- •Санкт-Петербургский государственный университет Химический факультет Кафедра электрохимии Методические указания по практической работе
- •Санкт-Петербург
- •Вольтамперометрия с линейной разверткой потенциала.
- •Экспериментальная часть Лабораторная работа "Исследование электрохимического поведения обратимой и необратимой редокс-систем методом циклическая вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала".
- •Литература по теме
Экспериментальная часть Лабораторная работа "Исследование электрохимического поведения обратимой и необратимой редокс-систем методом циклическая вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала".
Д ля снятия вольтамперных кривых при линейной развертке потенциала используется трехэлектродная стеклянная электрохимическая ячейка, изображенная на рис. 6.
Рис. 6 Электролитическая ячейка.
Рабочий электрод 6 представляет собой платиновый стержень, впаянный в стекло. Электродом сравнения служит стандартный насыщенный хлорид-серебряный электрод, а в качестве вспомогательного электрода используется также платиновый электрод. Потенциал используемого рабочего электрода измеряют относительно неполяризуемого хлорид-серебряного электрода сравнения.
Собирают ячейку в соответствии с рис.6.
Сначала смачивают шлифы 1 и 2 вспомогательных сосудов раствором фонового электролита (1 М KCI, 0,5 М H2SO4) и вставляют шлифы в соответствующие позиции ячейки (в строгом соответствии с их маркировкой по месту пришлифовки). Заполняют вспомогательные сосуды наполовину раствором того же фонового раствора. Электролитическое соединение исследуемого раствора и раствора в вспомогательном сосуде через смоченный раствором шлиф позволяет исключить попадание в исследуемый раствор продуктов реакции, образующихся на вспомогательных электродах 3,4.
Одно колено электролитического мостика 5, которое находится в исследуемом растворе, заполняют исследуемым раствором или электролитом фона, а другое колено мостика заполняют насыщенным раствором хлорида калия.
Заливают через центральный шлиф ячейки 10 мл исследуемого раствора. Размещают рабочий электрод 6, подвод для инертного газа 7 и электролитический мостик 5 в соответствующих указанных маркировкой шлифах ячейки. Подключают инертный газ и барботируют его через раствор в течении 15-30 мин.
Подключают ячейку к потенциостату ПИ-50.1 с программатором напряжений ПР-8 в соответствии с Инструкцией по эксплуатации.
Циклические вольтамперограммы снимают, устанавливая на ступенях 5-8 программатора пределы линейного изменения потенциала и скорость его изменения (см. Инструкцию по эксплуатации потенциостата).
Проводят измерения ЦВА при 3-5 разных скоростях развертки потенциала в пределах от 1 10 -2 В/с до 1 10 -1 В/с, записывая на двухкоординатном самописце ЛКД-4 циклические вольтамперограммы.
В качестве исследуемых используют растворы:
1) 510-3 М К3Fe(CN)6 , 1 М КСl, рН 2-4.
2) 510-3 М гидрохинона в 0,5 М H2SO4
Для исследуемой обратимой реакции
Fe(CN)63- +e = Fe(CN)64- (M.1)
должна наблюдаться линейная зависимость In lp от In с наклоном 1/2.
Для необратимой сложной системы хинон / гидрохинон суммарная реакция
Q + 2 Н+ + 2 е = H2Q (M.2)
может протекать через две последовательные реакции переноса электрона
Н+ + Q = НО+
HQ+ + е = HQ
HQ+ + Н+ = H2Q+ (M.3)
H2Q+ + е = H2Q
Равновесный потенциал реакции (М.2 ) равен 0,699 В ( н.в.э.).
Результаты работы оформляют протоколом, в котором необходимо представить следующую обработку полученных вольтамперограмм:
Для изучаемых редокс-систем построить зависимости токов катодного и анодного пиков от скорости развертки потенциала (в логарифмических координатах) и определить наклон зависимостей. Результаты представить в виде таблицы.
Рассчитать разность потенциалов между катодным и анодным пиками для обратимого процесса перезарядки феррицианид -ионов и необратимого электрохимичекого процесса в системе хинон- гидрохинон. (данные внести в таблицу , см. п.1).
Для необратимого процесса по уравнению (22) рассчитать кажущуюся константу скорости из значения потенциала катодного пика Ер, принимая коэффициент диффузии равным 510 -6 см2 с-1 .Необходимую для расчетов величину найти из наклона графической зависимости Ер от логарифма скорости развертки.
Внести в отчет комментарии, поясняющие ход обнаруженных экспериментально зависимостей.