Физикохимические методы анализа
 Скачать 355.5 Kb.
|
|
Пример: Вычислить ОВ-потенциал медного электрода, помещенного в 0,01 M раствор CuSO4 относительно насыщенного хлорсеребряного электрода и ЭДС. Решение: Медный электрод, помещенный в раствор меди сульфата, является электродом I рода, его ОВ-потенциал φ зависит от природы потенциалопределяющей редокс-пары и концентрации Cu2+:   (из таблицы)Вводят численные значения величин  Потенциал одного электрода относительно другого представляет собой разность потенциалов электродов, измеренных относительно стандартного водородного электрода. Потенциал насыщенного хлорсеребряного электрода φХС = 0,201 В (из таблицы). Электродвижущая сила элемента, составленного из медного и насыщенного хлорсеребряного электродов: Е = φМ – φХС = 0,2858 – 0,201 = 0,0848 В Ответ: Е = 0,0848 В В зависимости от типа электролитической ячейки электрохимические методы можно разделить на несколько групп: 1. Потенциометрия и потенциометрическое титрование (ячейки 1 типа). 2. Вольтамперометрия, полярография, кулонометрия, электрогравиметрия (ячейки 2 типа). 3. Кондуктометрия и кондуктометрическое титрование. Полярография, кулонометрия, электрогравиметрия и др. методы основаны на использовании ячеек 2 типа. В основе этих методов лежат законы Фарадея для электролиза:  где m – масса выделенного на электроде вещества, г I – сила тока, А τ – время, сек. F – постоянная Фарадея Электрогравиметрический анализ основан на выделении из растворов электролитов веществ, осаждающихся на электродах при прохождении через раствор постоянного электрического тока. Выделившийся при электролизе металл взвешивают и по его массе рассчитывают содержание вещества в растворе. Например: К (–): Cu2+ + 2 ē → Cu0 A (+): 2H2O – 4 ē → O2 + 4 H+ Кулонометрический анализ позволяет определять концентрацию вещества в растворе путем измерения количества электричества, необходимого для полного превращения вещества в ходе его электролитического восстановления (окисления). Легко поддающиеся измерению величины и относительная простота аппаратуры делают этот метод одним из удобных для применения в практике аналитических лабораторий. Полярография основана на измерении силы тока, изменяющегося в зависимости от напряжения в процессе электролиза, в условиях, когда один из электродов имеет очень малую поверхность. Обычно таким электродом являются капли ртути, вытекающие из капиллярного отверстия трубки.  Рис 3. Полярографическая волна Е0,5 – потенциал полуволны, он характеризует природу восстанавливаемых ионов и не зависит от концентрации. По величине Е0,5 можно определить присутствующий ион. По величине h – концентрацию.  где СХ и hX – характеристики стандартного раствора. Таким образом, полярография является одновременно методом и качественного и количественного анализа. Данный метод позволяет анализировать смесь катионов в растворе I, А  Рис 4. Полярограмма раствора, содержащего смесь катионов Кондуктометрия основана на измерении электропроводности анализируемых металлов, изменяющейся в результате химических реакций. В основе метода лежит закон Ома: сопротивление раствора прямо пропорционально расстоянию между электродами и обратно пропорционально площади их поверхности.  где R – электрическое сопротивление, Ом ρ – удельное сопротивление, Ом·см d – расстояние между электродами, см А – площадь поверхности, см2 Величину, обратную удельному сопротивлению, называют удельной электропроводностью (Ом‾1): ӕ  Широко применяется кондуктометрическое титрование:  Рис. 5 NaOH + HCl → NaCl + H2O (1) CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O (2) смесь сильной и слабой кислот (3) |