
Za sobnu temperaturu, jednačina (10.1) se može predstaviti u obliku:
E꞊E˚- 0,059nlnaDda Eea(A)a aBb
U uslovima kada su aktivnosti reagensa približno jednake njihovim koncentracijama, jednačina (1) se pretvara u jednačinu (3):
꞊E˚- RTnFlncDdc EecAa aBb
gdje su c(A), c(B), c(E), c(D) koncentracije reagensa. Za sobnu temperaturu, ova jednačina se može predstaviti kao (4):
꞊E˚- 0,059nlncDdc EecAa aBb
U potenciometrijskim mjerenjima u elektrohemijskoj ćeliji koriste se dvije elektrode: indikatorska elektroda čiji potencijal ovisi o koncentraciji analita (potencijalno određujuće) tvari u analiziranoj otopini i referentna elektroda čiji potencijal ostaje konstantan. pod uslovima analize. Stoga se EMF vrijednost određena jednačinama (1)-(4) može izračunati kao razlika između realnih potencijala ove dvije elektrode.
U potenciometriji se koriste sljedeće vrste elektroda: elektrode prve, druge vrste, redoks, membranske elektrode.
Elektrode prve vrste su elektrode koje su reverzibilne u smislu kationa zajedničkog materijalu elektrode. Postoje tri vrste elektroda prve vrste.
a) Metal M uronjen u rastvor soli istog metala. Na površini takvih elektroda javlja se reverzibilna reakcija:
Mn+ + ne = M
Realni potencijal takve elektrode prve vrste zavisi od aktivnosti a(Mn+) metalnih kationa i opisuje se jednadžbama (5)-(8).
Općenito, za bilo koju temperaturu:
꞊E˚+ RTnFln a(Mn+)
Za sobnu temperaturu:
꞊E˚+ 0,059nln a(Mn+)
Pri niskim koncentracijama c(Mn+), kada je aktivnost a(Mn+) metalnih kationa približno jednaka njihovoj koncentraciji:
꞊E˚+ RTnFln c(Mn+)
Za sobnu temperaturu:
b) Plinske elektrode, na primjer, vodonična elektroda, uključujući standardnu vodoničnu elektrodu. Potencijal reverzibilne gasne vodonične elektrode određen je aktivnošću vodonikovih jona, tj. pH vrijednost otopine, a na sobnoj temperaturi jednaka je:
꞊E˚+ 0,059 lg a(H30+) = 0,059 lg a(H3O+) = -0,059pH
budući da se za vodikovu elektrodu pretpostavlja da je standardni potencijal jednak nuli ( £° =0), a prema reakciji elektrode: H++e = H broj elektrona koji učestvuju u ovoj reakciji jednak je jedan: n = 1. c) Amalgamske elektrode, koje su amalgam metala uronjen u rastvor koji sadrži katjone istog metala. Potencijal takvih elektroda prve vrste zavisi od aktivnosti a(Mn+) metalnih kationa u rastvoru i aktivnosti n(M) metala u amalgamu: ꞊E˚+ RTnFlna(Mn+)a(M) Amalgamske elektrode su vrlo reverzibilne. Elektrode druge vrste su anjonski reverzibilne. Postoje sljedeće vrste elektroda druge vrste. a) Metal čija je površina prekrivena slabo rastvorljivom soli istog metala, uronjen u rastvor koji sadrži anjone koji su deo ove slabo rastvorljive soli. Primjer je elektroda srebrnog klorida Ag|AgCl, KS1 ili kalomel elektroda Hg|Hg2Cl2, KS1. Srebrna hloridna elektroda sastoji se od srebrne žice obložene slabo rastvorljivom AgCI soli uronjene u vodeni rastvor kalijum hlorida. Na elektrodi srebrnog klorida dolazi do reverzibilne reakcije Kalomel elektroda se sastoji od metalne žive obložene pastom od teško rastvorljivog živinog(1) hlorida Hg2Cl2 - kalomela, u kontaktu sa vodenim rastvorom kalijum hlorida. Na kalomelnoj elektrodi odvija se reverzibilna reakcija: Cl2 + 2e = 2Hg + 2SG. Pravi potencijal elektroda druge vrste zavisi od aktivnosti aniona i za reverzibilno delujuću elektrodu na kojoj se reakcija odvija: Ne = M + An- je opisan Nernstovim jednadžbama (9)-(12). Općenito, na bilo kojoj prihvatljivoj temperaturi T: ꞊E˚- RTnFln a(An-) Za sobnu temperaturu: ꞊E˚- 0,059nln a(An-) Za uslove u kojima je aktivnost aniona približno jednaka njihovoj koncentraciji c (A "~): E꞊E˚- RTnFln c(An-) Za sobnu temperaturu: ꞊E˚- 0,059nln c(An-) Tako, na primjer, stvarni potencijali E1 i E2, respektivno, elektroda srebrnog klorida i kalomela na sobnoj temperaturi mogu se predstaviti kao: ꞊E1˚- 0,0591g a(Cl-),꞊E2˚- 0,0591g a(Cl-). Elektrode druge vrste su vrlo reverzibilne i stabilne u radu, stoga se često koriste kao referentne elektrode koje mogu stabilno održavati konstantnu vrijednost potencijala. b) Gasne elektrode druge vrste, na primjer, hlorne elektrode Pt, Cl2 KC1. Plinske elektrode druge vrste rijetko se koriste u kvantitativnoj potenciometrijskoj analizi. Redox elektrode se sastoje od inertnog materijala (platina, zlato, volfram, titan, grafit, itd.) uronjenog u otopinu koja sadrži oksidirani Ox i reducirane crvene oblike ove tvari. Postoje dvije vrste redoks elektroda: a) elektrode čiji potencijal ne zavisi od aktivnosti vodikovih jona, na primer, Pt | FeCl3, FeCI2, Pt | K3, K4, itd.; b) elektrode čiji potencijal zavisi od aktivnosti vodikovih jona, na primjer, kvinhidron elektroda. Na redoks elektrodi, čiji potencijal ne zavisi od aktivnosti vodikovih iona, javlja se reverzibilna reakcija: Ox + ne = Crveno Stvarni potencijal takve redoks elektrode zavisi od aktivnosti oksidisanog i redukovanog oblika date supstance i, za reverzibilno delujuću elektrodu, opisuje se, u zavisnosti od uslova (po analogiji sa gornjim potencijalima), Nernstovim jednačinama (13) - (16): ꞊E˚+ RTnFln a (Ox)a (crveno)꞊E˚+ 0,059nlg a (Ox)a (crveno)꞊E˚+ RTnFln c(Ox)c (crveno)꞊E˚+ 0,059nlg c (Ox) c (crveno) Ako ioni vodika sudjeluju u reakciji elektrode, tada se njihova aktivnost (koncentracija) uzima u obzir u odgovarajućim Nernstovim jednadžbama za svaki konkretni slučaj. Membranske, ili ion-selektivne, elektrode su elektrode koje su reverzibilne za određene ione (katjone ili anione) sorbirane čvrstom ili tečnom membranom. Stvarni potencijal takvih elektroda ovisi o aktivnosti onih iona u otopini koje membrana sorbira. Membranske elektrode sa čvrstom membranom sadrže vrlo tanku membranu na kojoj se na obje strane nalaze različiti rastvori koji sadrže iste analitne jone, ali različite koncentracije: rastvor (standard) sa tačno poznatom koncentracijom analitnih jona i analizirani rastvor sa nepoznata koncentracija analitnih jona. Zbog različitih koncentracija jona u oba rastvora, joni na različitim stranama membrane se sorbuju u nejednakim količinama, a električni naboj koji nastaje prilikom sorpcije jona na različitim stranama membrane nije isti. Kao rezultat, nastaje razlika membranskog potencijala. Određivanje jona pomoću membranskih ion-selektivnih elektroda naziva se ionometrija. Kao što je gore spomenuto, u potenciometrijskim mjerenjima, elektrohemijska ćelija uključuje dvije elektrode - indikatorsku elektrodu i referentnu elektrodu. Veličina generiranog EMF-a u ćeliji jednaka je razlici potencijala ove dvije elektrode. Kako potencijal referentne elektrode ostaje konstantan u uslovima potenciometrijskog određivanja, EMF zavisi samo od potencijala indikatorske elektrode, tj. na aktivnosti (koncentracije) određenih jona u rastvoru. Ovo je osnova za potenciometrijsko određivanje koncentracije date supstance u analiziranom rastvoru. Za potenciometrijsko određivanje koncentracije tvari u otopini koriste se i direktna potenciometrija i potenciometrijska titracija, iako se druga metoda koristi mnogo češće od prve. Određivanje koncentracije supstance u direktnoj potenciometriji obično se vrši metodom kalibracione krive ili metodom standardnih dodataka. a) Metoda kalibracione krive. Pripremite seriju od 5-7 standardnih otopina sa poznatim sadržajem analita. Koncentracija analita i jonska snaga u referentnim rastvorima ne bi trebalo da se u velikoj meri razlikuju od koncentracije i jonske snage analiziranog rastvora: pod ovim uslovima, greške određivanja su smanjene. Jonska snaga svih otopina održava se konstantnom uvođenjem indiferentnog elektrolita. Referentni rastvori se sekvencijalno unose u elektrohemijsku (potenciometrijsku) ćeliju. Obično je ova ćelija staklena čaša u koju su postavljene indikatorska elektroda i referentna elektroda. Izmjerite EMF referentnih otopina tako što ćete temeljito isprati elektrode i čašu destilovanom vodom prije punjenja ćelije sa svakim referentnim rastvorom. Na osnovu dobijenih podataka gradi se kalibracioni grafikon u koordinatama EMF-lg c, gdje je c koncentracija analita u referentnoj otopini. Obično je takav graf prava linija. Zatim se analizirani rastvor unosi u elektrohemijsku ćeliju (nakon pranja ćelije destilovanom vodom) i meri se EMF ćelije. Prema kalibracionom grafu nalazi se log c(X), gde je c(X) koncentracija analita u analiziranom rastvoru. b) Standardna metoda sabiranja. U elektrohemijsku ćeliju se unosi poznati volumen V(X) analiziranog rastvora koncentracije c(X) i meri se EMF ćelije. Zatim se u istu otopinu dodaje tačno izmjeren mali volumen standardne otopine V(st) sa poznatom, dovoljno velikom koncentracijom c(st) analita i ponovo se određuje EMF ćelije. Izračunajte koncentraciju c(X) analita u analiziranom rastvoru prema formuli (10.17): c (X) \u003d c (st) V (st) V X + V (st) gdje △ E je razlika između dvije izmjerene vrijednosti EMF-a, n je broj elektrona uključenih u elektrodnu reakciju. Primjena direktne potenciometrije. Metoda se koristi za određivanje koncentracije vodikovih jona (pH otopina), anjona, iona metala (jonometrija). Kada se koristi direktna potenciometrija, izbor odgovarajuće indikatorske elektrode i precizno mjerenje ravnotežnog potencijala igraju važnu ulogu. Prilikom određivanja pH otopina kao indikatorske elektrode koriste se elektrode čiji potencijal ovisi o koncentraciji vodikovih iona: stakla, vodika, hinhidrona i nekih drugih. Najčešće korištena membranska staklena elektroda je reverzibilna u odnosu na vodikove jone. Potencijal takve staklene elektrode određen je koncentracijom vodikovih iona, pa se EMF kola, uključujući staklenu elektrodu kao indikator, opisuje na sobnoj temperaturi jednadžbom: K + 0,059 pH, gdje konstanta K ovisi o materijalu membrane, prirodi referentne elektrode. Staklena elektroda vam omogućava da odredite pH u rasponu pH = 0-10 (češće - u rasponu pH = 2-10) i ima visoku reverzibilnost i stabilnost u radu. Kinhidronska elektroda, često korištena u prošlosti, je redoks elektroda, čiji potencijal ovisi o koncentraciji vodikovih iona. To je platinasta žica uronjena u kiseli rastvor (obično HC1) zasićen kvinhidronom, ekvimolekularnim jedinjenjem kinona sa hidrokinonom sastava C6H402 C6H4(OH)2 (tamnozeleni prah, slabo rastvorljiv u vodi). Šematska oznaka kvinhidron elektrode: Pt | kvinhidron, HC1. Redoks reakcija se javlja na kvinhidronskoj elektrodi: C6H402 + 2H+ + 2e \u003d C6H4 (OH) 2 Potencijal kinhidron elektrode na sobnoj temperaturi opisuje se formulom E°-0,059 pH. Kinhidronska elektroda omogućava vam mjerenje pH otopine u rasponu pH = 0-8,5. Na pH< 0 хингидрон гидролитически расщепляется: при рН >8,5 hidrokinon, koji je slaba kiselina, ulazi u reakciju neutralizacije, Kinhidron elektroda se ne može koristiti u prisustvu jakih oksidacionih i redukcionih sredstava. Membranske ion-selektivne elektrode koriste se, kao što je već navedeno, u ionometriji kao indikatorske za određivanje različitih kationa (Li+, Na+, K+ Mg2t, Ca2+, Cd2+, Fe2+, Ni2+ itd.) i anjona (F-, Cl-, Br -, I-, S2-, itd.). Prednosti direktne potenciometrije uključuju jednostavnost i brzinu mjerenja, mjerenja zahtijevaju male količine rješenja. 3 Potenciometrijska titracija Potenciometrijska titracija - metoda za određivanje zapremine titranta utrošenog na titraciju analita u analiziranom rastvoru merenjem EMF-a (tokom procesa titracije) pomoću galvanskog kola sastavljenog od indikatorske elektrode i referentnu elektrodu. U potenciometrijskoj titraciji titrira se analizirani rastvor koji se nalazi u elektrohemijskoj ćeliji odgovarajući titrant, koji fiksira kraj titracije naglom promjenom EMF-a mjerenog kola - potencijala indikatorske elektrode, koji ovisi o koncentraciji odgovarajućih jona i naglo se mijenja u tački ekvivalencije. Promjena potencijala indikatorske elektrode tokom procesa titracije mjeri se u zavisnosti od zapremine dodanog titranta. Na osnovu dobijenih podataka gradi se potenciometrijska krivulja titracije, a iz te krive se određuje zapremina utrošenog titranta u gorivoj ćeliji. Potenciometrijska titracija ne zahtijeva upotrebu indikatora koji mijenjaju boju u blizini gorivne ćelije. Primjena potenciometrijske titracije. Metoda je univerzalna, može se koristiti za označavanje kraja titracije u svim vrstama titracije: acidobaznom, redoks, kompleksimetrijskom, precipitacijskom, titracijom u nevodenim medijima. Kao indikatorske elektrode koriste se staklene, živine, ion-selektivne, platinske, srebrne elektrode, a kao referentne elektrode kalomel, srebro-hlorid, staklene elektrode. Metoda ima visoku tačnost, visoku osetljivost: omogućava titraciju u mutnim, obojenim, nevodenim medijima, odvojeno određivanje komponenti smeše u jednom analiziranom rastvoru, na primer, odvojeno određivanje jona hlorida i jodida tokom argentometrijske titracije. Mnoge ljekovite tvari se analiziraju potenciometrijskim metodama titracije, na primjer, askorbinska kiselina, sulfa lijekovi, barbiturati, alkaloidi itd. Osnivač konduktometrijske analize je njemački fizičar i fizički hemičar F.V.G. Kohlrausch (1840-1910), koji je prvi put 1885. predložio jednačinu koja uspostavlja vezu između električne provodljivosti otopina jakih elektrolita i njihove koncentracije. AT sredinom 40-ih. 20ti vijek razvio metodu visokofrekventne konduktometrijske titracije. Od početka 60-ih godina. 20ti vijek počeo da koristi konduktometrijske detektore u tečnoj hromatografiji. 1 Princip metode. Osnovni koncepti Konduktometrijska analiza (konduktometrija) zasniva se na korištenju odnosa između električne provodljivosti (električne provodljivosti) otopina elektrolita i njihove koncentracije. Električna provodljivost otopina elektrolita - provodnika druge vrste - procjenjuje se na osnovu mjerenja njihovog električnog otpora u elektrohemijskoj ćeliji, koja je staklena posuda (staklo) u koju su zalemljene dvije elektrode, između kojih je ispitivana otopina elektrolita. nalazi. Kroz ćeliju se propušta naizmjenična struja. Elektrode se najčešće izrađuju od metalne platine, koja je presvučena slojem spužvaste platine elektrohemijskim taloženjem iz rastvora jedinjenja platine radi povećanja površine elektroda (platina platine elektrode). Kako bi se izbjegle komplikacije povezane s procesima elektrolize i polarizacije, konduktometrijska mjerenja se provode u naizmjeničnom električnom polju. Električni otpor R sloja otopine elektrolita između elektroda, kao i električni otpor vodiča prve vrste, direktno je proporcionalan dužini (debljini) l ovog sloja i obrnuto proporcionalan površini S elektrode površina: R= ρ lS lkS gdje se koeficijent proporcionalnosti p naziva električna otpornost, a recipročna vrijednost k = 1 / p je električna vodljivost (električna vodljivost). Budući da se električni otpor R mjeri u omima, a debljina l sloja otopine elektrolita u cm, površina S površine elektrode je u cm2, tada se električna provodljivost k mjeri u jedinicama Ohm-1 cm-1, ili, pošto je Ohm-1 Siemens (Cm), onda - u jedinicama Cm cm-1. U fizičkom smislu, specifična električna provodljivost je električna vodljivost sloja elektrolita koji se nalazi između stranica kocke sa dužinom stranice od 1 cm, numerički jednaka struji koja prolazi kroz sloj otopine elektrolita s površinom poprečnog presjeka od 1 cm2 pri primijenjenom gradijentu električnog potencijala od 1 V/cm. Specifična električna provodljivost ovisi o prirodi elektrolita i otapala, o koncentraciji otopine i o temperaturi. S povećanjem koncentracije otopine elektrolita, njegova električna vodljivost prvo raste, zatim prolazi kroz maksimum, nakon čega se smanjuje. Ovakav karakter promjene električne provodljivosti je zbog sljedećih razloga. U početku, s povećanjem koncentracije elektrolita, broj iona - čestica koje nose struju - raste i za jake i za slabe elektrolite. Zbog toga se povećava električna provodljivost otopine (električna struja koja prolazi kroz nju). Zatim, kako se koncentracija otopine povećava, raste njen viskozitet (smanjenje brzine kretanja jona) i elektrostatička interakcija između jona, što sprječava povećanje električne struje i, pri dovoljno visokim koncentracijama, doprinosi njenom smanjenju. U otopinama slabih elektrolita, s povećanjem koncentracije, stepen disocijacije molekula elektrolita opada, što dovodi do smanjenja broja iona - čestica koje provode struju - i do smanjenja električne vodljivosti. U otopinama jakih elektrolita pri visokim koncentracijama moguće je formiranje ionskih asociata (jonski blizanci, tees, itd.), što također pogoduje padu električne provodljivosti. Specifična električna provodljivost otopina elektrolita raste s porastom temperature zbog smanjenja viskoznosti otopina, što dovodi do povećanja brzine kretanja jona, a za slabe elektrolite i do povećanja stepena njihove ionizacije. (disocijacija na jone). Stoga se kvantitativna konduktometrijska mjerenja moraju provoditi na konstantnoj temperaturi, termostatirajući konduktometrijsku ćeliju. Osim specifične električne provodljivosti, konduktometrija koristi ekvivalentnu električnu provodljivost X i molarnu električnu provodljivost p. U fizičkom smislu, ekvivalentna električna provodljivost X je električna vodljivost sloja otopine elektrolita debljine 1 cm, smještenog između identičnih elektroda s takvom površinom da volumen otopine elektrolita zatvoren između njih sadrži 1 g-eq otopljene tvari. . U ovom slučaju, molarna masa identičnih čestica s jediničnim brojem naboja („naboj“) uzima se kao molarna masa ekvivalenta, na primjer, H+, Br - , 12Sa2+, 13Fe3+, itd. Ekvivalentna električna provodljivost raste sa smanjenjem koncentracije otopine elektrolita. Maksimalna vrijednost ekvivalentne električne provodljivosti postiže se pri beskonačnom razrjeđivanju otopine. Ekvivalentna električna provodljivost, kao i specifična provodljivost, raste sa povećanjem temperature. Ekvivalentna električna provodljivost X povezana je s električnom provodnošću na relaciju (20): λ= 1000 kc U direktnoj konduktometriji, koncentracija supstance u analiziranom rastvoru se određuje na osnovu rezultata merenja specifične električne provodljivosti ovog rastvora. Prilikom obrade mjernih podataka koriste se dvije metode: metoda proračuna i metoda kalibracione krive. Metoda kalkulacije. U skladu sa jednadžbom (10.20), molarna koncentracija ekvivalenta c elektrolita u otopini može se izračunati ako su poznati specifična električna provodljivost k i ekvivalentna električna provodljivost : c = 1000 kλ Električna provodljivost se određuje eksperimentalno na osnovu mjerenja električnog otpora konduktometrijske ćelije s kontroliranom temperaturom. Ekvivalentna električna provodljivost otopine λ jednak je zbiru pokretljivosti katjona λ+ i anion X λ -:
λ = λ + + λ-
Ako su pokretljivosti kationa i aniona poznate, tada se koncentracija može izračunati pomoću formule (24): c = 1000 kλ + + λ- To se radi kada se direktnom konduktometrijom određuje koncentracija slabo rastvorljivog elektrolita u njegovom zasićenom rastvoru (kalcijum sulfat, barijum sulfat; srebrni halogenidi itd.). Metoda kalibracione krive. Priprema se niz standardnih otopina od kojih svaka sadrži točno poznatu koncentraciju analita, a njihova električna provodljivost se mjeri na konstantnoj temperaturi u termostatski kontrolisanoj konduktometrijskoj ćeliji. Na osnovu dobijenih podataka gradi se kalibracioni graf koji prikazuje koncentraciju referentnih rastvora duž apscisne ose, a vrednosti električne provodljivosti duž ordinatne ose. U skladu sa jednačinom (24), konstruisani grafik u relativno malom opsegu koncentracija obično je prava linija. U širokom rasponu koncentracija, kada se mobilnost kationa i anjona uključenih u jednačinu (24) može primjetno promijeniti, uočavaju se odstupanja od linearne ovisnosti. Zatim se, striktno pod istim uslovima, u analiziranom rastvoru meri specifična električna provodljivost k(X) elektrolita koji se određuje sa nepoznatom koncentracijom c(X) i iz grafikona se pronađe željena vrednost c(X). Tako odredite, na primjer, sadržaj barija u baritnoj vodi - zasićenoj otopini barijum hidroksida. Primjena direktne konduktometrije. Metoda direktne konduktometrije odlikuje se jednostavnošću i visokom osjetljivošću. Međutim, metoda nije selektivna. Direktna konduktometrija ima ograničenu upotrebu u analizi. Koristi se za određivanje rastvorljivosti slabo rastvorljivih elektrolita, za kontrolu kvaliteta destilovane vode i tečnih prehrambenih proizvoda (mleko, pića i sl.), za određivanje ukupnog sadržaja soli u mineralnoj, morskoj, rečnoj vodi i u nekim drugim slučajevima. 3 Konduktometrijska titracija Kod konduktometrijske titracije, napredak titracije se prati promjenom električne provodljivosti analizirane otopine koja se nalazi u konduktometrijskoj ćeliji između dvije inertne elektrode (obično napravljene od platinaste platine). Na osnovu dobijenih podataka crta se konduktometrijska kriva titracije koja odražava zavisnost električne provodljivosti titrirane otopine od zapremine dodanog titranta. Krajnja tačka titracije se najčešće nalazi ekstrapolacijom preseka titracione krive u oblasti njene promene nagiba, što ne zahteva upotrebu indikatora koji menjaju boju u blizini TE. U konduktometrijskoj titraciji koriste se različite vrste reakcija: acidobazne, redoks, precipitacije, procesi formiranja kompleksa. Primjena konduktometrijske titracije. Metoda konduktometrijske titracije ima niz prednosti. Titracija se može izvesti u mutnim, obojenim, neprozirnim medijima. Osetljivost metode je prilično visoka - do ~10~* mol/l; greška određivanja je od 0,1 do 2%. Analiza se može automatizirati. Nedostaci metode uključuju nisku selektivnost. Koncept visokofrekventne (radio-frekventne) konduktometrijske titracije. Napredak titracije prati modifikovana konduktometrijska tehnika naizmenične struje, u kojoj frekvencija naizmenične struje može da dostigne red od milion oscilacija u sekundi. Obično se elektrode postavljaju (prekrivaju) na vanjsku stranu posude za titraciju (ćelija provodljivosti) tako da ne dođu u kontakt s otopinom koju treba titrirati. Na osnovu rezultata mjerenja, iscrtava se konduktometrijska kriva titracije. Krajnja tačka titracije se nalazi ekstrapolacijom segmenata titracione krive u području njene promjene nagiba. POGLAVLJE 4. KONDUKTOMETRIJSKA ANALIZA (KONDUKTOMETRIJA) 4.1 Suština metode Polarografska analiza (polarografija) zasniva se na korištenju sljedećih odnosa između električnih parametara elektrohemijske (u ovom slučaju polarografske) ćelije na koju se primjenjuje vanjski potencijal i svojstava analiziranog rastvora koji se u njoj nalazi. a) Kvalitativna polarografska analiza koristi odnos između vrijednosti vanjskog električnog potencijala primijenjenog na mikroelektrodu, pri kojoj se primjećuje redukcija (ili oksidacija) analita na mikroelektrodi pod datim uvjetima, i prirode redukcije (ili oksidacije) supstance. b) U kvantitativnoj polarografskoj analizi koristi se odnos između veličine difuzione električne struje i koncentracije analita (reducirajuće ili oksidirajuće) supstance u analiziranom rastvoru. Električni parametri - veličina primijenjenog električnog potencijala i veličina difuzijske struje - određuju se analizom dobijenih polarizacijskih, odnosno strujno-naponskih krivulja, koje grafički odražavaju ovisnost električne struje u polarografskoj ćeliji o veličini primijenjeni potencijal mikroelektrode. Stoga se polarografija ponekad naziva direktnom voltametrijom. Klasičnu polarografsku metodu analize pomoću elektrode koja kapa (kapa) žive razvio je i predložio 1922. češki naučnik Jaroslav Hejrovsky (1890-1967), iako je samu elektrodu koja kapa živom koristio češki fizičar B. Kucera još od 1903. Godine 1925. J. Geyrovsky i M. Shikata dizajnirali su prvi polarograf koji je omogućio automatsko snimanje krivulja polarizacije. Nakon toga su razvijene različite modifikacije polarografske metode. Vrijednost prosječne difuzione struje iD određena je Ilkovičevom jednačinom (25): gdje je K koeficijent proporcionalnosti, c je koncentracija (mmol/l) polarografski aktivne tvari-depolarizatora; iD se mjeri u mikroamperima kao razlika između granične struje i rezidualne struje. Koeficijent proporcionalnosti K u Ilkovichevoj jednacini zavisi od niza parametara i jednak je K=607nD12m23τ16 gdje je n broj elektrona uključenih u redoks reakciju elektrode; D je koeficijent difuzije redukujuće supstance (cm2/s); m je masa žive koja izlazi iz kapilare u sekundi (mg); t je vrijeme formiranja (u sekundama) kapi žive na polutalasnom potencijalu (obično je 3-5 s). Pošto koeficijent difuzije D zavisi od temperature, koeficijent proporcionalnosti K u Ilkovičevoj jednačini se takođe menja sa temperaturom. Za vodene rastvore u temperaturnom opsegu od 20-50 °C, koeficijent difuzije polarografski aktivnih supstanci-depolarizatora raste za oko 3% sa porastom temperature za jedan stepen, što dovodi do povećanja prosečne difuzione struje iD za ~1 –2%. Stoga se polarografija izvodi na konstantnoj temperaturi, termostatirajući polarografsku ćeliju, obično na 25 ± 0,5 °C. Masa žive t i vrijeme kapanja t ovise o karakteristikama elektrode koja ispušta živu i visini stupca žive u kapilari iu rezervoaru povezanom s kapilarom. Staklena kapilara žive mikroelektrode obično ima spoljašnji prečnik od 3-7 mm, unutrašnji prečnik od 0,03 do 0,05 mm i dužinu od 6-15 cm Visina stuba žive od donjeg kraja kapilare do gornjeg nivoa površine žive u rezervoaru je 40-80 cm; Sadržaj indiferentnog elektrolita u analiziranoj polarografskoj otopini trebao bi biti približno 100 puta veći od sadržaja depolarizirajuće tvari koju treba odrediti, a ioni pozadinskog elektrolita ne smiju se ispuštati u uslovima polarografije do pražnjenja polarografski. aktivna supstanca. Polarografija se izvodi koristeći vodu kao rastvarač, vodeno-organske mješavine (voda - etanol, voda - aceton, voda - dimetilformamid itd.) i nevodene medije (etanol, aceton, dimetilformamid, dimetil sulfoksid itd.). Prije polarografije, kroz analizirani rastvor se propušta struja inertnog plina (dušik, argon, itd.) kako bi se uklonio otopljeni kisik, koji također daje polarografski val zbog redukcije prema shemi: 2H+ + 2e = H202 H202 + 2H+ + 2e = 2H20 Ponekad se u slučaju alkalnih rastvora, umesto propuštanja struje inertnog gasa, analiziranoj otopini dodaje mala količina aktivnog redukcionog agensa, natrijum sulfita, metola, koji u reakciji sa njim vezuju rastvoreni kiseonik. 4.2 Kvantitativna polarografska analiza Iz navedenog proizilazi da se kvantitativna polarografska analiza zasniva na mjerenju difuzijske struje iD kao funkcije koncentracije polarografski aktivne depolarizirajuće tvari koja se utvrđuje u polarografskom rastvoru. Prilikom analize dobijenih polarograma, koncentracija analita se utvrđuje metodama kalibracione krive, standardnim dodacima, standardnim rastvorima. a) Najčešće se koristi metoda kalibracione krive. Ovom metodom se priprema niz standardnih otopina, od kojih svaka sadrži precizno poznatu koncentraciju analita. Izvodi se polarografija svake otopine (nakon što se struja inertnog plina kroz nju provuče) pod istim uvjetima, dobiju se polarogrami i vrijednosti E12 (iste za sve otopine) i difuzione struje iD (različite za sva rješenja ) nalaze se. Na osnovu dobijenih podataka gradi se kalibracioni graf u iD-c koordinatama, koji je obično prava linija u skladu sa Ilkovičevom jednačinom. Zatim se vrši polarografija analiziranog rastvora sa nepoznatom koncentracijom c(X) analita, dobija se polarogram, meri se vrednost difuzione struje iD (X) i nalazi se koncentracija c(X) iz kalibraciona kriva. b) Standardna metoda sabiranja. Dobije se polarogram analiziranog rastvora sa nepoznatom koncentracijom c(X) analita i nađe se veličina difuzione struje, tj. visina h polarograma. Zatim se u analiziranu otopinu dodaje tačno poznata količina analita, povećavajući njegovu koncentraciju za vrijednost c(st), ponovo se vrši polarografija i pronalazi se nova vrijednost difuzijske struje - visina polarograma h + △ h. U skladu sa Ilkovičevom jednačinom (25) možemo napisati: h = Kc(X), △ h = Kc(st), gdje h △ h = c(X)c(st) i c(X) = h △ hc(st) c) Metoda standardnih rješenja. Polarografija dva rastvora se vrši pod istim uslovima: analiziranog rastvora sa nepoznatom koncentracijom c(X) i standardnog rastvora sa tačno poznatom koncentracijom c(st) analita. Na dobijenim polarogramima nalaze se visine polarografskih talasa h(X) i h(st), koje odgovaraju difuzionoj struji pri koncentracijama c(X) i c(st), respektivno. Prema Ilkovicchevoj jednacini (25) imamo: (X) = Kc(X), h(st) = Kc(st), Standardna otopina se priprema tako da njegova koncentracija bude što bliža koncentraciji otopine koju treba odrediti. Pod ovim uslovom, greška u određivanju je minimizirana. 3 Primjena polarografije Primjena metode. Polarografija se koristi za određivanje malih količina neorganskih i organskih supstanci. Razvijene su hiljade tehnika za kvantitativnu polarografsku analizu. Metode za polarografsko određivanje gotovo svih metalnih katjona, niza aniona (bromat, jodat, nitrat, permanganat iona), organskih jedinjenja različitih klasa koji sadrže diazo grupe, karbonil, peroksid, epoksi grupe, dvostruke ugljik-ugljik veze, kao i kao veze ugljenik-halogen, azot-kiseonik, sumpor-sumpor. Metoda je farmakopejska, koristi se za određivanje salicilne kiseline, norsulfazola, alkaloida vitamina B, folne kiseline, kelina u prahu i tabletama, nikotinamida, piridoksin hidrohlorida, preparata arsena, srčanih glikozida, kao i kiseonika i raznih nečistoća u farmaceutskim preparatima. Metoda ima visoku osjetljivost (do 10"5-10T6 mol/l); selektivnost; relativno dobru ponovljivost rezultata (do ~2%); širok spektar primjena; omogućava analizu mješavina supstanci bez njihovog odvajanja, obojene otopine, male količine otopina (polarografske ćelije mogu biti male i do 1 ml); provesti analizu u toku otopine; automatizirati analizu." Nedostaci metode uključuju toksičnost žive, njenu prilično laku oksidaciju u prisustvu oksidirajućih tvari i relativnu složenost opreme koja se koristi. Druge varijante polarografske metode. Uz gore opisanu klasičnu polarografiju, koja koristi kapajuću živinu mikroelektrodu s ravnomjerno rastućim električnim potencijalom na njoj pri konstantnoj električnoj struji, razvijene su i druge verzije polarografske metode - derivativna, diferencijalna, impulsna, oscilografska polarografija; polarografija naizmjenične struje - također u različitim verzijama. POGLAVLJE 5. AMPEROMETRIJSKA TITRACIJA Suština metode. Amperometrijska titracija (potenciostatska polarizaciona titracija) je vrsta voltametrijske metode (zajedno sa polarografijom). Zasniva se na mjerenju količine struje između elektroda elektrohemijske ćelije, na koju se primjenjuje određeni napon, u funkciji volumena dodanog titranta. U skladu sa Ilkovičevom jednačinom (25): difuziona struja iD u polarografskoj ćeliji je veća, što je veća koncentracija c polarografski aktivne supstance. Ako se, kada se analiziranoj titriranoj otopini koja se nalazi u polarografskoj ćeliji, doda titrant, koncentracija takve tvari smanji ili poraste, tada se u skladu s tim smanjuje ili povećava i difuzijska struja. Točka ekvivalencije je fiksirana naglom promjenom smanjenja ili povećanja difuzijske struje, što odgovara kraju reakcije titrirane tvari s titrantom. Razlikuju se amperometrijska titracija s jednom polarizabilnom elektrodom, koja se naziva i strujna granična titracija, polarografska ili polarimetrijska titracija i amperometrijska titracija sa dvije identične polarizabilne elektrode, ili titracija "dok se struja potpuno ne zaustavi", biamperometrijska titracija. Amperometrijska titracija sa jednom polarizabilnom elektrodom. Zasniva se na mjerenju struje u polarografskoj ćeliji kao funkcije količine dodanog titranta pri konstantnom vanjskom potencijalu na mikroelektrodi, nešto većem od poluvalnog potencijala na krivulji strujnog napona titrirane tvari X ili titranta T. Obično odabrani eksterni potencijal odgovara području granične struje na polarogramu X ili T. Titracija se izvodi na instalaciji koja se sastoji od izvora jednosmjerne struje podesivog napona, na koji se koriste galvanometar i polarografska ćelija za titraciju. spojeni su u seriju. Radna (indikatorska) elektroda ćelije može biti živa elektroda koja pada, fiksna ili rotaciona platinska ili grafitna elektroda. Kod upotrebe čvrstih elektroda potrebno je mešati rastvor tokom titracije. Kao referentna elektroda koriste se klor-srebrne ili kalomelne elektrode. Pozadinu su, u zavisnosti od uslova, različiti polarografski neaktivni elektroliti na datom potencijalu (HN03, H2S04, NH4NO3 itd.). Prvo se dobijaju strujno-naponske krive (polarogrami) za X i T pod istim uslovima pod kojima bi trebalo da se izvrši amperometrijska titracija. Na osnovu razmatranja ovih krivulja odabire se vrijednost potencijala pri kojoj se postiže granična struja polarografski aktivnog X ili T. Odabrana vrijednost potencijala se održava konstantnom tokom cijelog procesa titracije. Koncentracija titranta T koja se koristi za amperometrijsku titraciju trebala bi biti približno 10 puta veća od koncentracije X; u ovom slučaju, praktično nije potrebno uvoditi korekciju za razblaživanje rastvora tokom titracije. Inače se poštuju svi uslovi koji su potrebni za dobijanje polarograma. Zahtjevi za kontrolu temperature su manje strogi nego kod direktne polarografije, jer kraj titracije nije određen apsolutnom vrijednošću difuzijske struje, već oštrom promjenom njene vrijednosti. Analizirani rastvor koji sadrži X unosi se u polarografsku ćeliju, a titrant T se dodaje u malim porcijama, svaki put mereći struju i. Vrijednost struje i ovisi o koncentraciji polarografski aktivne tvari. U tački ekvivalencije, vrijednost i se naglo mijenja. Na osnovu rezultata amperometrijske titracije grade se titracione krive. Amperometrijska kriva titracije je grafički prikaz promjene veličine struje / kao funkcije volumena V dodanog titranta. Titraciona kriva se konstruiše u koordinatama struja i - zapremina V dodanog titranta T (ili stepen titracije). U zavisnosti od prirode supstance X koja se titrira i titranta T, amperometrijske krivulje titracije mogu biti različitih tipova. Biamperometrijska titracija se provodi uz snažno miješanje otopine na instalaciji koja se sastoji od izvora jednosmjerne struje s potenciometrom, iz kojeg se podesiva razlika potencijala (0,05-0,25 V) dovodi preko osjetljivog mikroampermetra na elektrode elektrohemijske ćelije. Prije titracije, titrirani rastvor se unosi u potonju i titrant se dodaje u porcijama sve dok struja naglo ne prestane ili se pojavi, što se sudi očitanjem mikroampermetra. Elektrode od platine koje se koriste u elektrohemijskoj ćeliji periodično se čiste uranjanjem na ~30 minuta u kipuću koncentrovanu azotnu kiselinu koja sadrži aditive željeznog hlorida, nakon čega se elektrode ispiraju vodom. Biamperometrijska titracija - farmakopejska metoda; koristi se u jodometriji, nitritometriji, akvametriji, titraciji u nevodenim medijima. POGLAVLJE 6. KULOMETRIJSKA ANALIZA (KULOMETRIJA) 1 Principi metode elektrohemijska konduktometrija titraciona kulometrija Kulometrijska analiza (kulometrija) zasniva se na korištenju odnosa između mase m supstance koja je reagovala tokom elektrolize u elektrohemijskoj ćeliji i količine električne energije Q koja je prošla kroz elektrohemijsku ćeliju tokom elektrolize samo ove supstance. U skladu sa kombinovanim zakonom elektrolize M Faraday, masa m (u gramima) povezana je sa količinom električne energije Q (u kulonima) relacijom (27) gdje je M molarna masa supstance koja je reagovala tokom elektrolize, g/mol; n je broj elektrona uključenih u elektrodnu reakciju; 96487 C/mol - Faradejev broj. Količina električne energije Q (u C) koja je prošla kroz elektrohemijsku ćeliju tokom elektrolize jednaka je umnošku električne struje i (u A) i vremena elektrolize τ ( u c): Ako se izmjeri količina električne energije Q, onda je prema (27) moguće izračunati masu m. To vrijedi u slučaju kada je cjelokupna količina električne energije Q koja je prošla kroz elektrohemijsku ćeliju u toku elektrolize potrošena samo na elektroliza ove supstance; sporedne procese treba isključiti. Drugim riječima, trenutni izlaz (efikasnost) bi trebao biti 100%. Budući da je, u skladu sa kombinovanim zakonom elektrolize M. Faradaya, da bi se odredila masa m (g) supstance koja je reagovala tokom elektrolize, potrebno je izmeriti količinu električne energije Q koja se troši na elektrohemijsku transformaciju supstance budući da se određuje u kulonima, metoda se naziva kulometrija. Glavni zadatak kulometrijskih mjerenja je da se što preciznije odredi količina električne energije Q. Kulometrijska analiza se vrši ili u amperostatskom (galvanostatičkom) načinu, tj. pri konstantnoj električnoj struji i=const, ili pri kontrolisanom konstantnom potencijalu radne elektrode (potenciostatska kulometrija), kada se električna struja menja (smanjuje) tokom elektrolize. U prvom slučaju, za određivanje količine električne energije Q, dovoljno je što preciznije izmjeriti vrijeme elektrolize t (s), jednosmjernu struju / (A) i izračunati vrijednost Q koristeći formulu (10.28). U drugom slučaju, vrijednost Q se određuje ili proračunom ili hemijskim kulometrima. Postoji direktna kulometrija i indirektna kulometrija (kulometrijska titracija). Suština metode. Direktna kulometrija na istosmjernoj struji se rijetko koristi. Češće se koristi kulometrija pri kontroliranom konstantnom potencijalu radne elektrode ili direktna potenciostatska kulometrija. U direktnoj potenciostatskoj kulometriji, direktno određena supstanca se podvrgava elektrolizi. Mjeri se količina električne energije koja se troši na elektrolizu ove tvari, a masa m tvari koju treba odrediti izračunava se pomoću jednačine. U procesu elektrolize potencijal radne elektrode se održava konstantnim, E=const, za šta se obično koriste uređaji - potenciostati. Konstantna vrijednost potencijala E se preliminarno bira na osnovu razmatranja krivulje struja-napon (polarizacija) ucrtane u koordinatama struja i - potencijal E (kao što se radi u polarografiji), dobijene pod istim uslovima u kojima će se vršiti elektroliza. sprovedeno. Obično se odabire vrijednost potencijala E, koja odgovara području granične struje za tvar koja se određuje i koja neznatno prelazi njen poluvalni potencijal E12 (za -0,05-0,2 V). Pri ovoj vrijednosti potencijala, kao u polarografiji, prateći elektrolit ne bi trebao biti podvrgnut elektrolizi. Kako se proces elektrolize odvija uz konstantan potencijal, električna struja u ćeliji se smanjuje, jer se koncentracija elektroaktivne tvari koja sudjeluje u reakciji elektrode smanjuje. U ovom slučaju, električna struja opada s vremenom prema eksponencijalnom zakonu od početne vrijednosti i0 u trenutku t = O do vrijednosti i u trenutku t: gdje koeficijent k ovisi o prirodi reakcije, geometriji elektrokemijske ćelije, površini radne elektrode, koeficijentu difuzije analita, brzini miješanja otopine i njenoj zapremini. Metode za određivanje količine električne energije koja prolazi kroz rastvor u direktnoj potepciostatskoj kulometriji. Q vrijednost može se odrediti metodama proračuna ili korištenjem kemijskog kulometra. a) Proračun vrijednosti Q iz površine ispod krive zavisnosti i od m. Za određivanje Q bez primjetne greške, metoda zahtijeva gotovo potpuni završetak procesa elektrolize, tj. dugo vrijeme. U praksi, kao što je gore navedeno, površina se mjeri na vrijednosti od m koja odgovara 0,001i0 (0,1% od i0). b) Proračun vrijednosti Q na osnovu zavisnosti In / od m. U skladu s tim imamo: Q = 0∞i0e-k τ d τ =i00∞e-k τ d τ =i0k Zbog ∞i0e-k τ d τ = - k-1 e-k∞-e-k0= k-10-1=k-1 Primjena direktne kulometrije. Metoda ima visoku selektivnost, osjetljivost (do 10~8-10~9 g ili do ~10~5 mol/l), reproduktivnost (do ~1-2%) i omogućava određivanje sadržaja mikronečistoće. Nedostaci metode uključuju veliku složenost i trajanje analize, potrebu za skupom opremom. Direktna kulometrija se može koristiti za određivanje - u katodnoj redukciji - metalnih jona, organskih nitro i halogenih derivata; tokom anodne oksidacije - hlorid-, bromid-, jodid-, tiocijanatni anjoni, metalni joni u nižim oksidacionim stanjima kada se pređu u viša oksidaciona stanja, na primer: As (IH) -> As (V), Cr (II) - > Cr(III), Fe(II) -» Fe(III), T1(I) -> Tl(III), itd. U farmaceutskim analizama direktna kulometrija se koristi za određivanje askorbinske i pikrinske kiseline, novokaina, oksihinolina i u nekim drugim slučajevima. Kao što je gore navedeno, direktna kulometrija je prilično naporna i dugotrajna. Osim toga, u nekim slučajevima, sporedni procesi počinju primjetno da se odvijaju i prije završetka glavne elektrohemijske reakcije, što smanjuje trenutnu efikasnost i može dovesti do značajnih grešaka u analizi. Stoga se često koristi indirektna kulometrija - kulometrijska titracija. 3 Kulometrijska titracija Suština metode. Tokom kulometrijske titracije, analit X, koji se nalazi u rastvoru u elektrohemijskoj ćeliji, reaguje sa "titrantom" T - supstancom koja se kontinuirano formira (generiše) na elektrodi generatora tokom elektrolize pomoćne supstance koja je takođe prisutna u rastvoru. . Završetak titracije je trenutak kada sav analit X potpuno reaguje sa generisanim "titrantom" T, fiksira se ili vizuelno metodom indikatora, unošenjem u rastvor odgovarajućeg indikatora koji menja boju u blizini TE, ili instrumentalnim metodama. - potenciometrijski, amperometrijski, fotometrijski. Dakle, kod kulometrijske titracije, titrant se ne dodaje iz birete u rastvor koji se titrira. Ulogu titranta ima supstanca T, koja se neprekidno stvara tokom reakcije elektrode na elektrodi generatora. Očigledno postoji analogija između obične titracije, kada se titrant unosi izvana u titrirani rastvor i, kako se dodaje, reaguje sa analitom, i stvaranja supstance T, koja, kako se formira, takođe reaguje. sa analitom. Stoga je razmatrana metoda nazvana "kulometrijska titracija". Kulometrijska titracija se izvodi u amperostatskom (galvanostatskom) ili potenciostatskom režimu. Najčešće se kulometrijska titracija provodi u amperostatskom režimu, održavajući konstantnu električnu struju tijekom cijelog vremena elektrolize. Umjesto volumena dodanog titranta u kulometrijskoj titraciji, mjere se vrijeme t i struja i elektrolize. Proces stvaranja supstance T u kulometrijskoj ćeliji tokom elektrolize naziva se stvaranje titranta. Kulometrijska titracija na istosmjernoj struji. Prilikom kulometrijske titracije u amperostatskom režimu (pri istosmjernoj struji), mjeri se vrijeme t tokom kojeg je elektroliza vršena, a količina električne energije Q koja se troši tokom elektrolize izračunava se po formuli, nakon čega se masa analita X nalazi po odnos. Tako se, na primjer, standardizacija otopine hlorovodonične kiseline HC1 kulometrijskom titracijom vrši titriranjem vodikovih jona H30+ standardizovanog rastvora koji sadrži HC1 sa hidroksidnim ionima OH- koji nastaju na platinskoj katodi tokom elektrolize vode: H20 + 2e = 20H- + H2 Nastali titrant - hidroksidni joni - reaguje sa ionima H30+ u rastvoru: H30+ + OH- = 2H20 Titracija se vrši u prisustvu fenolftaleinskog indikatora i prekida se kada se pojavi svetloružičasta boja rastvora. Znajući vrijednost jednosmjerne struje i (u amperima) i vrijeme t (u sekundama) utrošeno na titraciju, izračunajte količinu električne energije Q (u kulonima) koristeći formulu (28) i koristeći formulu (27) - masa (u gramima) ) izreagovanog HC1 sadržanog u alikvotu standardizovanog rastvora HCl dodanog u kulometrijsku ćeliju (generatorsku posudu). Uslovi za kulometrijsku titraciju. Iz prethodnog proizilazi da uslovi za izvođenje kulometrijske titracije treba da obezbede 100% strujnu efikasnost. Da biste to učinili, moraju biti ispunjeni barem sljedeći zahtjevi. a) Pomoćni reagens, iz kojeg se stvara titrant na radnoj elektrodi, mora biti prisutan u otopini u velikom višku u odnosu na analit (~ 1000-struki višak). U ovim uvjetima obično se eliminiraju sporedne elektrokemijske reakcije, od kojih je glavna oksidacija ili redukcija pratećeg elektrolita, na primjer, vodikovih iona: H+ + 2e = H2 b) Vrijednost jednosmjerne struje i=const tokom elektrolize mora biti manja od vrijednosti difuzijske struje pomoćnog reagensa kako bi se izbjegla reakcija uz učešće pozadinskih jona elektrolita. c) Potrebno je što tačnije odrediti količinu električne energije koja se troši tokom elektrolize, za šta je potrebno tačno evidentirati početak i kraj odbrojavanja i veličinu struje elektrolize. Kulometrijska titracija pri konstantnom potencijalu. Potenciostatski način u kulometrijskoj titraciji se rjeđe koristi. Kulometrijska titracija u potenciostatskom modu se izvodi pri konstantnoj vrijednosti potencijala koja odgovara potencijalu pražnjenja tvari na radnoj elektrodi, na primjer, tokom katodne redukcije metalnih katjona M"* na platinskoj radnoj elektrodi. Kako reakcija teče, potencijal ostaje konstantan sve dok svi metalni kationi ne reaguju, nakon čega se naglo smanjuje, jer u otopini više nema metalnih kationa koji određuju potencijal. Primjena kulometrijske titracije. U kulometrijskoj titraciji mogu se koristiti sve vrste reakcija titrimetrijske analize: acidobazne, redoks, precipitacije, reakcije formiranja kompleksa. Dakle, male količine kiselina mogu se odrediti kulometrijskom kiselinsko-baznom titracijom sa elektrogenerisanim OH- jonima koji nastaju tokom elektrolize vode na katodi: H20 + 2e = 20N "+ H2 Baze se takođe mogu titrirati sa H+ jonima vodonika koji nastaju na anodi tokom elektrolize vode: H20-4e = 4H+ + 02 Redoks bromometrijskom kulometrijskom titracijom mogu se odrediti arsen (III), antimon (III), jodidi, hidrazin, fenoli i druge organske supstance. Brom koji se elektrogenerira na anodi djeluje kao titrant: VG -2e = Vg2 Precipitacijskom kulometrijskom titracijom se mogu odrediti halogenidni joni i organska jedinjenja koja sadrže sumpor pomoću elektrogenerisanih katjona srebra Ag+, kationa cinka Zn2+ pomoću elektrogenerisanih jona ferocijanida itd. Kompleksometrijska kulometrijska titracija metalnih kationa može se izvesti sa EDTA anionima elektrogenerisanim na živinoj(II) kompleksonatnoj katodi. Kulometrijska titracija ima visoku preciznost, širok spektar primjena u kvantitativnoj analizi, omogućava vam da odredite male količine tvari, niskootpornih spojeva (jer reagiraju odmah nakon formiranja), na primjer, bakra (1), srebra (H) , kalaj (P), titan (III), mangan (III), hlor, brom, itd. Prednosti metode uključuju i činjenicu da nije potrebna priprema, standardizacija i skladištenje titranta, jer se on kontinuirano formira tokom elektrolize i odmah se troši u reakciji sa analitom. ZAKLJUČAK Elektrohemijske metode analize zasnivaju se na procesima koji se odvijaju na elektrodama ili međuelektrodnom prostoru. Elektrohemijske metode analize su među najstarijim fizičkim i hemijskim metodama analize (neke su opisane krajem 19. veka). Njihova prednost je visoka tačnost i komparativna jednostavnost kako opreme tako i tehnike analize. Visoku tačnost određuju vrlo precizni zakoni koji se koriste u elektrohemijskim metodama analize, na primjer, Faradejev zakon. Velika pogodnost je što koriste električne utjecaje, a rezultat tog utjecaja (odziv) se dobija u obliku električnog signala. Ovo obezbeđuje veliku brzinu i tačnost brojanja, otvara široke mogućnosti za automatizaciju. Elektrohemijske metode analize odlikuju se dobrom osjetljivošću i selektivnošću, u nekim slučajevima se mogu pripisati mikroanalizi, jer je ponekad za analizu dovoljno manje od 1 ml otopine. Njihov instrument je elektrohemijska ćelija, koja je posuda sa rastvorom elektrolita, u koju su uronjene najmanje dve elektrode. U zavisnosti od problema koji se rešava, može se odrediti oblik i materijal posude, broj i priroda elektroda, rastvor, uslovi analize (primenjeni napon (struja) i snimljeni analitički signal, temperatura, mešanje, pročišćavanje inertnim gasom itd.) drugačije. Supstanca koju treba odrediti može biti uključena i u sastav elektrolita koji ispunjava ćeliju i u sastav jedne od elektroda. Elektrohemijske metode analize igraju važnu ulogu u savremenom svetu. U današnje vrijeme briga o okolišu je posebno važna. Koristeći ove metode, moguće je odrediti sadržaj ogromne količine raznih organskih i neorganskih tvari. Sada su efikasniji za identifikaciju opasnih supstanci.
1. Elektrohemijske metode analize
2. Potenciometrija Potenciometrijska titracija
3. Konduktometrija. Konduktometrijska titracija
4.Kulometrija. Kulometrijska titracija
5. Spisak korišćene literature
Elektrohemijske metode analize
Klasifikacija elektrohemijskih metoda analize
Elektrohemijske metode se zasnivaju na merenju električnih parametara elektrohemijskih pojava koje se javljaju u ispitivanom rastvoru. Takvo mjerenje se vrši pomoću elektrohemijske ćelije, koja je posuda sa ispitivanim rastvorom, u koju su smeštene elektrode. Elektrohemijski procesi u otopini su praćeni pojavom ili promjenom razlike potencijala između elektroda ili promjenom veličine struje koja prolazi kroz otopinu.
Elektrohemijske metode se klasifikuju u zavisnosti od vrste fenomena koji se meri tokom analize. Općenito, postoje dvije grupe elektrohemijskih metoda:
1. Metode bez superponiranja stranog potencijala, zasnovane na mjerenju razlike potencijala koja se javlja u elektrohemijskoj ćeliji koja se sastoji od elektrode i posude s otopinom za ispitivanje. Ova grupa metoda se zove potenciometrijski. U potenciometrijskim metodama koristi se ovisnost ravnotežnog potencijala elektroda o koncentraciji iona uključenih u elektrohemijsku reakciju na elektrodama.
2. Metode sa nametanjem stranog potencijala, zasnovane na merenju: a) električne provodljivosti rastvora - konduktometrija; b) količina električne energije koja je prošla kroz rastvor - kulometrija; c) zavisnost struje od primenjenog potencijala - voltametrija; d) vrijeme potrebno za prolazak elektrohemijske reakcije - hronoelektrohemijske metode(hronovoltametrija, hronokonduktometrija). U metodama ove grupe, vanjski potencijal se primjenjuje na elektrode elektrohemijske ćelije.
Glavni element instrumenata za elektrohemijsku analizu je elektrohemijska ćelija. U metodama bez nametanja stranog potencijala, jeste galvanska ćelija, u kojem zbog pojave kemijskih redoks reakcija nastaje električna struja. U ćeliji tipa galvanske ćelije u kontaktu su sa analiziranim rastvorom dve elektrode - indikatorska elektroda čiji potencijal zavisi od koncentracije supstance i elektroda sa konstantnim potencijalom - referentna elektroda, relativna kojoj se mjeri potencijal indikatorske elektrode. Razlika potencijala se mjeri posebnim uređajima - potenciometrima.
U metodama sa superponiranim vanjskim potencijalom, elektrohemijska ćelija, nazvan tako jer se elektroliza događa na elektrodama ćelije pod djelovanjem primijenjenog potencijala - oksidacije ili redukcije tvari. Konduktometrijska analiza koristi konduktometrijsku ćeliju u kojoj se mjeri električna provodljivost otopine. Prema načinu primjene, elektrohemijske metode se mogu podijeliti na direktne metode, kod kojih se koncentracija tvari mjeri prema indikaciji uređaja, i na elektrohemijsku titraciju, gdje se indikacija tačke ekvivalencije fiksira pomoću elektrohemijskih mjerenja. U skladu sa ovom klasifikacijom razlikuju se potenciometrijska i potenciometrijska titracija, konduktometrija i konduktometrijska titracija itd.
Instrumenti za elektrohemijska određivanja, pored elektrohemijske ćelije, mešalice, otpornosti opterećenja, uključuju uređaje za merenje razlike potencijala, struje, otpornosti rastvora i količine električne energije. Ova mjerenja se mogu vršiti pokazivačkim instrumentima (voltmetar ili mikroampermetar), osciloskopima, potenciometrima za automatsko snimanje. Ako je električni signal iz ćelije vrlo slab, onda se pojačava uz pomoć radio pojačala. U uređajima metoda sa superponiranim vanjskim potencijalom važan dio su uređaji za napajanje ćelije odgovarajućim potencijalom stabilizovane jednosmerne ili naizmjenične struje (u zavisnosti od vrste metode). Jedinica napajanja za instrumente za elektrohemijsku analizu obično uključuje ispravljač i stabilizator napona, što osigurava stabilnost instrumenta.
Potenciometrija
Potenciometrija se zasniva na mjerenju razlike u električnim potencijalima koji nastaju između različitih elektroda uronjenih u otopinu sa supstancom koju treba odrediti. Električni potencijal nastaje na elektrodama kada oksidaciono-redukciona (elektrohemijska) reakcija prođe kroz njih. Redoks reakcije se odvijaju između oksidacijskog agensa i redukcijskog agensa s formiranjem redoks parova, čiji je potencijal E određen Nernstovom jednadžbom koncentracijama komponenti parova [ox] i [rec]:
Potenciometrijska mjerenja se provode spuštanjem dvije elektrode u otopinu - indikatorske elektrode koja reagira na koncentraciju iona koji se određuju i standardne ili referentne elektrode u odnosu na koju se mjeri indikatorski potencijal. Koristi se nekoliko tipova indikatorskih i standardnih elektroda.
Elektrode prve vrste su reverzibilne u odnosu na metalne jone od kojih se elektroda sastoji. Kada se takva elektroda spusti u otopinu koja sadrži metalne katione, formira se elektrodni par
/M .Elektrode druge vrste su osjetljivi na anjone i predstavljaju metal M prekriven slojem njegove nerastvorljive soli MA sa anjonom
na koje je elektroda osetljiva. Kada takva elektroda dođe u dodir s otopinom koja sadrži navedeni anion, nastaje potencijal E čija vrijednost ovisi o umnošku rastvorljivosti soli i koncentracije aniona u otopini.Elektrode druge vrste su srebro-hlorid i kalomel. Zasićene srebrohloridne i kalomelne elektrode održavaju konstantan potencijal i koriste se kao referentne elektrode, prema kojima se mjeri potencijal indikatorske elektrode.
Inertne elektrode- ploča ili žica od teško oksidirajućih metala - platine, zlata, paladija. Koriste se za mjerenje E u otopinama koje sadrže redoks par (npr.
/).Membranske elektrode različiti tipovi imaju membranu na kojoj nastaje membranski potencijal E. Vrijednost E ovisi o razlici u koncentracijama istog jona na različitim stranama membrane. Najjednostavnija i najčešće korištena membranska elektroda je staklena elektroda.
Miješanje nerastvorljivih soli poput AgBr, AgCl, AgI i drugih s nekim plastičnim materijalima (guma, polietilen, polistiren) dovelo je do stvaranja jonsko-selektivne elektrode na
, , selektivno adsorbirajući ove ione iz otopine zbog Panet-Fajans-Han pravila. Budući da se koncentracija iona koje treba odrediti izvan elektrode razlikuje od one unutar elektrode, razlikuju se i ravnoteže na površinama membrane, što dovodi do pojave membranskog potencijala.Da bi se izvršila potenciometrijska određivanja, elektrohemijska ćelija se sastavlja od indikatorske referentne elektrode, koja se spušta u analizirani rastvor i spaja na potenciometar. Elektrode koje se koriste u potenciometriji imaju veliki unutrašnji otpor (500-1000 MΩ), tako da postoje tipovi potenciometara koji su složeni elektronski voltmetri visokog otpora. Za mjerenje EMF sistema elektroda u potenciometrima, koristi se kompenzacijski krug za smanjenje struje u krugu ćelije.
Potenciometri se najčešće koriste za direktna mjerenja pH, koncentracija drugih jona pNa, pK, pNH₄, pCl i mV. Mjerenja se vrše korištenjem odgovarajućih ion-selektivnih elektroda.
Staklena elektroda i referentna elektroda srebrnog klorida koriste se za mjerenje pH. Prije izvođenja analiza potrebno je provjeriti kalibraciju pH mjerača pomoću standardnih puferskih otopina, čiji se fiks kanali postavljaju na uređaj.
pH metri, pored direktnog određivanja pH, pNa, pK, pNH₄, pCl i drugih, omogućavaju određivanje potenciometrijske titracije jona.
Potenciometrijska titracija
Potenciometrijska titracija se provodi u slučajevima kada se hemijski indikatori ne mogu koristiti ili u nedostatku odgovarajućeg indikatora.
U potenciometrijskoj titraciji kao indikatori se koriste potenciometarske elektrode umočene u titrirani rastvor. U ovom slučaju koriste se elektrode osjetljive na titrirajuće jone. U procesu titracije mijenja se koncentracija jona, što se bilježi na skali mjerne sonde potenciometra. Nakon što snime očitanja potenciometra u jedinicama pH ili mV, grade graf njihove zavisnosti od zapremine titranta (titraciona kriva), određuju tačku ekvivalencije i zapreminu titranta koji se koristi za titraciju. Na osnovu dobijenih podataka gradi se potenciometrijska krivulja titracije.
Potenciometrijska titracijska kriva ima oblik sličan krivulji titracije u titrimetrijskoj analizi. Ekvivalentna tačka se određuje iz krivulje titracije, koja se nalazi u sredini titracionog skoka. Da biste to učinili, povucite tangente na dijelove krivulje titracije i odredite tačku ekvivalencije u sredini tangente titracionog skoka. Promjena ∆rN/∆V dobija najveću vrijednost u tački ekvivalencije.
Rad na kursu
«ELEKTROHEMIJSKE METODE
ISTRAŽIVANJE"
Uvod
1. Teorijske osnove elektrohemijskih metoda istraživanja
1.1 Istorija metode
1.2 Opis elektrohemijskih metoda istraživanja
1.3 Potenciometrija
1.4 Konduktometrija
1.5 Kulometrija
1.6 Voltametrija
1.7 Elektrogravimetrija
2. Eksperimentalni dio elektrohemijskih metoda istraživanja
2.1 Određivanje koncentracije kiselina konduktometrijskom titracijom
2.2 Potenciometrijska titracija
2.3 Elektroliza
2.4 Određivanje elektrodnih potencijala
2.5 Određivanje EMF galvanske ćelije
Zaključak
Bibliografija
Uvod
U savremenom svetu sve se više uočava uticaj naučnog i tehnološkog napretka na sve sfere našeg života. U tom smislu, postoji potreba za preciznijim i bržim metodama analize. Elektrohemijske metode istraživanja (ECMI) najjače ispunjavaju ove zahtjeve. One su glavne fizičko-hemijske metode za proučavanje supstanci.
ECMI se zasnivaju na procesima koji se odvijaju na elektrodama ili međuelektrodnom prostoru. One su jedna od najstarijih metoda fizičko-hemijskog istraživanja (neke su opisane krajem 19. veka). Njihova prednost je visoka preciznost i uporedna jednostavnost. Visoku preciznost određuju vrlo precizni zakoni koji se koriste u EMHI, na primjer, Faradejev zakon. Velika pogodnost je što ECMI koristi električne efekte, a to što se rezultat ovog efekta (odziv) dobija i u obliku električnog signala. Ovo obezbeđuje veliku brzinu i tačnost brojanja, otvara široke mogućnosti za automatizaciju. ECMI se odlikuju dobrom osjetljivošću i selektivnošću, u nekim slučajevima se mogu pripisati mikroanalizi, jer je ponekad manje od 1 ml otopine dovoljno za analizu.
Oprema dizajnirana za elektrohemijsku analizu je relativno jeftina, lako dostupna i laka za upotrebu. Stoga se ove metode široko koriste ne samo u specijalizovanim laboratorijama, već iu mnogim industrijama.
Svrha rada: proučavanje elektrohemijskih metoda za proučavanje sastava supstance.
Za postizanje ovog cilja bilo je potrebno riješiti sljedeće zadatke:
razmotriti elektrohemijske metode istraživanja, njihovu klasifikaciju i suštinu;
proučavati potenciometrijsku i konduktometrijsku titraciju, određivanje elektrodnih potencijala i elektromotorne sile (EMS) galvanske ćelije, kao i proces elektrolize u praksi.
Predmet istraživanja: primjena elektrohemijskih metoda u analizi svojstava i sastava materije.
Predmet proučavanja: mehanizmi elektrohemijskih procesa, potenciometrija, konduktometrija, kulometrija, voltametrija, elektrogravimetrija.
elektrohemijska titracija galvanska
1.Teorijske osnove elektrohemijskih metoda istraživanja
1 Istorija nastanka metode
Sistematska elektrohemijska istraživanja postala su moguća tek nakon stvaranja stalnog dovoljno snažnog izvora električne struje. Takav izvor pojavio se na prijelazu iz 18. u 19. stoljeće. kao rezultat rada L. Galvanija i A. Volte. Proučavajući fiziološke funkcije žabe, Galvani je slučajno stvorio elektrohemijski krug koji se sastoji od dva različita metala i mišića pripremljene žablje noge. Kada se stopalo, fiksirano bakrenim držačem, dotakne željeznom žicom, takođe spojenom na držač, mišić se kontrahirao. Slične kontrakcije dogodile su se i pod djelovanjem električnog pražnjenja. Galvani je ovaj fenomen objasnio postojanjem "životinjskog elektriciteta". Drugačiju interpretaciju ovih eksperimenata dao je Volta, koji je smatrao da elektricitet nastaje na mjestu dodira dva metala, a kontrakcija mišića žabe rezultat je prolaska električne struje kroz njega. Struja je nastala i kada se spužvasti materijal (platno ili papir) impregniran slanom vodom stavi između dva metalna diska, na primjer, cinka i bakra, i krug se zatvori. Dosljedno povezujući 15-20 takvih "elemenata", Volta je 1800. godine stvorio prvi hemijski izvor struje - "voltni stub".
Uticaj elektriciteta na hemijske sisteme odmah je zainteresovao mnoge naučnike. Već 1800. W. Nicholson i A. Carlyle su izvijestili da se voda razlaže na vodonik i kisik kada se kroz nju propušta električna struja pomoću platinastih i zlatnih žica povezanih na "voltaični stup". Najvažnija od ranih elektrohemijskih studija bila je rad engleskog hemičara H. Davyja. Godine 1807. izolovao je element kalij propuštanjem struje kroz blago navlaženi čvrsti kalijum hidroksid. Kao izvor napona služila je baterija od 100 galvanskih ćelija. Metalni natrijum je dobijen na sličan način. Kasnije je Davy, koristeći živinu elektrodu, elektrolizom izolovao magnezijum, kalcijum, stroncijum i barijum.
Davyjev asistent M. Faraday istraživao je odnos između količine električne energije (proizvod jačine struje i vremena) koja teče kroz interfejs elektroda/otopina i kemijskih promjena koje je izazvala. Stvoren je instrument (sada poznat kao plinski kulometar) za mjerenje količine električne energije prema zapremini vodonika i kisika koji se oslobađaju u elektrolitičkoj ćeliji, a pokazano je (1833) da je količina električne energije potrebna da se dobije data količina tvar ne ovisi o veličini elektroda, udaljenosti između njih i broju ploča u bateriji koja hrani ćeliju. Osim toga, Faraday je otkrio da je količina supstance koja se oslobađa tokom elektrolize direktno proporcionalna njenom hemijskom ekvivalentu i količini električne energije koja je prošla kroz elektrolit. Ove dvije osnovne odredbe nazivaju se Faradejevim zakonima. Zajedno sa svojim prijateljem W. Whewellom, specijalistom klasične filologije, Faraday je također razvio novu terminologiju u elektrohemiji. Provodnike uronjene u rastvor nazvao je elektrodama (ranije su se zvali polovi); uveo koncepte "elektrolize" (kemijske promjene povezane s prolaskom struje), "elektrolita" (vodljiva tekućina u elektrohemijskim ćelijama), "anode" (elektrode na kojoj se odvija reakcija oksidacije) i "katode" (elektroda na kojoj se dolazi do reakcije redukcije). On je nosioce naboja u tečnostima nazvao jonima (od grčkog "lutalica", "lutalica"), a ioni koji se kreću prema anodi (pozitivna elektroda) nazivali su se "anjoni", a prema katodi - "kationi". Faradejevo istraživanje elektromagnetne indukcije dovelo je do stvaranja električnih generatora, koji su omogućili izvođenje elektrohemijskih procesa u industrijskim razmjerima.
Faraday je objasnio sposobnost rješenja da propuštaju električnu struju prisustvom jona u njima, međutim, on sam i drugi naučnici, poput I. Gittorfa i F. Kohlrausch-a, vjerovali su da se joni pojavljuju pod utjecajem struje. 1884. S. Arrhenius je sugerirao da se joni zapravo formiraju jednostavnim otapanjem soli u vodi. Radovi S. Arrheniusa, J. van't Hoffa i W. Ostwalda bili su važna prekretnica u razvoju teorije elektrolita i ideja o fizičko-hemijskim svojstvima rastvora i njihovoj termodinamici. Slaganje između teorijskih i eksperimentalnih podataka o ionskoj provodljivosti i ravnotežama u otopini postalo je potpunije nakon što su P. Debye i E. Hückel 1923. uzeli u obzir elektrostatičke interakcije dugog dometa između jona.
Prvi pokušaj da se otkriju uzroci razlike potencijala između rastvora i metala napravio je 1879. G. Helmholtz, koji je pokazao da je ta razlika potencijala uzrokovana dvostrukim električnim slojem čija je pozitivna strana na metalu. , negativna strana je u tečnosti. Tako je G. Helmholtz smatrao dvostruki sloj ravnim kondenzatorom. Ovaj model dvostrukog sloja dugo je ostao izvan vidokruga elektrohemičara. Mikrosvijet na granici metal-rastvor, gdje se odvijaju elektrohemijski procesi, još je “čekao” svoje vrijeme.
Francuski fizičar J. Gouy 1910. i engleski elektrohemičar D. Chapman 1913. pokazali su da se joni elektrolita ne nalaze u istoj ravni (kako je zamislio G. Helmholtz), već da formiraju određeno „difuzno“ područje (kako se udaljavaju od površinskog metala koncentracija iona se postepeno mijenja). Teoriju strukture dvostrukog sloja Gouy-Chapman dalje je razvio njemački naučnik O. Stern. Godine 1924. predložio je uzimanje u obzir veličine jona i efekta adsorpcije jona i dipolnih molekula otapala pri opisivanju strukture električnog dvostrukog sloja. Proučavanje diferencijalnog kapaciteta dvostrukog sloja korištenjem novih istraživačkih metoda omogućilo je sovjetskom naučniku, akademiku A.N. Frumkin 1934-1935. i američki naučnik D. Graham 1941. kako bi ustanovili granice primjenjivosti Gouy-Chapman-Stern teorije. A.N. Frumkin je sugerirao da je neslaganje između teorijskih i eksperimentalnih podataka posljedica diskretne prirode raspodjele naboja u dvostrukom sloju. Ova ideja, prvi put izražena 1935. godine, dalje je razvijena 1940-ih i 1950-ih.
Ozbiljan doprinos elektrohemijskoj termodinamici i posebno rasvetljavanju prirode električnog potencijala (napona) u elektrohemijskoj ćeliji i ravnoteže između električne, hemijske i toplotne energije dali su J. Gibbs i W. Nernst. Yu Tafel (1905), J. Butler (1924), M. Volmer (1930), A.N. Frumkin (1930-1933).
2 Opis elektrohemijskih metoda istraživanja
Elektrohemijska ćelija, koja je posuda sa rastvorom elektrolita, u koju su uronjene najmanje dve elektrode, služi kao alat za ECM. Ovisno o problemu koji se rješava, obliku i materijalu posude, broju i prirodi elektroda, otopini, uvjetima analize (primijenjeni napon (struja) i snimljeni analitički signal, temperatura, miješanje, pročišćavanje inertnim plinom itd.) mogu biti različiti. Supstanca koju treba odrediti može biti uključena i u sastav elektrolita koji ispunjava ćeliju i u sastav jedne od elektroda. Ako se redoks reakcija odvija spontano na elektrodama ćelije, odnosno bez primjene napona iz vanjskog izvora, već samo zbog razlike potencijala (EMF) njenih elektroda, tada se takva ćelija naziva galvanska ćelija. Ako je potrebno, ćelija se može spojiti na vanjski izvor napona. U ovom slučaju, primjenom dovoljnog napona, moguće je promijeniti smjer redoks reakcije i struje na suprotno od onoga što se dešava u galvanskoj ćeliji. Redoks reakcija koja nastaje na elektrodama pod djelovanjem vanjskog izvora napona naziva se elektroliza, a elektrohemijska ćelija, koja je potrošač energije potrebne da se u njoj odvija kemijska reakcija, naziva se elektrolitička ćelija.
ECMI se dijeli na:
) konduktometrija - mjerenje električne provodljivosti ispitnog rastvora;
) potenciometrija - mjerenje bestrujnog ravnotežnog potencijala indikatorske elektrode, za koju je ispitivana supstanca potenciodeterminirajuća;
) kulometrija - mjerenje količine električne energije potrebne za potpunu transformaciju (oksidaciju ili redukciju) ispitivane supstance;
) voltametrija - merenje stacionarnih ili nestacionarnih polarizacionih karakteristika elektroda u reakcijama koje uključuju ispitivanu supstancu;
) elektrogravimetrija - merenje mase supstance koja se oslobađa iz rastvora tokom elektrolize.
ECMI se može podijeliti prema upotrebi elektrolize. Kulometrija, voltametrija i elektrogravimetrija zasnivaju se na principima elektrolize; elektroliza se ne koristi u konduktometriji i potenciometriji.
ECMI su od nezavisnog značaja za direktnu hemijsku analizu, ali se mogu koristiti kao pomoćni u drugim metodama analize. Na primjer, može se koristiti u titrimetriji za registraciju kraja titracije ne uz pomoć kemijskog indikatora promjene boje, već promjenom potencijala, električne provodljivosti struje itd.
Razmotrimo detaljnije procese koji se dešavaju u elektrohemijskim studijama.
Elektroda je sistem, u najjednostavnijem slučaju, koji se sastoji od dve faze, od kojih čvrsta materija ima elektronsku, a druga - tečnost - ionsku provodljivost. Čvrsta faza sa elektronskom provodljivošću smatra se provodnikom prve vrste, a tečna faza sa jonskom provodljivošću smatra se drugom vrstom. Kada ova dva vodiča dođu u kontakt, formira se električni dvostruki sloj (DEL). Može biti rezultat izmjene jona između čvrste i tečne faze ili specifične adsorpcije kationa ili anjona na površini čvrste faze kada je uronjena u vodu ili rastvor.
Sa ionskim mehanizmom formiranja DES, na primjer, u slučaju kada je hemijski potencijal atoma na površini metala (čvrsta faza) veći od hemijskog potencijala jona u rastvoru, tada će atomi sa površine metala preći u rastvor u obliku kationa: Me ? Ja z+ +ze -. Oslobođeni elektroni u ovom slučaju negativno nabijaju površinu čvrste faze i zbog toga privlače pozitivno nabijene ione otopine na površinu. Kao rezultat, na granici faza formiraju se dva suprotno nabijena sloja, koji su, takoreći, ploče svojevrsnog kondenzatora. Za daljnji prijelaz nabijenih čestica iz jedne faze u drugu, one moraju obaviti rad jednak razlici potencijala između ploča ovog kondenzatora. Ako je hemijski potencijal atoma na površini čvrste faze manji od hemijskog potencijala jona u rastvoru, tada kationi iz rastvora prelaze na površinu čvrste faze, naelektrišući je pozitivno: Me z+ +ze - ? ja. I u prvom i u drugom slučaju ovi procesi se ne odvijaju beskonačno, već dok se ne uspostavi dinamička ravnoteža, koja se može predstaviti reverzibilnom redoks tranzicijom tipa Meze. -? Ja z+ ili u opštem slučaju Ox + I0 ? Crveni z+ .
Procesi u kojima dolazi do povratka ili vezivanja elektrona na elektrodama nazivaju se elektrodni procesi.
Nernst je dobio formulu koja povezuje razliku između unutrašnjih potencijala EDL-a i aktivnosti (koncentracija) čestica uključenih u reverzibilnu redoks tranziciju:
gdje ?(Me) je potencijal nabijenog sloja čvrste faze;
?(rastvor) je potencijal sloja rastvora u blizini čvrste faze;
??0- standardni elektrodni potencijal; - univerzalna plinska konstanta (8,31 J/K mol); - temperatura, K; - Faradejev broj (96 488 C/mol); je broj elektrona koji učestvuju u redoks tranziciji;
a (Ox) i a (Red) su aktivnosti oksidiranog (Ox) i reduciranog (Red) oblika tvari u redoksi tranziciji, mol/l.
Postavite unutrašnje potencijale pojedinačnih faza ?(ja) i ?(p - p), nažalost, eksperimentalno nemoguće. Svaki pokušaj spajanja otopine žicom na mjerni uređaj uzrokuje pojavu nove kontaktne površine metal-rastvor, odnosno pojavu nove elektrode sa vlastitom potencijalnom razlikom koja utiče na izmjerenu.
Međutim, moguće je izmjeriti razliku ?(ja)- ?(p - p) pomoću galvanske ćelije. Galvanska ćelija je sistem sastavljen od dvije različite elektrode, koje imaju sposobnost da spontano pretvaraju kemijsku energiju redoks reakcije koja se u njoj odvija u električnu energiju. Elektrode koje čine galvansku ćeliju nazivaju se polućelije. Redoks reakcija koja se javlja u galvanskoj ćeliji je prostorno odvojena. Polureakcija oksidacije odvija se na polućeliji koja se naziva anoda (negativno nabijena elektroda), a polureakcija redukcije odvija se na katodi.
Elektromotorna sila (EMS) galvanske ćelije je algebarski sastavljena od razlika u unutrašnjim potencijalima njenih sastavnih elektroda. Dakle, ako uzmemo elektrodu sa poznatom vrijednošću unutrašnje razlike potencijala kao jedan poluelement ?(ja)- ?(rešenje), tada se izmjerena vrijednost EMF-a može koristiti za izračunavanje potrebne razlike potencijala ispitivane elektrode.
U tu svrhu uobičajeno je koristiti standardnu (normalnu) vodoničnu elektrodu (vidi sliku 1). Sastoji se od platinaste ploče ili žice obložene platinastom crnicom (fina platina) uronjene u kiseli rastvor C=1 mol/l, pritisak vodonika nad kojim je 0,1 MPa (1 atm). Pod katalitičkim uticajem crne platine, u elektrodi se odvija reverzibilni redoks prelaz. Razlika u unutrašnjim potencijalima za vodikovu elektrodu u skladu sa Nernstovom formulom je:
Slika 1. Šema standardne vodonične elektrode
budući da = 1 mol / l i p (H2 ) = 1 atm, dakle
?(ja)- ?(p - p) = ??0(2H+ /H 2).
Odluka Međunarodne unije za čistu i primijenjenu hemiju (IUPAC) se konvencionalno smatra vrijednošću ??0(2H +/H 2) = 0,00 V. Očigledno je da je u ovom slučaju izmjerena vrijednost EMF-a galvanske ćelije, koja uključuje vodoničnu elektrodu, jednaka razlici unutrašnjih potencijala druge elektrode. Ovaj EMF se obično naziva elektrodni potencijal ili redoksi potencijal i označava se slovom E. Prijelaz s unutrašnjih potencijala na redoksi potencijale ne mijenja prirodu Nernstove formule:
Za većinu elektroda vrijednost elektrodnog potencijala pri pojedinačnim aktivnostima oksidiranog i redukovanog oblika (E 0) izmjereno i navedeno u referentnim knjigama.
U normalnim uslovima i prelasku sa prirodnih na decimalne logaritme, predlogaritamski faktor postaje jednak 0,0591, a formula postaje
Treba imati na umu da Nernstova formula povezuje potencijal ravnoteže sa aktivnostima (koncentracijama) redoksi para, tj. potencijal stečen izolovanom elektrodom. Stoga, za analitička kola, mjerenje potencijala elektrode treba provoditi u uvjetima što je moguće bližim ravnotežnim: u odsustvu struje u vanjskom kolu galvanske ćelije i nakon vremena dovoljnog da se postigne ravnoteža. Međutim, u stvarnim uslovima struja može teći kroz elektrode. Na primjer, struja teče kroz elektrode u galvanskoj ćeliji, čiji je rad povezan s prolaskom nabijenih čestica kroz sučelje "otopina-čvrsta faza", a ovo usmjereno kretanje čestica je struja. Struja teče kroz elektrode tokom elektrolize, što znači skup redoks procesa koji se odvijaju na elektrodama u rastvorima i topljenju elektrolita elektroda pod dejstvom vanjske električne struje. Tokom elektrolize mogu se odvijati procesi suprotni onima koji se dešavaju u galvanskoj ćeliji.
Kada struja (i) teče kroz elektrodu, njen potencijal se menja i dobija određenu vrednost Ei, različitu od potencijala elektrode u ravnotežnim (izolovanim) uslovima Ep. Proces pomjeranja potencijala sa Ep na Ei i razlika Ei-Ep naziva se polarizacija
E=Ei-Ep. (5)
Nisu sve elektrode podložne procesima polarizacije. Elektrode čiji se potencijal ne mijenja kada struja teče kroz njih nazivaju se nepolarizirajuće, a elektrode koje karakterizira polarizacija nazivaju se polarizabilne.
Nepolarizujuće elektrode uključuju, na primjer, elektrode tipa II, a polarizabilne uključuju sve metalne i amalgamske elektrode.
1.3 Potenciometrija
Potenciometrija je elektrohemijska metoda za proučavanje i analizu supstanci, zasnovana na zavisnosti ravnotežnog elektrodnog potencijala od aktivnosti koncentracija jona koji se određuje, opisana Nernstom jednačinom (1).
Ovisnost elektrodnih potencijala o prirodi elektrodnih procesa i aktivnosti supstanci uključenih u njih omogućava korištenje mjerenja EMF-a (potenciometrijska metoda) za pronalaženje koeficijenata aktivnosti elektrolita, standardnih elektrodnih potencijala, konstanti ravnoteže, proizvoda rastvorljivosti. , pH rastvori itd. Prednosti potenciometrijske metode su tačnost, objektivnost i brzina.
To je poznato
je važna karakteristika rješenja i određuje mogućnost i prirodu mnogih reakcija.
Potenciometrijsko određivanje pH bazira se na upotrebi takozvanih indikatorskih elektroda, u kojima u reakciji elektrode učestvuju ioni vodonika, a potencijal zavisi od pH. Mjerenjem EMF elementa koji sadrži indikatorsku elektrodu sa ispitnom otopinom, moguće je izračunati pH ove otopine. Kao drugu elektrodu treba uzeti elektrodu sa poznatim potencijalom.
element emf
H 2| test rješenje || KCl, Hg2 Cl 2| hg
Potenciometrijska metoda za određivanje pH omogućava vam da pronađete pH zamućenih i obojenih medija. Kada se koristi vodonična elektroda kao indikator, moguće je odrediti pH otopina u širokom rasponu (od pH 1 do pH 14). Nedostatak je potreba za produženim zasićenjem elektrode vodonikom da bi se postigla ravnoteža. Ne može se koristiti u prisustvu surfaktanata i određenih soli.
Shema elementa koji se koristi u ovom slučaju je sljedeća:
| hg 2Cl 2, KC l || test otopina + kvinhidron | Pt,
njegova emf je
(10)
Potenciometrijska metoda za određivanje pH otopine pomoću kvinhidronske elektrode je vrlo jednostavna. Primjenjiv je za otopine sa pH od 1 do 8. U alkalnim sredinama, kao iu prisustvu oksidirajućih ili redukcijskih sredstava, kvinhidronska elektroda je neprikladna.
Takozvana staklena elektroda se često koristi kao indikatorska elektroda. To je staklena kugla tankih stijenki, unutar koje je smještena referentna elektroda, poput srebrnog klorida. Staklo je prehlađena silikatna otopina koja sadrži katjone alkalnih metala i anione tipa. Staklena kugla se prethodno drži u jakom kiselom rastvoru, gde se izmenjuju kationi između stakla i rastvora, a staklo je zasićeno jonima vodonika. Prilikom određivanja pH, staklena elektroda i druga referentna elektroda spuštaju se u ispitnu otopinu. Rezultat je sljedeći lanac:
Skok potencijala?1 na granici između stakla i rastvora kalijum hlorida uključenog u referentnu elektrodu je konstantan zbog konstantnosti koncentracije ove otopine. Potencijalni skok?2 ovisi o koncentraciji ispitne otopine i može se napisati
(11)
Gdje ?o i m su konstante za datu staklenu elektrodu. Uzimajući u obzir potencijalne skokove na staklenoj površini, dobijamo
(12)
(13)
gdje . Odavde
(14)
Konstante za datu staklenu elektrodu ?° i m određuju se preliminarnom diplomacijom. Za to se staklena elektroda stavlja u nekoliko puferskih otopina s poznatim pH i mjeri se EMF kola. Nadalje, prema formuli (14), nalazi se pH ispitivanih otopina.
Pređimo na razmatranje koeficijenta aktivnosti elektrolita. Zamislite dvostruki lanac koncentracije bez prijenosa koji sadrži dvije otopine elektrolita:
Pt, H 2| HCl, AgCl | Ag | AgCl, HCl | H2 , Pt
a1 a2
gdje a1 i a2 - prosječne jonske aktivnosti rastvora HCl. Može se koristiti za određivanje koeficijenta aktivnosti HCl. Emf ovog kola je
(15)
Zamjena numeričkih vrijednosti R, F i T = 298 K i prijelaz na decimalne logaritme daje
(16)
Zamijenite u rezultirajuću jednačinu
(17)
gdje m 1- prosječni molalitet; ?1- prosječni koeficijent aktivnosti elektrolita.
Prenosimo na lijevu stranu jednačine empirijski određene količine i dobijamo
(18)
S obzirom na činjenicu da bi u graničnom slučaju beskonačno razrijeđenog rastvora trebalo da bude blizu idealnog, i ?jedan ? 1, onda je B
(19)
Gradimo graf zavisnosti (ili, što je zgodnije, jer daje liniju blisku pravoj liniji) i ekstrapoliramo na. Dakle, određujemo B grafički (slika 2).
Slika 2. Određivanje koeficijenta aktivnosti elektrolita
Koeficijent aktivnosti se izračunava po jednačini
(20)
4 Konduktometrija
Konduktometrija- skup elektrohemijskih metoda analize zasnovanih na merenju električne provodljivosti tečnih elektrolita, koja je proporcionalna njihovoj koncentraciji.
Mjerenja električne provodljivosti (konduktometrija) omogućavaju rješavanje niza teorijskih i praktičnih problema. Takva mjerenja se mogu izvesti brzo i precizno. Uz pomoć konduktometrije moguće je odrediti konstantu i stepen disocijacije slabog elektrolita, rastvorljivost i proizvod rastvorljivosti teško rastvorljivih supstanci, jonski proizvod vode i druge fizičko-hemijske veličine. U proizvodnji se konduktometrijska mjerenja koriste za odabir otopina elektrolita s dovoljno visokom provodljivošću da se eliminišu neproduktivni troškovi energije, za brzo i precizno određivanje sadržaja otopljene tvari, za automatsku kontrolu kvalitete različitih tekućina itd.
U konduktometrijskoj titraciji, napredak reakcije se prati promjenom električne provodljivosti nakon svakog dodavanja reagensa za titriranje. Ne zahtijeva upotrebu indikatora i može se izvesti u neprozirnim medijima. U procesu konduktometrijske titracije, ioni titrirane tvari zamjenjuju se ionima dodanog reagensa. Tačka ekvivalencije određena je oštrom promjenom električne provodljivosti otopine, što se objašnjava različitom mobilnošću ovih jona.
Na sl. 3 prikazuje krivulje zavisnosti specifične električne provodljivosti (x) od zapremine V dodanog reagensa. Kada se jaka kiselina titrira jakom bazom ili jaka baza jakom kiselinom (kriva l), na krivulji titracije se formira minimum, koji odgovara zamjeni vodikovih ili hidroksilnih jona manje pokretnim ionima nastale soli. Kada se slaba kiselina titrira jakom bazom ili slaba baza jakom kiselinom (kriva 2), nagib krivulje se mijenja u tački ekvivalencije, što se objašnjava značajnijom disocijacijom nastale soli u odnosu na disocijaciju. početne supstance. U slučaju titracije mješavine jakih (a) i slabih (b) kiselina sa jakom bazom (kriva 3), uočavaju se dvije točke ekvivalencije.
Slika 3. Konduktometrijske krive titracije.
Uz pomoć tablica jonske električne provodljivosti ili mjerenjem ?pri različitim koncentracijama otopine i naknadnom ekstrapolacijom na nultu koncentraciju, može se pronaći ?°. Ako mjerimo električnu provodljivost otopine date koncentracije, onda prema jednadžbi
(22)
dobijamo odnos
(23)
Slika 4. Orijentacija polarnih molekula rastvarača u blizini iona elektrolita
Iz jednačina
(24) i , (25)
pod pretpostavkom, dobijamo
(26)
(27)
Ostaje uzeti u obzir da je vrijednost ?nastaje samo zbog ovog elektrolita i ne uključuje električnu provodljivost rastvarača, tj.
5 Kulometrija
Kulometrija- elektrohemijska metoda istraživanja zasnovana na mjerenju količine električne energije (Q) koja prolazi kroz elektrolizator tokom elektrohemijske oksidacije ili redukcije supstance na radnoj elektrodi. Prema Faradejevom jedinstvenom zakonu, masa elektrohemijski konvertovane supstance (P) u g povezana je sa Q u C relacijom:
(28)
gdje je M molekulska ili atomska masa supstance, n je broj elektrona uključenih u elektrohemijsku transformaciju jednog molekula (atoma) supstance (M/n je elektrohemijski ekvivalent supstance), F je Faradejeva konstanta.
Kulometrija je jedina metoda fizičko-hemijskog istraživanja koja ne zahtijeva standardne uzorke. Pravi se razlika između direktne kulometrije i kulometrijske titracije. U prvom slučaju se određuje elektrohemijski aktivna supstanca, u drugom slučaju, bez obzira na elektrohemijsku aktivnost analita, u ispitni rastvor se uvodi elektrohemijski aktivan pomoćni reagens, čiji proizvod elektrohemijske transformacije hemijski stupa u interakciju sa analit velikom brzinom i kvantitativno. Obje varijante kulometrije se mogu izvesti pri konstantnom potencijalu E radne elektrode (potenciostatski način rada) ili pri konstantnoj struji elektrolize I uh (galvanostatski način rada). Najčešće korištena direktna kulometrija pri konstanti E i kulometrijska titracija pri konstanti I uh . Za kulometrijsku studiju moraju biti ispunjeni sljedeći uslovi: elektrohemijska transformacija supstance mora se odvijati sa 100% strujnom efikasnošću, tj. ne bi trebalo biti sporednih elektrohemijskih i hemijskih procesa; potrebni su nam pouzdani načini da odredimo količinu električne energije i odredimo trenutak završetka elektrohemijske ili hemijske reakcije. U direktnoj kulometriji, 100% strujna efikasnost je osigurana ako se vrijednost E održava konstantnom u području granične difuzijske struje I pr na voltamogramu analita. U tom slučaju, analizirani rastvor ne bi trebalo da sadrži strane supstance koje mogu da se elektrohemijski transformišu pod istim uslovima. Količina električne energije se obično određuje pomoću elektronskih strujnih integratora. Ponekad koriste manje precizne instrumente - kulometre raznih vrsta, kao i planometrijske i računske metode. U posljednja dva slučaja završetkom elektrolize smatra se trenutak kada I uh pada na vrijednost pozadinske struje I f , pa je količina električne energije potrebna za dovršetak reakcije na elektrodi jednaka razlici Q o -Q f , gdje je Q o je ukupna količina električne energije, Q f - količina električne energije izmjerena pod istim uvjetima za isto vrijeme elektrolize t uh , ali u odsustvu analita. Ako je elektrohemijska reakcija prvog reda, onda
(29)
(30)
gdje ja t i ja o - struja elektrolize, respektivno, u vremenu t i at ?\u003d 0, - površina elektrode, - koeficijent difuzije elektrohemijski aktivne supstance,
?je debljina difuzijskog sloja, je zapremina rastvora u ćeliji.
Trajanje elektrolize ne ovisi o početnoj koncentraciji tvari, već se značajno smanjuje s povećanjem omjera S/V i intenzivnim miješanjem otopine. Možemo smatrati da je elektroliza završena kada I uh postaje jednako 0,1 I 0ili 0,01 I 0(u zavisnosti od tražene tačnosti analize). U planometrijskoj metodi, za utvrđivanje Q, mjeri se površina ispod krive I ? - ?, jer
(31)
U metodi proračuna posljednja jednačina se rješava zamjenom izraza za I ?. Da nađem I 0i K" izraz za I ?uzeti logaritme i izgraditi pravu liniju lg I iz nekoliko (5-7) tačaka ?-?, čiji je nagib jednak K", a tačka preseka sa y-osom odgovara lg I 0, tj. za određivanje Q, nema potrebe da se elektroliza izvede do kraja i mjeri I 0, čija je vrijednost slabo reprodukovana.
Instalacije za kulometrijska istraživanja sastoje se od potenciostata ili galvanostata, potenciometra za snimanje ili strujnog integratora, elektrolizera i indikatorskog sistema (u slučaju upotrebe fizičko-hemijskih metoda za utvrđivanje završetka hemijske reakcije u kulometrijskoj titraciji).
Elektrolizatori su, u pravilu, staklene posude, u kojima su katodne i anodne komore odvojene dijafragmom (na primjer, napravljene od poroznog stakla). Kao radne i pomoćne (zatvaranje kruga elektrolize) koriste se plemeniti metali (Pt, Au), elektrode druge vrste i rjeđe ugljični materijali (grafit, stakleni ugljik itd.). Otopina u koju je uronjena radna elektroda obično se miješa magnetskom miješalicom; ako je potrebno, eksperiment se izvodi u atmosferi inertnog plina.
Prednosti kulometrijske titracije: nema potrebe za standardizacijom rastvora titranta; titrant se dodaje u vrlo malim porcijama (gotovo kontinuirano); rastvor nije razblažen; moguće je generirati elektrohemijski neaktivne titrance, na primjer komplekson III, kao i slabo stabilne jake oksidacijske agense i redukcijske agense, posebno Mn(III), Pb(IV), Cr(II), V(II), Ti(III).
6 Voltametrija
Voltametrija- skup elektrohemijskih metoda istraživanja i analize zasnovanih na proučavanju zavisnosti jačine struje u elektrolitičkoj ćeliji od potencijala indikatorske mikroelektrode uronjene u analizirani rastvor, na koji reaguje ispitivana elektrohemijski aktivna (elektroaktivna) supstanca.
Osim indikatora, u ćeliju se postavlja i pomoćna elektroda mnogo veće osjetljivosti tako da kada struja prođe njen potencijal se praktički ne mijenja (nepolarizirajuća elektroda). Razlika potencijala između indikatorske i pomoćne elektrode E opisana je jednadžbom
gdje je U polarizacijski napon, je otpor rješenja.
Indiferentni elektrolit (pozadina) se unosi u analiziranu otopinu u visokoj koncentraciji kako bi se, prvo, smanjila vrijednost R i, drugo, isključila migracijska struja uzrokovana djelovanjem električnog polja na elektroaktivne tvari (zastarjelo - depolarizatori). Pri niskim koncentracijama ovih supstanci, omski pad napona IR u otopini je vrlo mali. Za potpunu kompenzaciju omskog pada napona koriste se potenciostirajuće i troelektrodne ćelije koje sadrže dodatnu referentnu elektrodu. U ovim uslovima
Kao indikatorske mikroelektrode koriste se stacionarne i rotirajuće - od metala (živa, srebro, zlato, platina), ugljičnih materijala (na primjer, grafit), kao i kapajuće elektrode (od žive, amalgama, galija). Potonje su kapilare iz kojih kap po kap teče tekući metal. Voltametrija pomoću kapajućih elektroda, čiji se potencijal polako i linearno mijenja, naziva se polarografija (metodu je predložio J. Geyrovsky 1922.). Referentne elektrode su obično elektrode druge vrste, poput kalomela ili srebrnog klorida. Krivulje ovisnosti I = f (E) ili I = f (U) (voltamogrami) snimaju se posebnim uređajima - polarografima različitih dizajna.
Slika 5. Voltamogram dobiven korištenjem rotirajuće disk elektrode
Voltamperogrami dobijeni pomoću rotirajuće ili kapajuće elektrode sa monotonom promjenom (linearnim potezom) napona imaju oblik prikazan šematski na slici 5. Odsjek povećanja struje naziva se val. Talasi mogu biti anodni ako je elektroaktivna tvar oksidirana, ili katodni ako je redukovana. Kada su oksidirani (Ox) i redukovani (Red) oblici tvari prisutni u otopini, reagirajući prilično brzo (reverzibilno) na mikroelektrodi, na voltamogramu se uočava kontinuirani katodno-anodni val, koji prelazi osu apscise na potencijalu odgovara oksidaciono-redukcionom. potencijal sistema Ox/Red u datom okruženju. Ako je elektrokemijska reakcija na mikroelektrodi spora (nepovratna), voltamogram pokazuje anodni val oksidacije redukovanog oblika tvari i katodni val redukcije oksidiranog oblika (na negativnijem potencijalu). Formiranje granične strujne površine na voltamogramu povezano je ili s ograničenom brzinom prijenosa mase elektroaktivne tvari na površinu elektrode konvektivnom difuzijom (granična difuzijska struja, I d ), ili sa ograničenom brzinom stvaranja elektroaktivne supstance iz određene komponente u rastvoru. Takva struja se zove granična kinetika, a njegova snaga je proporcionalna koncentraciji ove komponente.
Oblik talasa za reverzibilnu elektrohemijsku reakciju opisan je jednadžbom:
(33)
gdje je R plinska konstanta, T apsolutna temperatura, polutalasni potencijal, tj. potencijal koji odgovara polovini visine talasa. Vrijednost je karakteristična za datu elektroaktivnu supstancu i koristi se za njenu identifikaciju. Kada elektrohemijskim reakcijama prethodi adsorpcija analita na površini elektrode, voltamogrami ne pokazuju talase već pikove, što je povezano sa ekstremnom zavisnošću adsorpcije o potencijalu elektrode. Voltamogrami snimljeni tokom linearne promjene (sweep) potencijala sa stacionarnom elektrodom ili na jednoj kapi elektrode koja kaplje također pokazuju pikove, čija je silazna grana određena iscrpljivanjem blizuelektrodnog sloja otopine sa elektroaktivna supstanca. Visina vrha je proporcionalna koncentraciji elektroaktivne supstance. U polarografiji, granična difuziona struja (u μA) usrednjena tokom životnog veka kapi opisana je Ilkovičevom jednačinom:
(34)
gdje je n broj elektrona uključenih u elektrokemijsku reakciju, C je koncentracija elektroaktivne tvari, D je njen koeficijent difuzije, vijek trajanja kapljice žive, m je brzina oticanja žive.
Voltametrija se koristi: za kvantitativnu analizu anorganskih i organskih supstanci u veoma širokom rasponu sadržaja - od 10 -10 % do desetina %; proučavanje kinetike i mehanizma elektrodnih procesa, uključujući fazu prenosa elektrona, prethodne i naknadne hemijske reakcije, adsorpciju početnih produkata i produkata elektrohemijskih reakcija itd.; proučavati strukturu električnog dvostrukog sloja, ravnotežu formiranja kompleksa u rastvoru, formiranje i disocijaciju intermetalnih jedinjenja u živi i na površini čvrstih elektroda; za odabir uslova za amperometrijsku titraciju itd.
7 Elektrogravimetrija
Elektrogravimetrija je elektrohemijska metoda istraživanja koja se zasniva na određivanju povećanja mase radne elektrode zbog oslobađanja određene komponente na njoj kao rezultat elektrolize. Tipično, analit se taloži kao metal (ili oksid) na prethodno izvaganu platinsku katodu (ili anodu). Trenutak završetka elektrolize se postavlja pomoću specifične osjetljive kvalitativne reakcije na jon koji se određuje. Radna elektroda se opere, osuši i izmeri. Razlikom u masama elektrode prije i poslije elektrolize određuje se masa istaloženog metala ili oksida.
Teoretski potencijal taloženja metala na katodi može se izračunati iz standardnih elektrodnih potencijala E 0. Na primjer, kada se Cu(II) odredi u kiseloj otopini, na platinskoj katodi i anodi se javljaju odgovarajuće reakcije:
U uslovima elektrolize, katodni potencijal na 25 °C opisuje se Nernstom jednačinom:
(35)
Na početku elektrolize, kada površina katode nije prekrivena bakrom, a (Cu) je beskonačno mala vrijednost; u prisustvu struje dovoljne da ispuni površinu katode bakrom, a (Cu) se približava jedinici. U praksi, da bi se elektrohemijske reakcije odvijale primjetnom brzinom, potreban je veći napon od teoretski izračunatog potencijala oslobađanja E. To je zbog prenapona kisika na platinskoj anodi i omskog pada napona u ćeliji.
Elektrogravimetrija je selektivna metoda: ako su početne koncentracije komponenti jednake, moguće je odvojeno odvajanje na elektrodi s razlikom u njihovim elektrodnim potencijalima reda veličine 0,3 V (za jednostruko nabijene ione) ili 0,1 V (za dvostruko nabijene ione). ).
Elektroliza se može izvesti pri konstantnom naponu između elektroda, pri konstantnoj struji ili pri kontroliranom potencijalu radne elektrode. U slučaju elektrogravimetrije pri konstantnom naponu, potencijal radne elektrode se pomiče u negativniji dio zbog polarizacije. Posljedica toga je smanjenje selektivnosti zbog pojave dodatne reakcije (izolacija drugih metala ili plinovitih H. 2). Ova varijanta elektrogravimetrije je pogodna za određivanje lako reduciranih supstanci u prisustvu nečistoća koje je teže reducirati od H iona. +. Na kraju elektrolize, gasoviti H se može osloboditi 2. Iako, za razliku od kulometrije, 100% strujna efikasnost analita nije neophodna, oslobađanje H 2često dovodi do stvaranja taloga sa nezadovoljavajućim fizičkim svojstvima. Zbog toga se preporučuje da se u analizirani rastvor uvedu supstance koje se lakše redukuju od H jona. +(hidrazin, hidroksilamin) i na taj način sprečava oslobađanje H2 .
Ako se elektroliza provodi pri konstantnoj jakosti struje, potrebno je povremeno povećavati vanjski napon koji se primjenjuje na ćeliju kako bi se kompenziralo smanjenje struje uzrokovano koncentracijskom polarizacijom. Kao rezultat toga, analiza postaje manje selektivna. Ponekad je, međutim, moguće vezati interferentne katione u stabilna kompleksna jedinjenja koja su redukovana sa negativnijim potencijalom od analita, ili prethodno ukloniti interferirajući jon u obliku slabo rastvorljivog jedinjenja. Metoda se koristi, na primjer, za određivanje Cd u alkalnoj otopini njegovog cijanida, Co i Ni u otopini amonijum sulfata, Cu u mješavini sumporne i dušične kiseline.
Elektrogravimetrija je poznata od 1860-ih godina. i korišten je za određivanje metala koji se koriste za kovanje novca u raznim legurama i rudama. Ovo je metoda bez standarda, koja se može smatrati najjednostavnijom verzijom kulometrije. U pogledu tačnosti i ponovljivosti rezultata, elektrogravimetrija nadmašuje druge metode u određivanju metala kao što su Su, Sn, Pb, Cd, Zn. Unatoč relativnom trajanju eksperimenta, elektrogravimetrija se još uvijek koristi za analizu legura, metala i otopina za elektrolitne kupke.
2.Eksperimentalni dio elektrohemijskih metoda istraživanja
1 Određivanje koncentracije kiseline konduktometrijskom titracijom
Svrha laboratorijskog rada:određivanje koncentracije octene i hlorovodonične kiseline konduktometrijskom titracijom.
Oprema i reagensi:opšti laboratorijski modul, kompjuter, bireta, Mora pipete za 5 i 10 ml; rastvori: 0,1 N rastvori NaOH, HCl i CH 3COOH sa nepoznatom koncentracijom.
Napredak
Konduktometrijska titracija uključuje dva eksperimenta:
Iskustvo #1
Instalirajte biretu i čašu. Sipajte 10 ml rastvora hlorovodonične kiseline u čašu koja se nalazi u senzoru uređaja pomoću Mohr pipete. Nivo rastvora u čaši treba da bude 3-5 mm iznad gornje elektrode i senzora. Razrijedite otopinu vodom. Uključite magnetnu mješalicu. Napunite biretu sa 0,1 N rastvorom. NaOH. Mjerenja vršimo pomoću općeg laboratorijskog modula spojenog na personalni računar.
Procesna hemija
Obrada rezultata
1)Tokom merenja, računar meri električnu provodljivost datog rastvora, što je sažeto u tabeli 1.
Tabela 1. Zavisnost električne provodljivosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju hlorovodonične kiseline.
V(NaOH), ml0246891010.51112131415L, mS9.2929.329.2959.2899.2789.2719.269.259.2419.219.1359.2489.256
)Gradimo grafikon zavisnosti električne provodljivosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju hlorovodonične kiseline (slika 6).
Slika 6. Zavisnost električne provodljivosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju hlorovodonične kiseline.
Veq (NaOH) = 13 ml
4)Koristeći zakon ekvivalenata, izračunavamo koncentraciju hlorovodonične kiseline:
odavde (37)
Iskustvo #2
Eksperiment se izvodi sa 5 ml rastvora octene kiseline. Dalje radnje su iste kao u prethodnom eksperimentu.
Procesna hemija
Obrada rezultata
1)Tokom merenja, računar meri električnu provodljivost datog rastvora, koji su sažeti u tabeli 2.
Tabela 2. Zavisnost električne provodljivosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju sirćetne kiseline.
V(NaOH), ml012344.555.5678910L, mSm6.63.84.65.76.67.08.08.38.58.99.09.19.2
)Gradimo grafikon zavisnosti električne provodljivosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju sirćetne kiseline (slika 7).
Slika 7. Zavisnost električne provodljivosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju sirćetne kiseline.
3)Pronalazimo tačku ekvivalencije na grafu:
Veq (NaOH) = 5 ml
)Koristeći zakon ekvivalenata, izračunavamo koncentraciju octene kiseline:
Zaključak
U toku ovog rada konduktometrijskom titracijom određivali smo koncentracije hlorovodonične i octene kiseline:
2 Potenciometrijska titracija
Target: upoznati se sa metodom potenciometrijske titracije. Postavite tačke ekvivalencije pri titriranju jake kiseline sa jakom bazom, slabe kiseline sa jakom bazom.
Oprema: pH metar, staklena elektroda, srebrohloridna elektroda, čaša od 100 ml; 0,1 N rastvor HC1; CH 3COOH; 0,5 n. KOH rastvor; bireta, magnetna mješalica.
Napredak
Iskustvo #1
Sipati 15 ml 0,1 N rastvora u čašu pomoću pipete. hlorovodonične kiseline, spustite klizač, stavite staklo na magnetnu mješalicu i uključite je nakon spuštanja elektroda (pazite da staklena elektroda ne dodiruje klizač).
Isključeni položaj pH metra "-1-14" i "0-t" su pritisnuti. Za promjenu pritisnite tipku "pH" i uklonite vrijednost na donjoj skali. Zatim dodati rastvor od 0,1 N. lužine 1-3 ml i fiksirati pH vrijednost. Mikrobirete postavljamo tako da lužina istječe u kapima. Kada se približimo tački ekvivalencije, alkalije dodajemo u vrlo malim dozama. Staklo je tokom eksperimenta na magnetnoj mešalici, a rastvor se stalno meša.
Nakon nagle promjene pH otopine, dodajemo malu količinu alkalija i stalno fiksiramo pH.
Procesna hemija
Obrada rezultata
1)Kao rezultat ovog eksperimenta dobili smo sljedeće rezultate:
Tabela 3. Zavisnost pH vrijednosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju sirćetne kiseline.
V(KOH), ml12345678910pH4.004.154.154.004.204.304.294.945.004.91
Nastavak tabele. 3
V(KOH), ml
)Na osnovu dobijenih podataka, crtamo zavisnost pH vrednosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju (slika 8).
Slika 8. Titraciona kriva za hlorovodoničnu kiselinu
)Prema grafikonu (slika 8) određujemo tačku ekvivalencije.
V eq (NaOH) = 16,5 ml
Iskustvo #2
Izvodimo sličnu titraciju sa 0,1 N. CH3 COOH.
hemija
Obrada rezultata
1)Kao rezultat ovog eksperimenta dobili smo sljedeće podatke:
Tabela 4. Zavisnost pH vrijednosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju sirćetne kiseline.
V(KOH), ml
)Na osnovu dobijenih podataka crtamo zavisnost pH vrednosti od zapremine lužine koja se koristi za titraciju (slika 9).
Slika 9. Kriva titracije octene kiseline
)Prema grafikonu (slika 9) određujemo tačku ekvivalencije. eq (NaOH) = 14,2 ml
Zaključak
U toku ovog rada metodom potenciometrijske titracije odredili smo tačku ekvivalencije rastvora hlorovodonične i sirćetne kiseline.
Ekvivalentna tačka za rastvor hlorovodonične kiseline:
V eq (NaOH) = 16,5 ml
Ekvivalentna tačka za rastvor octene kiseline: eq (NaOH) = 14,2 ml
3 Elektroliza
Cilj: određivanje elektrohemijskog ekvivalenta bakra.
Oprema: ispravljač, ampermetar, kupka sa elektrolitom i dvije bakarne elektrode, štoperica, analitička vaga, 5% otopina CuSO 4, žice za montažu uređaja.
Napredak
Elektrohemijski ekvivalent - količina supstance koja je prošla hemijsku transformaciju na elektrodi kada se prođe jedinica električne energije, pod uslovom da se sva propuštena električna energija potroši samo na transformaciju ove supstance.
(38)
gdje je E elektrohemijski ekvivalent,
?je molarna masa jedinjenja,
?q je broj elektrona potrebnih za elektrohemijsku transformaciju jednog molekula ovog jedinjenja.
Molarna masa ekvivalenta supstance koja je prošla hemijsku transformaciju na elektrodi (Meq ) je jednako:
(39)
gdje je m masa deponovane materije,
F - Faradejeva konstanta,
I - jačina struje,
t je vrijeme tokom kojeg je struja tekla.
Da bismo odredili elektrohemijski ekvivalent E, sastavljamo uređaj u kojem se struja iz izvora propušta kroz ispravljač i elektrolitsku kupku, ampermetar spojen u seriju. Kada se uključi, bakar se oslobađa na bakrenoj elektrodi, koja je katoda. Anoda, takođe napravljena od bakra, se rastvara. Da bi se bakar taložio na katodi, formirao gust sloj i ne bi se ljuštio tokom eksperimenta, iskrivljujući rezultate, treba koristiti struju koja ne prelazi 0,05 A po 1 cm 2katodna površina. Da biste to učinili, prije početka eksperimenta, pomoću milimetarskog ravnala, odredite površinu katode i izračunajte maksimalnu dopuštenu struju.
Prije početka eksperimenta, katoda se uroni na 1-2 sekunde u 20-30% otopinu dušične kiseline, a zatim se dobro ispere destilovanom vodom.
Tokom rada važno je ne dodirivati površinu katode uronjene u elektrolit, jer. čak i neznatni tragovi masti ometaju prianjanje bakarnog katodnog naslaga.
Nakon toga fiksiramo katodu u voltmetar, koju napunimo otopinom CuSO 4. Katoda se ukloni iz kupke s elektrolitom, ispere destilovanom vodom, osuši i izmjeri na analitičkoj vagi. Nakon toga, katoda se ponovo ugrađuje u kadu s elektrolitom i nastavlja se s eksperimentom. Istovremeno uključite struju i pokrenite štopericu. Eksperiment se nastavlja 40-50 minuta. Istovremeno isključite struju i zaustavite štopericu. Katoda se uklanja iz elektrolita, ispere destilovanom vodom, osuši i izvaže.
Tokom elektrolize odvijale su se sljedeće hemijske reakcije:
)Disocijacija rastvora bakar (II) sulfata:
2)Redox reakcije na elektrodama:
Obrada rezultata
1)Kao rezultat ovog laboratorijskog rada dobili smo sljedeće podatke (tabela 5):
Tabela 5. Podaci o obavljenom laboratorijskom radu.
Jačina struje (I), A1.8 Vrijeme tokom kojeg je struja tekla (t), s2527 Težina katode prije eksperimenta, izražena u masi, g24.42 Težina katode nakon eksperimenta, izražena u masi, g25.81 Težina deponovane supstance, izražena u masi (m), r1,39 2)Izračunavanje elektrohemijskog ekvivalenta:
)Izračunavanje ekvivalenta molarne mase, apsolutne i relativne greške:
Zaključak.
U toku ovog rada odredili smo elektrohemijski ekvivalent bakra, molarnu masu ekvivalenta bakra, kao i apsolutnu i relativnu grešku.
2.4 Određivanje elektrodnih potencijala
Cilj: mjerenje potencijala bakarnih i cink elektroda u otopinama njihovih soli različite aktivnosti. Uporedite izmjerene vrijednosti potencijala s proračunima pomoću Nernstove jednadžbe.
Oprema: pH metar, bakarna elektroda, cink elektroda, srebrohloridna elektroda, U-cijev sa zasićenim rastvorom KCl, brusni papir, rastvori CuSO 4i ZnSO 4sa različitom koncentracijom.
Napredak
Za mjerenje potencijala 1. vrste sastavljamo kolo koje se sastoji od mjernog uređaja, mjerene elektrode i referentne elektrode. U stvari, mi mjerimo EMF galvanske ćelije
| AgCl, KCl || CuSO4 | Cu;
Zn | ZnSO4 || KCl, AgCl | Ag.
Potencijal srebrohloridne elektrode (elektrode 2. vrste) je konstantan, zavisi samo od aktivnosti Cl jona i jednak je Ag | AgCl (zasićeni rastvor KC1) = 0,2 V. To je referentna elektroda.
Za uklanjanje difuznog potencijala koristimo mostove ispunjene zasićenim rastvorom KCl.
Koristimo pH metar za mjerenje potencijala. Srebrnu hloridnu elektrodu spajamo na posebnu utičnicu "referentna elektroda" (na instrument tabli VSP), a mjernu elektrodu kroz poseban utikač na utičnicu "mjera - 1", "mjera - 2".
Procesna hemija
Za galvansku ćeliju Ag | AgCl, KCl || CuSO4 | Cu:
Za galvansku ćeliju Zn | ZnSO4 || KCl, AgCl | Ag:
Obrada rezultata
1)Kao rezultat mjerenja potencijala bakrene elektrode pri različitim aktivnostima Cu jona 2+dobili smo sljedeće podatke:
¾ za bakarnu elektrodu (tabela 6):
Tabela 6. Laboratorijski podaci za bakarnu elektrodu.
?mjere, VSn, mol * ekviv-1 * l-1 ?lg a ?izrač., B0.2100.10.38-1.72120.2862230.3510.20.36-1.44370.2944110.3600.50.25-1.20410.3014780.3631.00.39, 36370.2944110.3600.50.25-1.20410.3014780.3631.09.39.
¾ za cink elektrodu (tabela 7):
Tabela 6. Laboratorijski podaci za cink elektrodu.
?mjere, VSn, mol * ekviv-1 * l-1 ?lg a ?izračunato, V-0.0650.10.25-1.9031-0.81914-0.0650.20.28-1.5528-0.80881-0.0290.50.38-1.0223-0, 79316-0.0501-0.0501-0.0401.
2) Crtamo zavisnost potencijala elektrode od lg a (Cu2+).
¾ za bakarnu elektrodu (slika 10):
Slika 10. Zavisnost potencijala elektrode od logaritma aktivnosti jona bakra (II)
¾ za cink elektrodu (slika 11):
Slika 11. Zavisnost potencijala elektrode od logaritma aktivnosti jona cinka
.Izračunavamo potencijale elektroda prema Nernstovoj jednadžbi (1):
¾ za bakarne elektrode:
¾ za cink elektrodu:
Zaključak: u toku ovog rada mjerili smo potencijale bakrenih i cink elektroda pri različitim koncentracijama CuSO 4i ZnSO 4respektivno, a također su izračunali ove elektrodne potencijale prema Nernstovoj jednadžbi, uslijed čega su zaključili da se povećanjem koncentracije povećavaju elektrodni potencijali bakrenih i cink elektroda.
5 Određivanje EMF galvanske ćelije
Svrha: odrediti EMF galvanske ćelije.
Oprema: cink i bakrena elektroda, CuSO rastvori 4i ZnSO 4, srebrohlorid elektroda, pH metar, brusni papir, U-cijev sa zasićenim rastvorom KC1, 0,1N. i 1n. CuSO rešenje 4, 0.1n. i 1n. ZnSO4 rastvor ,
Napredak
Sipajte pola rastvora CuSO u dve čaše 4i ZnSO 4. U prvi postavljamo elektrodu od bakra, u drugi - od cinka.
Elektrode su prethodno očišćene brusnim papirom i oprane. Priključujemo žice na pH metar na stražnjoj ploči na ulaze "Promjena 1" i "El. uporedi." Zatvaramo vanjski krug cijevi u obliku slova U napunjenu zasićenom otopinom KCl u agar-agaru.
Prije mjerenja, uređaj se zagrijava 30 minuta. Kada se sklop sklopi, prelazimo na mjerenja, pritisnemo dugme "mV" i pogledamo očitanja uređaja na donjoj skali "1-14". Za preciznije određivanje EMF-a, pritisnite dugme za željeni opseg. Da biste izmjerene vrijednosti pretvorili u volte, brojnik vrijednosti se množi sa 0,1.
Za izvođenje rada mjerimo EMF elemenata u otopinama s koncentracijom od 1N. i 0.1n. i uporedi ove podatke sa proračunima. Nalazimo apsolutnu i relativnu grešku.
Procesna hemija
Za datu galvansku ćeliju
| ZnSO4 || KCl, AgCl | Ag
tipične su sljedeće reakcije:
Ukupna jednadžba reakcije koja se odvija u bakar-cink galvanskoj ćeliji:
Obrada rezultata
1)Kao rezultat ovog rada dobili smo sljedeće rezultate (tabela 6):
Tabela 6. Podaci o obavljenom laboratorijskom radu
Rješenja ?izm, V ?izračunato, VRelativna greška, %0,1n. CuSO4 i 0.1n. ZnSO41.0871.0991.0921n. CuSO4 i 0.1n. ZnSO41.0821.0931.0061n. CuSO4 i 1n. ZnSO41.0601.070.935
)Izračunavamo EMF:
Potencijali se izračunavaju prema Nernstovoj jednačini (1). Standardni potencijali elektrode uzeti su iz referentnih podataka.
Za rastvore od 0,1N. CuSO 4 i 0.1n. ZnSO 4:
Za rješenja 1N. CuSO 4 i 0.1n. ZnSO 4:
Za rješenja 1N. CuSO 4 i 1n. ZnSO 4:
Zaključak: u ovom radu smo odredili EMF galvanske ćelije u otopinama različitih koncentracija:
u koncentraciji od 0,1N. CuSO4 i 0.1n. ZnSO4,
u koncentraciji od 1N. CuSO4 i 0.1n. ZnSO4,
u koncentraciji od 1N. CuSO4 i 1n. ZnSO4;
i takođe je određena relativna greška: 1,092%, 1,006%, 0,935%, respektivno. Kao rezultat toga, zaključeno je da povećanjem koncentracije E.D.S. na galvanskoj ćeliji se smanjuje.
Zaključak
U ovom radu dali smo pregled glavnih metoda elektrohemijskih istraživanja, analizirali njihovu klasifikaciju, glavne elektrohemijske procese i dokazali relevantnost ovih metoda. Najveći dio rada bio je posvećen opisu elektrodnih procesa. Detaljno su proučavane potenciometrija, konduktometrija, kulometrija, voltametrija i elektrogravimetrija.
U toku praktičnih istraživanja izvršili smo: određivanje koncentracije nepoznatih kiselina konduktometrijskom titracijom, određivanje tačke ekvivalencije rastvora hlorovodonične i octene kiseline potenciometrijskom titracijom, određivanje elektrohemijskog ekvivalenta bakra, određivanje potencijala bakrenih i cink elektroda, te određivanje EMF galvanske ćelije.
Uvjerili smo se u brzinu i tačnost ovih metoda, ali smo istovremeno, na vlastitom iskustvu, otkrili neke značajne nedostatke: za dobivanje preciznih podataka potrebno je vrlo precizno podešavanje i kalibracija instrumenata, a dobiveni rezultati ovise o različitim vanjski faktori (pritisak, temperatura, itd.) i drugi uvjeti mogu značajno varirati, kao i krhkost i visoka cijena uređaja.
Pa ipak, to su daleko od svih poznatih metoda elektrohemijskog istraživanja. Sve navedene metode samo su mali dio elektrohemijskih istraživačkih metoda koje se koriste u nauci i tehnologiji. I toliko se koriste u svim industrijama da bez njih nije moguć ni postojanje ni dalji razvoj civilizacije. Uprkos svojoj značajnoj starosti, elektrohemijske metode istraživanja se brzo razvijaju sa velikim izgledima za budućnost. Prema prognozama brojnih vodećih naučnika, njihova će uloga ubrzano rasti.
Ostaje samo na svaki mogući način doprinijeti razvoju u ovom pravcu, a možda ćemo u budućnosti otkriti takve tajne i područja primjene elektrohemijskih istraživačkih metoda o kojima smo mogli samo sanjati.
Bibliografija
Agasyan P.K., Khamrakulov T.K. Kulometrijska metoda analize. Moskva: Hemija. 2010. 168 str.
Brainina H.Z., Neiman E.Ya. Reakcije čvrstog stanja u elektroanalitičkoj hemiji. Moskva: Hemija. 2009. 264 str.
Galius Z. Teorijske osnove elektrohemijske analize: prevod sa poljskog. Moskva: Mir. 1974. 552 str.
Geyrovsky J., Kuta J. Osnove polarografije: prevod sa češkog. Uredio S.G. Mairanovski. Moskva: Mir. 1965. 559 str.
Golikov G.A. Vodič za fizičku hemiju: Udžbenik za specijalizovane univerzitete za hemijsku tehnologiju. Moskva: Viša škola. 2008. 383 str.
Zozulya A.N. Kulometrijska analiza, 2. izdanje, Lenjingrad: Hemija. 1968. 160 str.
Knorre D.G., L.F. Krylov. V.S. Muzičari. Fizička hemija: Udžbenik za biološke odsjeke univerziteta i pedagoških univerziteta. 2 izdanje. Moskva: Viša škola. 1990. 416 str.
Levin A.I. Teorijske osnove elektrohemije. Moskva: Metallurgizdat. 1963. 432 str.
Loparin B.A. Teorijske osnove elektrohemijskih metoda analize. Moskva: Viša škola. 1975. 295 str.
Plembek D. Elektrohemijske metode analize: osnove teorije i primjene. Moskva: Mir. 2009. 496 str.
Solovyov Yu.I. Istorija hemije: Razvoj hemije od antičkih vremena do kraja 19. veka. Vodič za nastavnike. 2 izdanje. Moskva: Prosvetljenje. 2007. 368 str.
Figurovski N.A. Istorija hemije: Udžbenik za studente pedagoških instituta hemijskih i bioloških specijalnosti. Moskva: Prosvetljenje. 1979. 311 str.
Fizička hemija: program discipline i nastavno-metodičke preporuke / sastavio A.N. Kozlov, N.P. Uskov. Rjazanj: Rjazanski državni univerzitet nazvan po S.A. Jesenjinu. 2010. 60 str.
Fizička hemija. Teorijsko i praktično vodstvo. Udžbenik za univerzitete / Uredio akademik B.P. Nikolsky. 2 izdanje. Lenjingrad: Hemija, 1987, 880 str.
Harned G. Ouer B. Fizička hemija rastvora elektrolita. Moskva: IIN. 2011. 629 str.
Ewing G. Instrumentalne metode hemijske analize. Moskva: Mir. 2011. 620 str.
Knjiga: višetomno izdanje
Metode mjerenja u elektrohemiji / urednici E. Eger i A. Zalkind, prevod s engleskog V.S. Markin i V.F. Pastušenko, urednik doktora hemijskih nauka Yu.A. Chizmadzheva. Moskva: Mir, 1977. Tom 1-2.
Skoog D., West D. Osnove analitičke hemije. Moskva: Mir, 1979. Tom 2
Atkins P. Physical chemistry. Moskva: Mir, 1980. Tom 1-2.
Tutoring
Trebate pomoć u učenju teme?
Naši stručnjaci će savjetovati ili pružiti usluge podučavanja o temama koje vas zanimaju.
Pošaljite prijavu naznačivši temu upravo sada kako biste saznali o mogućnosti dobivanja konsultacija.
Rjazanski državni tehnološki koledž
Rad na kursu
po disciplini
« Tehnička mjerenja i njihova metrološka podrška»
Tema predmeta: "Elektrohemijske metode za proučavanje sastava materije"
izveo:
grupa student №158
Kharlamova Anastasia Igorevna
provjereno:
supervizor kurseva
Čekurova Natalija Vladimirovna
Rjazanj 2011
SADRŽAJ
UVOD 2
- TEORIJSKI DIO 3
- 1.1 Opšte karakteristike fizičkih i hemijskih metoda analize 3
- 1.3
Klasifikacija elektrohemijskih metoda analize 5
- ZAKLJUČAK 21
LITERATURA 22
UVOD
Savremene grane proizvodnje i društvenog života ljudi postavljaju svoje specifične zadatke za fizičke i hemijske metode analize za kontrolu kvaliteta proizvoda. Jedna od glavnih fizičko-hemijskih metoda analize su elektrohemijske metode analize.
Ove metode mogu brzo i prilično precizno odrediti mnoge pokazatelje kvalitete proizvoda.
Elektrohemijske metode za analizu sastava supstance široko se koriste u različitim industrijama. Omogućuju vam automatizaciju prijema rezultata kvaliteta proizvoda i ispravljanje kršenja bez zaustavljanja proizvodnje. U prehrambenoj industriji ovim metodama se utvrđuje acidobazna ravnoteža proizvoda, prisutnost štetnih i toksičnih tvari i drugi pokazatelji koji utječu ne samo na kvalitetu, već i na sigurnost hrane.
Oprema dizajnirana za elektrohemijsku analizu je relativno jeftina, lako dostupna i laka za upotrebu. Stoga se ove metode široko koriste ne samo u specijalizovanim laboratorijama, već iu mnogim industrijama.
S tim u vezi, svrha ovog kursa je proučavanje elektrohemijskih metoda za proučavanje sastava supstance.
Za postizanje ovog cilja formulirani su sljedeći zadaci:
- razmatraju elektrohemijske metode analize, njihovu klasifikaciju i značaj u sistemu kontrole kvaliteta proizvoda;
- Proučavanje metode potenciometrijske titracije;
- Odredite kiselost džema.
- TEORIJSKI DIO
- 1.1
Opće karakteristike fizičko-hemijskih metoda analize
Glavni radni alati analitičke hemije su fizičke i hemijske metode analize. Oni se zasnivaju na registraciji analitičkih signala, čiji izgled zavisi od fizičko-hemijskih svojstava supstance, njene prirode i sadržaja u analiziranom proizvodu.
Savremene grane proizvodnje i društvenog života ljudi postavljaju svoje specifične zadatke za fizičke i hemijske metode analize za kontrolu kvaliteta proizvoda.
U fizičko-hemijskim metodama kvantitativne analize razlikuju se 3 grupe:
Slika 1 – Klasifikacija fizičko-hemijskih metoda kvantitativne analize
1) Optičke metode se zasnivaju na interakciji elektromagnetnog zračenja sa materijom. Tu spadaju: polarimetrija, spektrometrija, refraktometrija, fotokolometrija itd.
2) Elektrohemijske metode se zasnivaju na proučavanju procesa koji se odvijaju na površini elektrode ili u prostoru blizu elektrode. U ovu grupu metoda spadaju: konduktometrija, voltametrija, potenciometrija i druge.
3) Kromatografske metode se zasnivaju na raspodjeli jedne od nekoliko supstanci između dvije, kako se kaže, faze (npr. između čvrste tvari i plina, između dvije tekućine itd.), a jedna od faza se stalno kreće, odnosno mobilni je. Postoje gasno-tečne, tečne i jonske metode za procenu kvaliteta prehrambenih proizvoda.
Kromatografske i elektrohemijske metode analize imaju široku primjenu u kontroli kvaliteta proizvoda.
1.2Karakterizacija elektrohemijskih metoda
Elektrohemijske metode se zasnivaju na merenju električnih parametara elektrohemijskih pojava koje se javljaju u ispitivanom rastvoru. Elektrohemijske metode se klasifikuju u zavisnosti od vrste fenomena koji se meri tokom analize. Općenito, razlikuju se dvije grupe elektrohemijskih metoda (slika 2):
Slika 2 - klasifikacija elektrohemijskih metoda analize u zavisnosti od vrste fenomena merenih tokom analize
Metode bez superponiranja stranog potencijala, zasnovane na mjerenju razlike potencijala koja se javlja u elektrohemijskoj ćeliji koja se sastoji od elektrode i posude s otopinom za ispitivanje. Ova grupa metoda se naziva potenciometrijska. U potenciometrijskim metodama koristi se ovisnost ravnotežnog potencijala elektroda o koncentraciji iona uključenih u elektrohemijsku reakciju na elektrodama.
Nametnute vanjske potencijalne metode zasnovane na mjerenju:
a) električna provodljivost rastvora - konduktometrija;
b) količina električne energije koja je prošla kroz rastvor - kulometrija;
c) zavisnost veličine struje od primijenjenog potencijala - volt-amperometrija;
d) vrijeme potrebno za prolazak elektrohemijske reakcije - hronoelektrohemijske metode (hronovoltametrija, hronokonduktometrija). U metodama ove grupe, vanjski potencijal se primjenjuje na elektrode elektrohemijske ćelije.
Glavni element instrumenata za elektrohemijsku analizu je elektrohemijska ćelija. U metodama bez nametanja stranog potencijala, to je galvanska ćelija u kojoj nastaje električna struja uslijed pojave kemijskih redoks reakcija. U ćeliji tipa galvanske ćelije u kontaktu su sa analiziranim rastvorom dve elektrode - indikatorska elektroda čiji potencijal zavisi od koncentracije supstance i elektroda sa konstantnim potencijalom - referentna elektroda, relativna kojoj se mjeri potencijal indikatorske elektrode. Mjerenje razlike potencijala vrši se posebnim uređajima - potenciometrima.
- 1.3
Klasifikacija elektrohemijskih metoda analize
Slika 3-Osnovne metode elektrohemijske analize
Neke elektrohemijske metode dijele se na dvije vrste analize: direktnu i indirektnu (slika 4)
Slika 4- Vrste elektrohemijske analize
- konduktometrijska metoda.
U konduktometrijskoj metodi razlikuju se dvije vrste direktne analize - konduktometrija i indirektna - konduktometrijska titracija (slika 4.)
Slika 5 – Metode konduktometrijske analize.
Konduktometrija se zasniva na mjerenju električne provodljivosti otopine. Analiza se provodi pomoću konduktometara - uređaja koji mjere otpornost otopina. Vrijednost otpora R određuje električnu provodljivost rješenja L, koja mu je suprotna po veličini.
Direktna konduktometrija se koristi za određivanje koncentracije otopine iz kalibracijske krivulje. Za sastavljanje kalibracionog grafikona, mjeri se električna provodljivost serije otopina sa poznatom koncentracijom i gradi se kalibracijski grafikon ovisnosti električne provodljivosti o koncentraciji. Zatim se mjeri električna provodljivost analizirane otopine i iz grafikona se utvrđuje njena koncentracija.
Konduktometrijske titracije se najčešće koriste. Istovremeno se analizirani rastvor stavlja u ćeliju sa elektrodama, ćelija se stavlja na magnetnu mešalicu i titrira odgovarajućim titrantom. Titrant se dodaje u jednakim porcijama. Nakon dodavanja svakog dijela titranta, mjeri se električna provodljivost otopine i crta se graf između električne provodljivosti i volumena titranta. Kada se doda titrant, mijenja se električna provodljivost otopine, tj. postoji infleksija krivulje titracije. Električna provodljivost rastvora zavisi od pokretljivosti jona: što je veća pokretljivost jona, veća je električna provodljivost rastvora.
Konduktometrijska titracija ima nekoliko prednosti. Može se izvoditi u zamućenim i obojenim sredinama, u nedostatku hemijskih indikatora. Metoda je visoko osjetljiva i omogućava analizu razrijeđenih otopina supstanci (do mol/dm). Konduktometrijska titracija analizira smjese supstanci, jer razlike u pokretljivosti različitih jona su značajne i mogu se različito titrirati u prisustvu jedni drugih.
- Potenciometrijska metoda analize
- Potenciometrijska metoda je metoda kvalitativne i kvantitativne analize zasnovana na mjerenju potencijala koji se javljaju između ispitnog rastvora i elektrode uronjene u njega.
Slika 6 - Metode potenciometrijske titracije
Potenciometrija se zasniva na mjerenju razlike u električnim potencijalima koji nastaju između različitih elektroda uronjenih u otopinu sa supstancom koju treba odrediti. Električni potencijal nastaje na elektrodama kada redoks (elektrohemijska) reakcija prođe kroz njih. Redoks reakcije se odvijaju između oksidacionog agensa i redukcionog agensa uz formiranje redoks parova, čiji je potencijal E određen Nernstovom jednačinom koncentracijama komponenti parova.
Potenciometrijska mjerenja se izvode spuštanjem dvije elektrode u otopinu - indikatorske elektrode koja reagira na koncentraciju iona koji se određuju i referentne elektrode u odnosu na koju se mjeri indikatorski potencijal. Koristi se nekoliko tipova indikatorskih elektroda i referentnih elektroda.
Elektrode prve vrste su reverzibilne u odnosu na metalne jone od kojih se elektroda sastoji. Kada se takva elektroda spusti u otopinu koja sadrži metalne katione, formira se elektrodni par.
Elektrode druge vrste su osjetljive na anione i predstavljaju metal obložen slojem njegove nerastvorljive soli s anjonom, na koji je elektroda osjetljiva. U kontaktu takve elektrode s otopinom koja sadrži naznačeni anion, nastaje potencijal E čija vrijednost ovisi o umnošku rastvorljivosti soli i koncentracije aniona u otopini.
Elektrode druge vrste su srebro-hlorid i kalomel.Zasićene srebrohloridne i kalomelne elektrode održavaju konstantan potencijal i koriste se kao referentne elektrode, prema kojima se mjeri potencijal indikatorske elektrode.
Inertne elektrode - ploča ili žica od metala koji se teško oksidiraju - platine, zlata, paladija. Koriste se za mjerenje E u otopinama koje sadrže redoks par.
Membranske elektrode raznih tipova imaju membranu na kojoj nastaje membranski potencijal E. Vrijednost E ovisi o razlici u koncentracijama istog jona na različitim stranama membrane. Najjednostavnija i najčešće korištena membranska elektroda je staklena elektroda.
Elektrode koje se koriste u potenciometriji imaju veliki unutrašnji otpor (500-1000 MΩ), tako da su postojeći tipovi potenciometara složeni elektronski voltmetri visokog otpora. Za mjerenje EMF sistema elektroda u potenciometrima, koristi se kompenzacijski krug za smanjenje struje u krugu ćelije.
Potenciometri se najčešće koriste za direktna mjerenja pH, koncentracija drugih jona pNa, pK, pNH, pCl i mV. Mjerenja se vrše korištenjem odgovarajućih ion-selektivnih elektroda.
Za mjerenje pH, koji karakterizira koncentraciju vodikovih jona u otopinama, vodi za piće, prehrambenim proizvodima i sirovinama, objektima okoliša i proizvodnim sistemima za kontinuirano praćenje tehnoloških procesa, uključujući i u agresivnim sredinama, koriste se posebni uređaji, koji se nazivaju pH metri. (Slika 6). To su staklena elektroda i referentna elektroda - srebrni klorid. Prije izvođenja analiza potrebno je provjeriti kalibraciju pH mjerača pomoću standardnih puferskih otopina, čiji se fiks kanali postavljaju na uređaj.
Slika 7- pH metar
Djelovanje pH metra zasniva se na mjerenju vrijednosti EMF elektrodnog sistema, čiji su indikatori proporcionalni aktivnosti vodonikovih jona u otopini - pH (njegov vodonični indeks). Za kontrolu i podešavanje načina rada pH metra koristi se daljinski upravljač povezan s elektroničkom jedinicom za pretvaranje. pH metri, pored direktnog određivanja pH, pNa, pK, pNH, pCl i drugih, omogućavaju određivanje potenciometrijske titracije jona
Greške mjerenja pH metra:
1) greške merenja EMF, temperature.
2) grešku kalibracije, koja uključuje BR grešku zajedno sa greškom instrumenta;
3) slučajna komponenta greške merenja.
Osim instrumentalne greške, postoji i greška u tehnici mjerenja.
Tokom kalibracije se vrše dvije glavne postavke - podešeno je pojačanje i ofset invertujućeg pojačala.
itd...................
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod
Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru
Ministarstvo obrazovanja i nauke Ruske Federacije
Federalna državna budžetska obrazovna ustanova
više obrazovanje
"Irkutsk nacionalni istraživački tehnički univerzitet"
Katedra za metalurgiju obojenih metala
(naziv odjela)
"Elektrohemijske metode istraživanja"
Disciplina apstrakt
"Fizičko-hemijske metode za proučavanje metalurških procesa"
Izradio učenik grupe MCM-16-1
Zakharenkov R. I.
Provjereno od strane nastavnika odsjeka MCM
Kuzmina M.Yu.
Irkutsk 2017
UVOD
Elektrohemija je grana fizičke hemije koja razmatra sisteme koji sadrže jone (rastvore ili taline elektrolita) i procese koji se odvijaju na granici dve faze uz učešće naelektrisanih čestica.
Prve ideje o odnosu hemijskih i električnih fenomena bile su poznate u 18. veku, budući da je izveden ogroman broj fizičko-hemijskih eksperimenata sa električnim i munjevitim pražnjenjima, sa naelektrisanjem u Lejdenskim teglama, ali su svi imali nasumični karakter zbog nedostatak stalnog moćnog izvora električne energije. Nastanak elektrohemije vezuje se za imena L. Galvanija i A. Volte. Proučavajući fiziološke funkcije žabe, Galvani je slučajno stvorio elektrohemijski krug. Sastojao se od dva različita metala i secirane žablje noge. Stopalo je bilo i elektrolit i indikator električne struje, ali je zaključak pogrešno dat, odnosno, prema Galvaniju, ova električna struja koja je nastala u strujnom kolu je životinjskog porijekla, odnosno povezana je sa funkcionalnim karakteristikama žabe. organizam (teorija "životinjskog elektriciteta).
Ispravno tumačenje Galvanijevih eksperimenata dao je A. Volta. Stvorio je prvu bateriju galvanskih ćelija - voltnu kolonu. Ćelije baterije sastojale su se od bakarnih i cinkovanih diskova, a elektrolit je bio spužvasti materijal impregniran slanom vodom ili kiselinom. Upravo je ova veza omogućila dobivanje električne struje. Ubrzo su se u radovima velikih naučnika A. Volte, J. Daniela, B. S. Jacobija, P. R. Bagrationa, G. Plantea i drugih pojavile moćne galvanske ćelije i baterije koje je bilo lako koristiti. Zatim je A. Volta razvio niz napona za metale. Ako se dva različita metala dovedu u kontakt i zatim razdvoje, onda se uz pomoć fizičkih sredstava, na primjer, elektroskopa, može vidjeti da je jedan metal dobio pozitivan, a drugi negativan naboj. Ova serija metala, u kojoj je svaki prethodni metal pozitivno nabijen, ali nakon kontakta sa bilo kojim narednim, odnosno Voltovom serijom, pokazala se sličnom seriji napona.
Dalje, početkom 19. vijeka razvija se elektroliza, a M. Faraday uspostavlja kvantitativne zakone elektrolize. Veliki doprinos razvoju elektrohemije dali su sledeći naučnici: S. A. Arrhenius, V. F. Ostwald, R. A. Kolli, P. Debye, V. Nernst, G. Helmholtz i dr. Sada se elektrohemija deli na teorijsku i primenjenu. Korišćenjem elektrohemijskih metoda povezuje se sa drugim granama fizičke hemije, kao i sa analitičkom hemijom i drugim naukama.
elektrohemijska potenciometrija konduktometrija kulometrija
1 . ELETROHEMIJSKE METODE ISTRAŽIVANJA
Potreba za korištenjem različitih metoda za proučavanje elektrohemijskih procesa uzrokovana je širokim rasponom promjena brzine prijenosa elektrona u elektrodnim reakcijama. Svaka od metoda ima određeno ograničenje na utvrđenu vrijednost gustine struje izmjene, iznad koje se ne mogu odrediti elektrohemijski parametri elektrodne reakcije. S obzirom na svaki konkretan objekt, potrebno je odabrati metodu koja daje maksimalnu količinu pouzdanih informacija. Prilikom izvođenja elektrohemijskih studija potrebno je poznavati hemijski sastav početnih supstanci i produkta reakcije. Za određivanje sastava elektrolita koriste se različite fizičko-hemijske metode: spektrofotometrijske, potenciometrijske, analitičke i druge. Prilikom izvođenja elektrohemijskih studija, moraju se poštovati sljedeći uvjeti.
1. Maksimalna čistoća upotrijebljenih reagensa; sastav elektroda mora biti striktno poznat, kao i stanje njihovih površina. Treba osigurati da se površina elektroda ne promijeni tokom procesa mjerenja.
2. Dizajn elektrohemijske ćelije i elektroda smeštenih u njoj mora da obezbedi jednoliku distribuciju struje po celoj površini radne elektrode.
3. Merenje se vrši na strogo kontrolisanoj temperaturi.
4. Održavajte konstantan pritisak i sastav gasne faze iznad elektrolita. Ispitivanja se po pravilu izvode u mediju inertnog gasa (N 2 , Ar, Ne, He H 2 ), budući da kiseonik gasne faze može imati značajan uticaj na mehanizam procesa.
5. Potrebno je osigurati takve eksperimentalne uvjete pod kojima bi pad potencijala u difuznom dijelu električnog dvostrukog sloja bio minimalan ili tačno poznat. Za smanjenje ovog potencijala, u pravilu se koristi pozadinski elektrolit, čija koncentracija treba biti najmanje 20 puta veća od one glavne tvari. Međutim, prvo se treba pobrinuti da prateći elektrolit ne izobliči krivulju polarizacije ispitivane reakcije.
6. Precizno mjerenje potencijala radne elektrode. Da biste to učinili, potrebno je eliminirati difuzijski potencijal između ispitivanog elektrolita i elektrolita referentne elektrode. Ovaj potencijal poprima maksimalnu vrijednost kada se približi graničnoj struji i može značajno izobličiti rezultate mjerenja. Da bi se eliminisao potencijal difuzije između ispitivanog elektrolita i elektrolita referentne elektrode, poželjno je: a) odabrati referentnu elektrodu koja ima isti sastav kao elektrolit koji se proučava. Na primjer, u studijama u otopinama klorida pogodno je koristiti hlor-srebrne, kalomelne, hlorne elektrode; u rastvorima kiselih sulfata - elektrode živinog sulfata itd.; b) koristiti referentnu elektrodu sa takvim elektrolitom, na čijoj se granici sa proučavanim elektrolitom može izračunati difuzioni potencijal pomoću poznatih formula.
Prilikom mjerenja u otopinama s konstantnom ionskom snagom i pri visokim pozadinskim koncentracijama - s konstantnom ionskom koncentracijom, u principu možete koristiti bilo koju referentnu elektrodu. Potencijal difuzije u ovom slučaju može biti vrlo velik, ali i konstantan - može se izračunati ili odrediti eksperimentalno.
U svim slučajevima proučavanja kinetike elektrohemijskih procesa potrebno je meriti gustinu struje. Obično počinju s činjenicom da metodama analitičke kemije, kulometrije, saznaju da li se na elektrodi događa samo jedna proučavana reakcija ili je ona komplikovana sporednim reakcijama. U slučaju nuspojava potrebno je utvrditi koliki udio struje otpada samo na realizaciju ispitivane reakcije (da bi se izgradila tzv. karakteristika parcijalne polarizacije za ispitivanu reakciju).
Mehanizam reakcije elektrode može se najjednostavnije protumačiti samo u slučaju kada se početna tvar pretvori u jedan proizvod sa 100% strujnom efikasnošću. Provjera usklađenosti reakcije s Faradayevim zakonom ili izvođenje kulometrijskih mjerenja omogućava vam da istovremeno odredite broj elektrona koji sudjeluju u ukupnoj reakciji elektroda. Poznavanje sastava polaznog materijala i produkta reakcije, kao i ukupnog broja prenesenih elektrona, omogućava da se napiše jednačina za ukupnu elektrodnu reakciju.
Sljedeći korak u proučavanju mehanizma reakcije na elektrodi je otkrivanje koja je faza ograničavajuća.
Ako je granična faza faza pražnjenja-jonizacije, a svi ostali se odvijaju reverzibilno, tada se glavni kinetički parametri procesa mogu odrediti grafički ili analitički primjenom jednadžbi teorije odgođenog pražnjenja na polarizacijske karakteristike.
1.1 Elektrohemijske metode analize
Elektrohemijske metodeanaliza- ovo je skup metoda kvalitativne i kvantitativne analize zasnovane na elektrohemijskim pojavama koje se javljaju u medijumu koji se proučava ili na granici faze i povezane sa promenom strukture, hemijskog sastava ili koncentracije analita.
Postoje direktne i indirektne elektrohemijske metode. U direktnim metodama koristi se ovisnost jačine struje (potencijala, itd.) o koncentraciji analita. U indirektnim metodama se mjeri jačina struje (potencijal i sl.) kako bi se našla krajnja tačka titracije komponente koja se određuje odgovarajućim titrantom, tj. koristiti zavisnost izmjerenog parametra od zapremine titranta.
Za bilo koju vrstu elektrohemijskih merenja potrebno je elektrohemijsko kolo ili elektrohemijska ćelija, čiji je sastavni deo analizirano rešenje.
Elektrohemijske metode se klasifikuju u zavisnosti od vrste fenomena koji se meri tokom analize. Postoje dvije grupe elektrohemijskih metoda:
1. Metode bez superponiranja stranog potencijala, zasnovane na mjerenju razlike potencijala koja se javlja u elektrohemijskoj ćeliji koja se sastoji od elektrode i posude s otopinom za ispitivanje. Ova grupa metoda se zove potenciometrijski. U potenciometrijskim metodama koristi se ovisnost ravnotežnog potencijala elektroda o koncentraciji iona uključenih u elektrohemijsku reakciju na elektrodama.
2. Nametnute vanjske potencijalne metode zasnovane na mjerenju:
a) Električna provodljivost rastvora? konduktometrija;
b) Količina električne energije koja je prošla kroz rješenje? kulometrija;
c) Zavisnosti veličine struje od primijenjenog potencijala? voltametrija;
d) Vrijeme potrebno za prolazak elektrohemijske reakcije - hronoelektrohemijske metode(hronovoltametrija, hronokonduktometrija).
U metodama ove grupe, vanjski potencijal se primjenjuje na elektrode elektrohemijske ćelije.
Glavni element instrumenata za elektrohemijsku analizu je elektrohemijska ćelija. U metodama bez nametanja stranog potencijala, jeste galvanska ćelija, u kojem zbog pojave kemijskih redoks reakcija nastaje električna struja. U ćeliji tipa galvanske ćelije u kontaktu su sa analiziranim rastvorom dve elektrode - indikatorska elektroda čiji potencijal zavisi od koncentracije supstance i elektroda sa konstantnim potencijalom - referentna elektroda, relativna kojoj se mjeri potencijal indikatorske elektrode. Razlika potencijala se mjeri posebnim uređajima - potenciometrima.
U metodama sa superponiranim vanjskim potencijalom, elektrohemijska ćelija, nazvan tako jer se elektroliza događa na elektrodama ćelije pod djelovanjem primijenjenog potencijala - oksidacije ili redukcije tvari. Konduktometrijska analiza koristi konduktometrijsku ćeliju u kojoj se mjeri električna provodljivost otopine. Prema načinu primjene, elektrohemijske metode se mogu podijeliti na direktne metode, kod kojih se koncentracija tvari mjeri prema indikaciji uređaja, i na elektrohemijsku titraciju, gdje se indikacija tačke ekvivalencije fiksira pomoću elektrohemijskih mjerenja. U skladu sa ovom klasifikacijom razlikuju se potenciometrijska i potenciometrijska titracija, konduktometrija i konduktometrijska titracija itd.
Instrumenti za elektrohemijska određivanja, pored elektrohemijske ćelije, mešalice, otpornosti opterećenja, uključuju uređaje za merenje razlike potencijala, struje, otpornosti rastvora i količine električne energije. Ova mjerenja se mogu vršiti pokazivačkim instrumentima (voltmetar ili mikroampermetar), osciloskopima, potenciometrima za automatsko snimanje. Ako je električni signal iz ćelije vrlo slab, onda se pojačava uz pomoć radio pojačala. U uređajima metoda sa superponiranim vanjskim potencijalom važan dio su uređaji za napajanje ćelije odgovarajućim potencijalom stabilizovane jednosmerne ili naizmjenične struje (u zavisnosti od vrste metode). Jedinica napajanja za instrumente za elektrohemijsku analizu obično uključuje ispravljač i stabilizator napona, što osigurava stabilnost instrumenta.
1.2 Potenciometrija
Potenciometrija se zasniva na mjerenju razlike u električnim potencijalima koji nastaju između različitih elektroda uronjenih u otopinu sa supstancom koju treba odrediti. Električni potencijal nastaje na elektrodama kada oksidaciono-redukciona (elektrohemijska) reakcija prođe kroz njih. Redoks reakcije se odvijaju između oksidacijskog agensa i redukcijskog agensa s formiranjem redoks parova, čiji je potencijal E određen Nernstovom jednadžbom koncentracijama komponenti parova [ox] i [rec]:
gdje E°- standardni potencijal elektrode, V;
n je broj elektrona uključenih u proces.
Potenciometrijska mjerenja se provode spuštanjem dvije elektrode u otopinu - indikatorske elektrode koja reagira na koncentraciju iona koji se određuju i standardne ili referentne elektrode u odnosu na koju se mjeri indikatorski potencijal. Koristi se nekoliko tipova indikatorskih i standardnih elektroda.
Elektrode prve vrste su reverzibilne u odnosu na metalne jone od kojih se elektroda sastoji. Kada se takva elektroda spusti u otopinu koja sadrži metalne katione, formira se elektrodni par: M n + /M.
Elektrode druge vrste su osjetljivi na anjone i predstavljaju metal M prekriven slojem njegove nerastvorljive soli MA sa anjonom A- na koje je elektroda osetljiva. Pri kontaktu takve elektrode sa rastvorom koji sadrži naznačeni anion A-, javlja se potencijal E čija vrijednost ovisi o produktu rastvorljivosti soli
ETC MA i koncentracija aniona [ A-] u rješenju.
Elektrode druge vrste su srebro-hlorid i kalomel. Zasićene srebrohloridne i kalomelne elektrode održavaju konstantan potencijal i koriste se kao referentne elektrode, prema kojima se mjeri potencijal indikatorske elektrode.
Inertne elektrode- ploča ili žica od teško oksidirajućih metala - platine, zlata, paladijuma. Koriste se za mjerenje E u otopinama koje sadrže redoks par (na primjer, Fe 3+ /Fe 2+).
Membranske elektrode različiti tipovi imaju membranu na kojoj nastaje membranski potencijal E. Vrijednost E ovisi o razlici u koncentracijama istog jona na različitim stranama membrane. Najjednostavnija i najčešće korištena membranska elektroda je staklena elektroda.
Mešanje nerastvorljivih soli AgBr, AgCl, AgI a drugi sa nešto plastike (gume, polietilen, polistiren) doveli su do stvaranja jonsko-selektivne elektrode na Br-, Cl-, I-, selektivno adsorbujući naznačene jone iz rastvora prema Panet-Fajans-Han pravilu. Budući da se koncentracija iona koje treba odrediti izvan elektrode razlikuje od one unutar elektrode, razlikuju se i ravnoteže na površinama membrane, što dovodi do pojave membranskog potencijala.
Da bi se izvršila potenciometrijska određivanja, elektrohemijska ćelija se sastavlja od indikatorske referentne elektrode, koja se spušta u analizirani rastvor i spaja na potenciometar. Elektrode koje se koriste u potenciometriji imaju veliki unutrašnji otpor (500-1000 MΩ), tako da postoje tipovi potenciometara koji su složeni elektronski voltmetri visokog otpora. Za mjerenje EMF sistema elektroda u potenciometrima, koristi se kompenzacijski krug za smanjenje struje u krugu ćelije.
Najčešće se potenciometri koriste za direktna mjerenja pH, koncentracija drugih jona pNa, pK, pNH?, pCl i mV. Mjerenja se vrše korištenjem odgovarajućih ion-selektivnih elektroda.
Za mjerenje pH koristi se staklena elektroda i referentna elektroda srebrnog klorida. Prije izvođenja analiza potrebno je provjeriti kalibraciju pH mjerača pomoću standardnih puferskih otopina, čiji se fiks kanali postavljaju na uređaj.
pH metri izvan direktnih mjerenja pH, pNa, pK, pNH?, pCl a drugi omogućavaju određivanje potenciometrijske titracije jona.
1.3 Potenciometrijska titracija
Potenciometrijska titracija se provodi u slučajevima kada se hemijski indikatori ne mogu koristiti ili u nedostatku odgovarajućeg indikatora.
U potenciometrijskoj titraciji kao indikatori se koriste potenciometarske elektrode umočene u titrirani rastvor. U ovom slučaju koriste se elektrode osjetljive na titrirajuće jone. U procesu titracije mijenja se koncentracija jona, što se bilježi na skali mjerne sonde potenciometra. Nakon što snime očitanja potenciometra u jedinicama pH ili mV, grade graf njihove zavisnosti od zapremine titranta (titraciona kriva), određuju tačku ekvivalencije i zapreminu titranta koji se koristi za titraciju. Na osnovu dobijenih podataka gradi se potenciometrijska krivulja titracije.
Potenciometrijska titracijska kriva ima oblik sličan krivulji titracije u titrimetrijskoj analizi. Ekvivalentna tačka se određuje iz krivulje titracije, koja se nalazi u sredini titracionog skoka. Da biste to učinili, povucite tangente na dijelove krivulje titracije i odredite tačku ekvivalencije u sredini tangente titracionog skoka. Najveća vrijednost promjene ? pH/?V stiče u tački ekvivalencije.
Još preciznije, tačka ekvivalencije može se odrediti Grant metodom, koja se koristi za izgradnju zavisnosti ? V/?E na zapreminu titranta. Gran metoda se može koristiti za izvođenje potenciometrijske titracije bez dovođenja do tačke ekvivalencije.
Potenciometrijska titracija se koristi u svim slučajevima titrimetrijske analize.
Kiselo-bazna titracija koristi staklenu elektrodu i referentnu elektrodu. Budući da je staklena elektroda osjetljiva na promjene pH medija, kada se titriraju, promjene pH medija se bilježe na potenciometru. Acid-bazna potenciometrijska titracija se uspješno koristi u titraciji slabih kiselina i baza (pK? 8). Prilikom titriranja smjesa kiselina potrebno je da se njihov pK razlikuje za više od 4 jedinice, inače se dio slabije kiseline titrira zajedno sa jakom, a titracijski skok nije jasno izražen.
Ovo vam omogućava da koristite potenciometriju za izgradnju eksperimentalnih krivulja titracije, odabir indikatora za titraciju i određivanje konstanti kiselosti i bazičnosti.
U taložnoj potenciometrijskoj titraciji, metalna elektroda se koristi kao indikator, koji čini elektrodni par sa ionima koje treba odrediti.
U kompleksometrijskoj titraciji koriste se: a) metalna elektroda reverzibilna na jon metala koji se određuje; b) platinska elektroda u prisustvu redoks para u rastvoru. Kada je jedna od komponenti redoks para vezana titrantom, njegova koncentracija se mijenja, što uzrokuje promjene u potencijalu indikatorske platinske elektrode. Koristi se i povratna titracija viška rastvora EDTA dodanog soli metala sa rastvorom soli gvožđa (III).
U redoks titraciji se koriste referentna elektroda i platinska indikatorska elektroda osjetljiva na redoks parove.
Potenciometrijska titracija je jedna od najčešće korištenih metoda instrumentalne analize zbog svoje jednostavnosti, pristupačnosti, selektivnosti i širokih mogućnosti.
1.4 Konduktometrija. Konduktometrijska titracija
Konduktometrija se zasniva na mjerenju električne provodljivosti otopine. Ako se dvije elektrode stave u otopinu tvari i na elektrode se primjeni razlika potencijala, tada će kroz otopinu teći električna struja. Kao i svaki provodnik električne energije, rješenja karakterizira otpor R i njena recipročna - električna provodljivost L:
gdje R- otpor, Ohm;
Otpornost, Ohm. cm;
S - površina, cm 2 .
gdje L - električna provodljivost, Ohm-1;
R- otpor, Ohm.
Konduktometrijska analiza se provodi pomoću konduktometara - uređaja koji mjere otpornost otopina. Prema količini otpora R odrediti električnu provodljivost rastvora recipročne veličine L.
Određivanje koncentracije rastvora vrši se direktnom konduktometrijom i konduktometrijskom titracijom. Direktna konduktometrija koristi se za određivanje koncentracije otopine iz kalibracijske krivulje. Za sastavljanje kalibracionog grafikona, mjeri se električna provodljivost serije otopina sa poznatom koncentracijom i gradi se kalibracijski grafikon ovisnosti električne provodljivosti o koncentraciji. Zatim se mjeri električna provodljivost analizirane otopine i iz grafikona se utvrđuje njena koncentracija.
Češće se koristi konduktometrijska titracija. Istovremeno se analizirani rastvor stavlja u ćeliju sa elektrodama, ćelija se stavlja na magnetnu mešalicu i titrira odgovarajućim titrantom. Titrant se dodaje u jednakim porcijama. Nakon dodavanja svakog dijela titranta, mjeri se električna provodljivost otopine i crta se graf između električne provodljivosti i volumena titranta. Kada se doda titrant, električna provodljivost otopine se mijenja u t.e. postoji infleksija krivulje titracije.
Od str pokretljivost jona zavisi od električne provodljivost rastvora: veća je mobilnost b iona, što je više električnih provodljivost rastvora.
Konduktometrijska titracija ima nekoliko prednosti. Može se izvoditi u zamućenim i obojenim sredinama, u nedostatku hemijskih indikatora. Metoda je visoko osjetljiva i omogućava analizu razrijeđenih otopina supstanci (do 10-4 mol/dmi). Konduktometrijska titracija analizira smjese supstanci, jer razlike u pokretljivosti različitih jona su značajne i mogu se različito titrirati u prisustvu jedni drugih.
Konduktometrijsku analizu je lako automatizirati ako se otopina titranta dovodi iz birete konstantnom brzinom, a promjena električne provodljivosti otopine se bilježi na snimaču grafikona.
Ova vrsta konduktometrije se naziva chrono- konduktometrijska analiza.
Konduktometrijske kiselinsko-bazne titracije mogu se koristiti za određivanje jakih kiselina, slabih kiselina, soli slabih baza i jakih kiselina.
AT padavine konduktometrijskititracija električna provodljivost titriranih rastvora prvo se smanjuje ili ostaje na određenom konstantnom nivou zbog vezivanja titriranog elektrolita za talog, nakon što tj. kada se pojavi višak titranta, on se ponovo povećava.
AT kompleksmetrička konduktometrijska titracija promjene u električnoj provodljivosti otopine nastaju zbog vezivanja metalnih katjona u kompleks sa EDTA.
Redox konduktometrijatitro- ing zasniva se na promjeni koncentracije reagujućih iona i pojavi novih iona u otopini, čime se mijenja električna vodljivost otopine.
Poslednjih godina se razvija visokofrekventna konduktometrija, kod kojih elektrode ne dolaze u kontakt sa rastvorom, što je važno pri analizi agresivnih medija i rastvora u zatvorenim posudama.
Razvijene dvije opcije - ravnovisokofrekventna konduktometrija i visokofrekventna titracija.
Direktna visokofrekventna konduktometrija koristi se za određivanje sadržaja vlage tvari, zrna, drveta, koncentracije otopina u zatvorenim posudama - ampulama, u analizi agresivnih tekućina.
Visokofrekventna titracija se vrši na specijalnim titratorima - TV-6, TV-6L.
Visokofrekventna konduktometrijska titracija se provodi prema tipu acidobazne, redoks ili precipitacijske titracije u slučajevima kada odgovarajući indikator nije dostupan ili kada se analiziraju mješavine tvari.
1.5 Kulometrija. Kulometrijska titracija
U kulometriji se tvari određuju mjerenjem količine električne energije utrošene na njihovu kvantitativnu elektrohemijsku transformaciju. Kulometrijska analiza se provodi u elektrolitičkoj ćeliji u koju se stavlja otopina analita. Kada se odgovarajući potencijal primeni na elektrode ćelije, dolazi do elektrohemijske redukcije ili oksidacije supstance. Prema zakonima elektrolize koje je otkrio Faraday, količina tvari koja je reagirala na elektrodi proporcionalna je količini električne energije koja je prošla kroz otopinu:
gdje g- masa oslobođene supstance, g;
n je broj elektrona koji se prenose u procesu elektrode;
F- Faradejev broj (F = 96485 C/mol);
I- jačina struje, A;
t- vrijeme, s;
M- molarna masa oslobođene supstance, g/mol.
Kulometrijska analiza omogućava određivanje tvari koje se ne talože na elektrodama ili isparavaju u atmosferu tokom elektrohemijske reakcije.
Razlikovati direktnu kulometriju i kulometrijsku titraciju. Visoka tačnost i osetljivost metoda za merenje električne struje obezbeđuje kulometrijsku analizu sa jedinstvenom tačnošću od 0,1-0,001%, a osetljivošću do 1 10 -8 ? 1 10 -10 g. Zbog toga se kulometrijskom analizom određuju mikronečistoće i produkti razgradnje supstanci, što je važno u kontroli njihovog kvaliteta.
Za indikaciju tj. u kulometrijskoj titraciji mogu se koristiti hemijske i instrumentalne metode - dodavanje indikatora, detekcija obojenih jedinjenja fotometrijskim ili spektrofotometrijskim metodama.
Za razliku od drugih metoda analize, kulometrija može biti potpuno automatizirana, što minimizira slučajne greške u određivanju. Ova karakteristika je korištena u kreiranju automatskih kulometrijskih titratora - osjetljivih instrumenata koji se koriste za visoko precizne analize kada druge metode nisu dovoljno osjetljive. Prilikom analize supstanci koje su slabo topljive u vodi, kulometrija se može provesti na elektrodama od acetilenske čađe, koje su dobar adsorbens i dovoljno potpuno izvlače takve tvari iz reakcionog medija. Kulometrijska titracija je obećavajuća metoda instrumentalne analize. Može se široko koristiti za rješavanje niza posebnih analitičkih problema - analiza nečistoća, malih količina lijekova, određivanje toksičnih supstanci, elemenata u tragovima i drugih spojeva u biološkom materijalu i okolišu.
ZAKLJUČAK
U radu je dat pregled glavnih elektrohemijskih metoda istraživanja, detaljno su opisani njihov princip, primena, prednosti i nedostaci.
Metode elektrohemijske analize -- grupa metoda kvantitativne hemijske analize zasnovane na upotrebi elektrolize.
Vrste metode su elektrogravimetrijska analiza (elektroanaliza), interna elektroliza, kontaktna izmjena metala (cementacija), polarografska analiza, kulometrija, itd. Posebno se elektrogravimetrijska analiza zasniva na vaganju supstance koja se oslobađa na jednoj od elektroda. Metoda omogućava ne samo kvantitativna određivanja bakra, nikla, olova, itd., već i razdvajanje mješavina tvari.
Osim toga, elektrohemijske metode analize uključuju metode zasnovane na mjerenju električne provodljivosti (konduktometrija) ili elektrodnog potencijala (potenciometrija). Neke elektrohemijske metode se koriste za pronalaženje krajnje tačke titracije (amperometrijska titracija, konduktometrijska titracija, potenciometrijska titracija, kulometrijska titracija).
SPISAK KORIŠĆENE LITERATURE
1. Osnove savremene elektrohemijske analize. Budnikov G.K., Maistrenko V.N., Vyaselev M.R., M., Mir, 2003.
2. J. Plambeck, ur. SG Mairanovsky Elektrohemijske metode analize. Osnove teorije i primjene: per. sa engleskog. / Vidannya: Mir, 1985.
3. Damaskin B.B., Petriy O.A., Tsirlina G.A. Elektrohemija - M.: hemija, 2001. 624 str.
4. STO 005-2015. Sistem upravljanja kvalitetom. Obrazovna i metodička djelatnost. Prijava kursnih projekata (radova) i završnih kvalifikacionih radova tehničkih specijalnosti.
Hostirano na Allbest.ru
...Slični dokumenti
Klasifikacija elektrohemijskih metoda analize, suština voltametrije, konduktometrije, potenciometrije, amperometrije, kulometrije, njihova primena u zaštiti životne sredine. Karakteristike hemijsko-analitičke opreme i glavni prodavci.
seminarski rad, dodan 01.08.2010
Elektrohemijske metode se zasnivaju na merenju električnih parametara elektrohemijskih pojava koje se javljaju u ispitivanom rastvoru. Klasifikacija elektrohemijskih metoda analize. Potenciometrijska, konduktometrijska, kulometrijska titracija.
sažetak, dodan 01.07.2011
Klasifikacija elektrohemijskih metoda analize. Potenciometrijsko određivanje koncentracije tvari u otopini. Princip konduktometrije. Vrste reakcija u konduktometrijskoj titraciji. Kvantitativna polarografska analiza. Direktna kulometrija.
seminarski rad, dodan 04.04.2013
Suština elektroanalitičkih metoda, sposobnost dobijanja eksperimentalnih informacija o kinetici i termodinamici hemijskih sistema. Prednosti, nedostaci i prikladnost voltametrije, konduktometrije, potenciometrije, amperometrije i kulometrije.
sažetak, dodan 20.11.2009
Opće karakteristike potenciometrijske analize. Indikatorske elektrode (izmjenjivačke elektrone i ionsko selektivne). Vrste potenciometrijske metode analize. Direktna potenciometrija i potenciometrijska titracija. Mjerenje EMF elektrohemijskih kola.
seminarski rad, dodan 08.06.2012
Opšti pojmovi, uslovi za izvođenje i klasifikacija elektrohemijskih metoda analize. Potenciometrijska analiza (potenciometrija). Amperometrijska titracija (potenciometrijska polarizaciona titracija). Kvantitativna polarografska analiza.
sažetak, dodan 01.10.2012
Elektrohemijske metode istraživanja, njihova klasifikacija i suština, istorijat nastanka. Određivanje koncentracije kiseline konduktometrijskom titracijom; potencijali elektroda, EMF galvanske ćelije, elektrohemijski ekvivalent bakra.
seminarski rad, dodan 15.12.2014
Proučavanje metode potenciometrijske analize. Analiza i evaluacija objekata istraživanja. Proučavanje tehnike potenciometrijske analize primijenjene na ovaj objekt. Utvrđivanje mogućnosti primjene metoda za potenciometrijsku analizu proizvoda od mesa.
seminarski rad, dodan 16.09.2017
Osnovne elektrohemijske metode analize. Opće karakteristike potenciometrijske analize. Vrste potenciometrijske metode analize. Upotreba galvanske ćelije koja uključuje dvije elektrode. Postupak mjerenja potencijala indikatorske elektrode.
seminarski rad, dodan 11.08.2014
Klasifikacija instrumentalnih metoda analize prema parametru koji se utvrđuje i načinu mjerenja. Suština potenciometrijske, amperometrijske, hromatografske i fotometrijske titracije. Kvalitativno i kvantitativno određivanje cink hlorida.
Ujak Vanja radnja drame. „Ujka Ivane. Odnos prema profesoru drugih
Mali Tsakhes, nadimak Zinnober
Maikov, Apolon Nikolajevič - kratka biografija