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

Елементи вторинної структури пептидів і білків 395
Основи, їх склад, назви, класифікація 636
Строение и функции отдельных коферментов 835
Эмульсии. Классификация эмульсий. Механизм образования и стабилизации эмульсий. Эмульгаторы 809
Химия и обмен углеводов. Функции углеводов 424
Химическая промышленность Донецкой области 419

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