Электрохимические методы презентация

Содержание

МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна ЛИТЕРАТУРА

Слайд 1ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Лекция 9

Слайд 2МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
ЛИТЕРАТУРА

Слайд 3МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Теоретические основы электрохимических методов

Электрохимические методы основаны на изучении и использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном пространстве.
Основной узел любого электрохимического прибора – электрохимическая ячейка.
Виды электрохимических ячеек:
Гальванический элемент;
Электролитическая ячейка.
Каждая ячейка содержит два электрода:
электрод сравнения и индикаторный электрод.

Слайд 4МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Электрохимическая ячейка

Слайд 5МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Электроды, используемые в электрохимии
Электроды первого

рода (обратимые относительно катиона, общего с материалом электрода):
Металлические электроды;
Амальгамные электроды;
Газовые электроды (водородный).
Электроды второго рода (обратимые относительно аниона, общего с материалом электрода):
Электроды сравнения (хлоридсеребряный, каломельный);
Газовые электроды (хлорный).
Электроды третьего рода (редокс-электроды):
Металлические электроды, погруженные в редокс-систему;
Хингидронный электрод.

Слайд 6МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна

Слайд 7МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Электроды сравнения
Каломельный и хлоридсеребряный
электроды
Каломельный

электрод:
Hg2Cl2Т + 2e = Hg + 2Cl- ;
Е = +0,24 ± 0,10 В.

Хлоридсеребряный электрод:
AgClТ + e = Ag + Cl- ;
Е = +0,22 ± 0,20 В



Слайд 8МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна

Слайд 9МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна

Слайд 10МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Потенциометрия
В основе потенциометрического

анализа – измерение ЭДС гальванического элемента, состоящего из индикаторного электрода и электрода сравнения, погруженных в анализируемый раствор:
ЭДС = ∆Е = Еэ.с. – Еи.э. + Ед

Слайд 11МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
В основе потенциометрических измерений лежит

зависимость равновесного потенциала индикаторного электрода от состава и концентрации анализируемого раствора, описываемая уравнением Нернста (250С):
Е = Е0Ox/Red + (RT/nF) • ln(aOx / aRed) =

= Е0Ox/Red + (0,059/n) • lg(aOx / aRed),

где Е – равновесный электродный потенциал; n – число электронов, участвующих в полуреакции; Е0 – стандартный электродный потенциал; Т – абсолютная температура;
F – постоянная Фарадея; R – универсальная газовая постоянная.

Слайд 12МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Потенциометрическая ячейка

Слайд 13МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Электроды
сравнения

Слайд 14МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Индикаторные электроды
Металлические:
Активные (первого рода);
Инертные (третьего

рода).
Ионоселективные (мембранные):
Простые:
С твердой мембраной:
с жесткой матрицей (стеклянные);
с кристаллическими мембранами (монокристалл, таблетка).
С жидкой мембраной (подвижным носителем):
жидкие ионообменные («+» и «–» заряженные;
с нейтральными носителями (незаряженные).
Сложные (многомембранные):
Сенсибилизированные (активированные электроды):
газочувствительные;
ферментные.

Слайд 15МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Металлические электроды
Активные МЭ изготавливают из

металлов (Ag, Pb, Cu, Cd). Любой такой электрод в растворе, содержащем собственные ионы, приобретает Е, обратимо изменяющийся при изменении активности этих ионов:
Ag+ + e = Ag0;
E = E0 + 0,059•lg(a Ag+).
Инертные МЭ изготавливают из благородных металлов (Pt, Au). Они служат переносчиками е от Red-формы к Ох-форме. Е таких электродов зависят от соотношения Ох и Red форм полуреакции:
Е = Е0 (Fe3+/Fe2+) + 0,059•lg(a Fe3+/a Fe2+).
Измеряя потенциал такого электрода можно проследить за изменением соотношения:
(a Fe3+/a Fe2+).

Слайд 16МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Мембранные электроды

Слайд 17МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Ионоселективные электроды с твердой мембраной

Слайд 18МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Стеклянные
Состав стекла мембраны
22% Na2O, 6%

CaO, 72% SiO2

Слайд 19МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна


Кристаллические
Монокристаллические
Таблетированные


Слайд 20МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Мембранные электроды
с жидкой мембраной
(подвижным носителем)
Валиномицин
в

дифениловом
эфире


Слайд 21МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Сенсибилизированные электроды
Газочувствительные электроды

Слайд 22МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Оборудование для потенциометрии

Слайд 23МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна


Слайд 24МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Прямая потенциометрия

В основе метода – зависимость равновесного потенциала индикаторного электрода от концентрации иона в анализируемом растворе, выражаемое уравнением Нернста:


Слайд 25МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Ионометрия
Построить калибровочный график и

по нему определить основные характеристики ионоселективного электрода (см. далее рис.):
Крутизна электродной функции (наклон графика – b);
Время отклика электрода;
Нернстовская область (интервал выполнения электродной функции);
Предел обнаружения определяемого иона.
Провести анализ природного объекта.
Расчетно или графически определить концентрацию иона в ООС.

Слайд 26МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Крутизна ЭФ – наклон графика


(при обработке МНК – b)


Время отклика электрода –
время стабилизации результата

Интервал выполнения ЭФ (Нернстовская область) –
протяженность линейного участка Е=ƒ(раА) или Е=ƒ(рСА)


Предел обнаружения
иона – точка перегиба


Слайд 27МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Способы определения концентрации
Способ калибровочного графика





Слайд 28МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Способ добавок
с учетом разбавления
;
без

учета разбавления

Слайд 29МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Потенциометрическое титрование
Сущность

метода – измерение потенциала индикаторного электрода (ЭДС) в ходе титрования для последующего определения конечной точки титрования (КТТ).
Для этого необходимо:
Построить кривую титрования.
Определить на кривой скачок потенциала.
По скачку определить объем титранта в точке эквивалентности.
Рассчитать концентрацию определяемого иона по закону эквивалентов.

Слайд 30МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна

Слайд 31МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Установки потенциометрического титрования
1 - индикаторный

электрод, 2 - электрод сравнения,
3 - pH-метр,
4 - микростаканчик,
5 - магнитная мешалка,
6 - бюретка, 7 - мицелла,
8 - определяемый ион




Слайд 32МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Автотитраторы
(современные установки)

Слайд 33МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна

Слайд 34МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Способы определения КТТ
Расчетный способ


N –

число капель; Vк – объем капли; m – число капель, прибавленных до скачка потенциала; n – число капель, составляющее порцию раствора титранта, вызвавшую скачок ∆Е; V1 = VКТТ - 1; V2 – общий объем затраченного титранта

Слайд 35МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Графический способ
а – интегральная кривая;


б – дифференциальная кривая;
в – кривая титрования по второй производной;
г – кривая Грана

Слайд 36МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Расчетно-графический способ

Слайд 37МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Виды потенциометрического титрования
Кислотно-основное

(рН-селективный электрод).
Комплексонометрическое
(Ме-селективные электроды ).
Окислительно-восстановительное
(Pt-электрод).
Осадительное (Ag-электрод; другие ионоселективные электроды).

Слайд 38МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Кондуктометрия

Основана на измерении удельной электропроводности анализируемого раствора.
Электрическая проводимость – способность веществ пропускать электрический ток под действием внешнего электрического поля. Единица измерения – сименс (См).
Вещества, пропускающие электрический ток (проводники) по механизму переноса электричества делятся на 3 класса:
проводники первого рода (электронные): Ме, полупроводники, сплавы, С, некоторые твердые соли и оксиды;
проводники второго рода (ионные): растворы и расплавы электролитов;
проводники третьего рода (смешанные): растворы щелочных и щелочноземельных Ме в жидком аммиаке, некоторые жидкие сплавы и соли.


Слайд 39МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Теоретические основы метода
Электрическая проводимость –

W – величина обратная электрическому сопротивлению – R (W = 1/R).

Слайд 40МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Удельная электропроводность æ

(См/см или Ом-1•см-1) равна электрической проводимости 1 мл раствора, находящегося между параллельными электродами площадью 1см2 при расстоянии между ними 1 см, другими словами, - это электрическая проводимость столба раствора длиной 1 см и площадью поперечного сечения 1 см2. Ее можно измерить, или рассчитать по формуле: æ = 1 / ρ = l / (R • S)

Для измерения удельной электропроводности анализируемого раствора используется электролитическая ячейка с переменным током.

Слайд 41МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна

Слайд 42МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Эквивалентная ионная электропроводность (подвижность) λ

(См•см2/моль-экв) – это проводимость раствора, содержащего 1 моль эквивалента вещества и находящегося между двумя параллельными электродами, расстояние между которыми равно 1 см. Ее можно рассчитать по формуле:
λ = (1000 • æ) / СN.

Слайд 43МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
В соответствии с законом независимого

движения ионов Кольрауша эквивалентная электропроводность раствора электролита при бесконечном разбавлении называется предельной эквивалентной электропроводностью (λ∞ или λ0) и может быть представлена суммой предельных электрических проводимостей, или предельных подвижностей ионов: λ∞ = λ0(-) + λ0(+). Подвижности ионов в растворах с конечной концентрацией не являются постоянными и зависят от концентрации раствора: с ростом концентрации раствора подвижность ионов уменьшается: λ = λ0 – а • √СN, где а – константа.

Закон аддитивности электрической проводимости

Слайд 44МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Молярная электропроводность μ (См•см2/моль) –

это проводимость раствора, содержащего 1 моль вещества и находящегося между двумя параллельными электродами, расстояние между которыми составляет 1 см. Ее можно рассчитать по формуле:
μ = (1000 • æ) / СM.

Слайд 45МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна

Слайд 46МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Измерение удельной электропроводности
используется электролитическая ячейка

с переменным током частотой 1000 Гц.

Слайд 47МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Аппаратура для кондуктометрических измерений

Слайд 48МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Аналитическая кондуктометрия

Слайд 49МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Кондуктометрически можно определять:
физико-химические свойства

и характеристики веществ, например:
степень диссоциации,
константу диссоциации,
растворимость малорастворимых соединений и др.
Для их расчета можно использовать формулы:
степень диссоциации: α = λ / λ∞;
константа диссоциации:
Кд = {λ2 / [λ∞ • (λ∞ - λ)]} • CN;
растворимость малорастворимого соединения: S = (1000 • æнас) / λ∞.

Слайд 50МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Кондуктометрическое титрование

Слайд 51МККОС. Л.К. № 9. Попова Людмила Федоровна
Виды кондуктометрического титрования

Похожие презентации

Полимеры (10 класс) 629
Агрегатные состояния вещества 483
Аттестационная работа. Развитие творческих возможностей учащихся через организацию исследовательской работы по химии 291
Начала коллоидной химии 664
Введение. Методы и средства обучения химии 416
Гидроксикислоты (оксикислоты) 637

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