Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лаб раб физико-химические методы.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
620.62 Кб
Скачать

Институт пищевых технологий – филиал

государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»

Кафедра математических и естественнонаучных дисциплин

Физико-химические методы исследования

Лабораторный практикум для студентов

по специальности 100800

очной и заочной формы обучения 1 курса

Нижний Новгород2012

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ

Теоретическое введение

1.1.Электроды и гальванические элементы.

Различают прямую потенциометрию или ионометрию и потенциометрическое титрование. В обоих случаях аналитическим сигналом является величина электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента (ГЭ), системы, в которой химическая энергия превращается в электрическую. В электролизере (в электролитической ванне) происходит обратный процесс превращения электрической энергии в химическую. Ионометричекий метод анализа основан на прямом измерении электродвижущей силы (ЭДС) в системе, зависящей от концентрации потенциалопределяющего иона и относится к потенциометрическим методом анализа. ГЭ состоит, как минимум, из двух соединенных электродов. Электродом называют совокупность двух (и более) контактирующих фаз с разной природой проводимости (электронной, ионной, дырочной и т.д.). При обозначении электрода участники электродной реакции перечисляют через запятую, фазы, на границе которых происходит скачок потенциала, отделяют вертикальной чертой, например: никелевый электрод (металлический никель, погруженный в раствор сульфата никеля) Ni2+|Ni или NiSO4|Ni. Иногда вертикальные линии внутри одного электрода опускают, например: окиснортутный электрод (металлическая ртуть, в контакте с оксидом, залита раствором щелочи) Hg, HgO, OH-.

В условной записи ГЭ справа располагают более положительный электрод, катод, на котором при необратимой работе ГЭ протекает реакция восстановления (+ē). Для ГЭ

- Zn|ZnCl2| |NiSO4|Ni + протекают реакции:

цинковый электрод никелевый электрод

на + катоде: Ni2+ + 2ē → Niº

на – аноде: Znº - 2ē → Zn2+

в ГЭ: Ni2+ +Znº → Niº + Zn2+

ЭДС ГЭ Е равна разности потенциалов φ на концах цепи

Е = φ+ - φ- = φкатода – φанода = φпр – φлев.

Измерить φ отдельного электрода не представляется возможным, поэтому относительный потенциал электрода приводят в справочнике как ЭДС ГЭ, составленного из данного электрода и другого, выбранного за начало отсчета, чаще стандартного водородного электрода. Стандартный электрод – электрод, активности участников реакции для которого равны единице.

1.2.Измерение эдс гэ.

Для расчета потенциала рабочего (индикаторного) электрода ЭДС ГЭ (Ех) измеряют в условиях, близких к равновесным, т.е. в условиях отсутствия тока в цепи. Это достигается использованием компенсационного метода (рис.1), при котором Ех компенсируется внешним источником Е при сопротивлении магазина сопротивлений Rх. Гальванометр Г показывает отсутствие тока. Переключателем К Ех сравнивают с ЭДС стандартного источника (например, элемента Вестона) Ест, для которого компенсация наблюдается при Rст.

Элемент Вестона.

Схема - Cd(Hg) | CdSO4 | Hg2SO4 | Hg +

12,5% нас.CdSO4·3/2H2O тв

Реакция Cd + Hg22+ ↔ 2Hg + Cd2+

ЭДС = 1,018В = 0,615 – (-0,403)

температурная зависимость Е = 1,018 – 4,06·10-5 (t - 20)

CdSO4 · 3/2H2O

Hg2SO4

Cd(Hg) Hg

– | | + токоподвод (Pt)

Из равенства токов , откуда Ехст· . Выполнявшийся ранее вручную компенсационный метод в современных приборах реализуется автоматически.

Равновесные условия (или близкие к ним) достигаются также при использовании потенциометров с высоким входным сопротивлением.

Е

R

Г

Ест

К

Ех

Рис.1. Компенсационная схема

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]