Инструментальные и хромато- графические методы анализа
ЭЛЕКТРОАНАЛИЗ
ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ХРОМАТОГРАФИЯ
1
Цель лекционного курса
•фундаментальная теоретическая подготовка, обеспечивающая получение системных знаний об основных физических законах и процессах, лежащих в основе современных физико- химических методов анализа;
•формирование соответствующего кругозора, позволяющего ориентироваться в применении изученных методов анализа для решения насущных практических задач (контроль технологических процессов и качества готовой продукции; мониторинг состояния окружающей
среды; медицинская биохимическая диагностика и др.). 2
Электрохимические методы анализа
• Классификация ЭХМА
Основные термины и понятия
-Электрохимическая ячейка;
-Электрод;
-Электрохимическая реакция;
-Электродная реакция;
-Двойной электрический слой;
-Межфазный потенциал;
-Внутренний потенциал фазы;
-Электродный потенциал;
-Уравнение Нернста;
-Схематическая запись электродов и гальванических ячеек;
-Правила знаков э.д.с. и электродных потенциалов;
3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭХМА
Методы анализа, в которых в качестве аналитического сигнала используются электрические параметры электрохимических ячеек, несущие информацию о природе и концентрации (или количестве)определяемых
веществ, входящих в состав этих ячеек, называются электрохимическими.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭХМА
Измеряемый
параметр
Э.д.с. ячейки
Сила тока как функ- ция напряжения на рабочем электроде (I=f(E))
Сила тока как функция объема титранта (I=f(VT))
Обозначение,
размерность
Е (мВ)
I(μA)
I(μA)
Условия измерения |
Название метода |
При нулевом токе (I=0) |
ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ |
E на рабочем электроде |
ВОЛЬТАМПЕРО- |
изменяется по заданной |
|
программе (Е=f(t)) |
МЕТРИЯ |
Напряжение на рабочем |
АМПЕРОМЕТРИ- |
электроде фиксировано |
|
и достаточно |
ЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ |
для обеспечения |
|
протекания процесса |
|
4
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭХМА
Измеряемый
параметр
Количество элект- ричества, прошед- шего через ячейку
Удельная электро- проводность раствора, содержащегося в ячейке*
Изменение массы рабочего электрода
Обозначение,
размерность
Q(Кл)
(См∙см-1) m(г)
Условия измерения |
Название метода |
Постоянство: |
КУЛОНОМЕТРИЯ |
а) разности потенциалов |
а) потенцио- |
(Е=const) |
статическая |
б) силы тока (I=const) |
б) гальвано- |
|
статическая |
Переменный ток с |
КОНДУКТОМЕТРИЯ |
частотой ≈1000 Гц |
Постоянное значение |
ЭЛЕКТРО- |
потенциала рабочего |
ГРАВИМЕТРИЯ |
электрода |
|
* Примечание: Реально измеряемым параметром является омическое сопротивление ячейки R; величина получается расчетным путем.
5
4
?
2
Э1 Э2
3
Kt+, An-, H2O
Двухэлектродная электрохимическая ячейка 1,2 – электроды, 3 – водный раствор электролита,
4 – измерительный прибор (милливольтметр) – в случае Г.Я., или внешний источник напряжения – в случае Э.Я. 6
Схематическое изображение движения зарядов в элементе Даниэля-Якоби
(1) (2)
(3) |
7 |
|
Схематическое изображение движения зарядов в элементе Даниэля-Якоби
8
Примеры электродных реакций
|
2 |
|
(1) |
Zn( металл) Zn( раствор) e ( металл) |
|||
H |
|
е |
|
H |
( Pt ) |
|
(2) |
|||
( р р) |
|
( Pt ) |
|
|
|
|
||||
AgCl |
е |
|
Ag |
( металл) |
Сl |
(3) |
||||
(осадок) |
|
( |
металл) |
|
|
( раствор) |
|
|||
3 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Fe( р р) е( Pt ) |
Fe( р р) |
(4) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kt( раствор) Kt(ионообмен.мембрана) |
(5) |
|||||||||
An |
|
|
An |
|
|
|
(6) |
|||
( раствор) |
|
(ионообмен.мембрана) |
9 |
|||||||
Схема возникновения межфазного потенциала
Zn |
Металл (цинк) |
|
|
Zn2+ |
Раствор (ZnSO4 ) |
|
|
|
Катионообменная мембрана |
Kt |
Kt R |
Kt Раствор |
Kt An |
Катион гидрофильный
Металл (медь)
Cu
Cu2+ Раствор (CuSO4 )
|
|
Анионообменная мембрана |
|
An |
|
An R |
|
|
|
|
|
An |
Раствор |
Kt An |
|
|
|
Анион |
гидрофобный |
10