Презентация на тему Методы изучения кинетики электродных процессов

Презентация на тему Методы изучения кинетики электродных процессов, предмет презентации: Физика. Этот материал содержит 51 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций ThePresentation.ru в закладки!

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1
Текст слайда:

Методы изучения кинетики электродных процессов

СПбГУ 2010


Слайд 2
Текст слайда:

Лекция 5

Электрохимические методы анализа и их применение для изучения кинетики


Слайд 3
Текст слайда:

Общая характеристика методов электрохимического анализа

Полярография

Ртутный капающий электрод;


rk

l

h


Слайд 4
Текст слайда:

Общая характеристика методов электрохимического анализа

Полярография

Уравнение Ильковича


Слайд 5
Текст слайда:

Общая характеристика методов электрохимического анализа

Вольтамперометрия

Уравнение Рендлса-Шевчика


Слайд 6
Текст слайда:

Общая характеристика методов электрохимического анализа

Метод вращающегося диска

Уравнение Левича


Слайд 7
Текст слайда:

Общая характеристика методов электрохимического анализа

Хронопотенциометрия (i=const)

Уравнение Санда


Слайд 8
Текст слайда:

Разрешающая способность методов и скорость электронных процессов

Обратимые и необратимые процессы

Стадии: массоперенос, гетерогенная электрохимическая реакция

Полярография:
Хронопотенциометрия:
Вольтамперометрия:
ВДЭ:


Слайд 9
Текст слайда:

Разрешающая способность методов и скорость электронных процессов


Слайд 10
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Линейная диффузия


Слайд 11
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Хроноамперометрия

Решаем в пределе столь отрицательных потенциалов, что у поверхности Cox = 0, т.е.

Уравнение Коттрела




Слайд 12
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Хронопотенциометрия

Измерения при постоянном токе i, значит, краевое условие – постоянный поток вещества

Уравнение Санда





Слайд 13
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Хронопотенциометрия

Измерения при постоянном токе i

Измерения при токе i=St1/2


Слайд 14
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Вольтамперометрия

Для обратимого процесса краевое условие – уравнение Нернста и баланс потоков;

Для решения нужно добавить выражение и для восстановленной формы


Слайд 15
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Вольтамперометрия



25 0С, ампер, моль/л, см2/с, В/с

Уравнение Рэндлса-Шевчика

Для нерастворимого продукта



Слайд 16
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Полярография

В диффузионном уравнении надо учитывать рост капли, т.е. Поверхность движется навстречу раствору

Отличается от уравнения Коттрела на (7/3)1/2 (~1.53 раза)


Слайд 17
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Полярография

Уравнение Ильковича



Критерий диффузионного тока


Слайд 18
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

ВДЭ

Нужно решать уравнение в условиях конвективного переноса вещества

Потенциал может быть наложен как постоянный (как в хроноамперометрии), так и с разверткой (как в вольтамперометрии). От этого зависят граничные условия.

Скорость конвекции


Слайд 19
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

ВДЭ

Предельный ток в случае наложения на электрод постоянного потенциала; Краевые условия те же, что в хроноамперометрии:

Скорость конвекции

Уравнение Левича



Слайд 20
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Обобщение приведенных зависимостей

Ток в цепи пропорционален концентрации и зависит от фактора, определяющего скорость массопереноса:

Уравнение Левича - ВДЭ

Уравнение Рэндлса-Шевчика - вольтамперометрия

Уравнение Санда - хронопотенциометрия

Уравнение Коттрела - хроноамперометрия


Слайд 21
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью массопереноса; диффузионные токи

Обобщение приведенных зависимостей

Обобщенное уравнение:


Слайд 22
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Линейная диффузия


Слайд 23
Текст слайда:


Хроноамперометрия

Для определения краевых условий пишем изменение концентрации в электронной реакции и её компенсацию диффузией


Второе краевое условие – превращение окисленной формы в восстановленную

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)


Слайд 24
Текст слайда:

Хроноамперометрия

Пренебрегая скоростью анодного процесса

В общем случае

Сравнение с диффузионным током

i/ig=1 при lt1/2=5


Условие обратимости потенциостатического процесса


Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)


Слайд 25
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Вольтамперометрия

Первое краевое условие аналогично хроноамперометрии

Учитывая зависимость для kfh и уравнение развёртки потенциала, получим

где


Слайд 26
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Вольтамперометрия

Решение:

Максимальное значение функции 0.280, значит ток пика

При 25 0С ток пика


Слайд 27
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Вольтамперометрия

Если скорости массопереноса и обмена электронами сопоставимы, решение более сложное:

Эта функция зависит от параметра


Слайд 28
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Вольтамперометрия

Ток пика может быть не пропорционален корню из скорости развертки


Слайд 29
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Хронопотенциометрия

Первое краевое условие аналогично хроноамперометрии

Ток выражается через количество прореагировавшего вещества

учитывая


Слайд 30
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Хронопотенциометрия


Критерий обратимости процесса:



Слайд 31
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Полярография

краевые условия аналогичны хроноамперометрии


Слайд 32
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Полярография

Решение записывают через табулированную функцию

Для необратимых процессов

Поэтому кинетический контроль заметен только у основания волны, где константа скорости невелика


Слайд 33
Текст слайда:


Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

ВДЭ

краевые условия аналогичны хроноамперометрии


Слайд 34
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Решение:

Критерий необратимости:

ВДЭ


Слайд 35
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Обсуждение полученных зависимостей

Ток в цепи пропорционален концентрации и зависит от фактора, определяющего скорость массопереноса:

ВДЭ

вольтамперометрия

хронопотенциометрия

хроноамперометрия


Слайд 36
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Для начального участка кривой ток-потенциал:

Критерий необратимости: зависимость lg(i) от Е линейна;
В полярографии, кроме того, используют зависимость тока от высоты резервуара со ртутью.

Обсуждение полученных зависимостей

i не зависит от h


Слайд 37
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Уравнения Фика с учётом химической реакции:


Слайд 38
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Хроноамперометрия

Вид уравнения аналогичен необратимым процессам; Если Kk1t мала, уравнение сводится к


Слайд 39
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Хроноамперометрия

Вид уравнения аналогичен необратимым процессам; Если Kk1t мала, уравнение сводится к


Слайд 40
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Полярография

Вид уравнения для тока в случае быстрой реакции аналогичен хроноамперометрии


Слайд 41
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Полярография

Подставляя параметры РКЭ, получим отношение кинетического к предельному току в виде


Слайд 42
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Вольтамперометрия – обратимый процесс

Дополнительно надо решить уравнение Фика для восстановленной формы:


Слайд 43
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Вольтамперометрия – обратимый процесс

Решение аналогично диффузионному случаю,

Но вид функции зависит от l/a, где l=k1+k2

l/a мало

l/a велико

(a/l)1/2/K мало

(a/l)1/2/K велико


Слайд 44
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Вольтамперометрия


Слайд 45
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Вольтамперометрия – необратимый процесс

Дополнительно надо решить уравнение :


Слайд 46
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Вольтамперометрия – необратимый процесс

Решение аналогично не осложненному реакцией случаю,

Но вид функции зависит от l/b, где l=k1+k2

l/b мало

l/b велико

(b/l)1/2/K мало

(b/l)1/2/K велико


Слайд 47
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Вольтамперометрия


Слайд 48
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Хронопотенциометрия

Дополнительно надо решить уравнение :

Решение :


Слайд 49
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

Хронопотенциометрия

Для (k1+k2)1/2τk1/2 >2 :


Для (k1+k2)1/2τk1/2 <2 :


Слайд 50
Текст слайда:

Электродные процессы с предшествующими реакциями первого порядка

ВДЭ

Дополнительно надо решить уравнение :

Решение :


Слайд 51
Текст слайда:

Электродные процессы, контролируемые скоростью переноса заряда (необратимые системы)

Полученные уравнения можно представить в общем виде:

Обсуждение полученных зависимостей


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика