Потенциометрия

Скачать

Основные электрохимические методы анализа. Общая характеристика потенциометрического анализа. Виды потенциометрического метода анализа. Применение гальванического элемента, включающего два электрода. Порядок измерения потенциала индикаторного электрода.

Размер: 595,1 K
Тип: курсовая работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Потенциометрия прямая и косвенная (потенциометрическое титрование)
Метод анализа (потенциометрия), основанный на определении электродного потенциала и нахождении зависимости между его величиной и активностью потенциа...

Потенциометрия в медицинской практике
Понятие и особенности применения потенциометрии как методов исследования систем основанных на измерении электродвижущих сил, составленных из соответст...

Потенциометрический метод анализа в химии
Общая характеристика потенциометрического анализа. Индикаторные электроды (электронообменные и ионоселективные). Виды потенциометрического метода анал...

Электрохимические методы анализа
Общие понятия, условия проведения и классификация электрохимических методов анализа. Потенциометрический анализ (потенциометрия). Амперометрическое ти...

Потенциометрия в медицинской практике
Сущность и задачи потенциометрии. Характеристика диагностических методов исследований, применяемых в кардиологии. Сущность методов потенциометрическог...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра химической технологии неметаллических материалов

и физической химии

Курсовая работа

по дисциплине Аналитическая химия и ФХМА

на тему: Потенциометрия

Содержание

  • Введение
  • 1. Индикаторные электроды
  • Ионоселективные электроды
  • Газовые электроды
  • 2. Электроды сравнения
  • 3. Виды потенциометрического метода анализа
  • 4. Прямая потенциометрия
  • рН-метрия
  • Ионометрия
  • Метод градуировочного графика
  • Метод добавок
  • Метод двойной стандартной добавки
  • Редоксометрия
  • 5. Потенциометрическое титрование
  • Комплексонометрическое титрование
  • Титрование по методу осаждения
  • Окислительно-восстановительное титрование
  • 6. Измерение ЭДС электрохимических цепей
  • 7. Определение нитрата в техническом образце
  • Выполнение работы
  • Заключение
  • Библиографический список

Введение

Электрохимические методы анализа - это совокупность методов качественного и количественного анализа, основанных на использовании электрохимических процессов, происходящих в электролитической ячейке (гальваническом элементе). Электролитическая ячейка представляет собой систему, состоящую из электродов и электролитов, контактирующих между собой. На границе раздела фаз может происходить электродная реакция между компонентами этих фаз, в результате которой электрический заряд переходит из одной фазы в другую, и на межфазной границе устанавливается потенциал. В отсутствии электрического тока (I=0) в замкнутой гальванической цепи на межфазной границе устанавливается равновесие и потенциал достигает равновесного значения. Если через ячейку проходит электрический ток (I?0), на межфазной границе равновесие не достигается и в результате электродного процесса электроны переходят из электрода в раствор (или положительный заряд в обратном направлении).

Электрохимические методы анализа основаны на использовании зависимости электрических параметров от концентрации, природы и структуры вещества, участвующего в электродной реакции или в электрохимическом процессе переноса зарядов между электродами. Согласно рекомендациям ИЮПАК * принята следующая классификация этих методов:

1. Классификация, учитывающая природу источника электрической энергии в системе. Различают две группы методов:

1.1. Методы без наложения внешнего потенциала. Здесь источник электрической энергии - сама электрохимическая система (гальванический элемент). К таким методам относятся потенциометрические методы.

1.2. Методы с наложением внешнего потенциала. К ним относятся: кондуктометрия, вольтамперометрия, кулонометрия, электрогравиметрия.

2. Классификация по способу применения:

2.1. Прямые методы. Измеряют аналитический сигнал как функцию концентрации раствора и по показаниям прибора находят содержание вещества в растворе (прямая потенциометрия, прямая кондуктометрия и т.д.).

2.2. Косвенные методы - это методы титрования, в которых окончание титрования фиксируют на основании измерения электрических параметров системы (кондуктометрическое, амперометрическое титрование и т.д.).

Электрические параметры (сила тока, напряжение, сопротивление) могут служить аналитическими сигналами, если они измерены с достаточной точностью. Электрохимические методы анализа используют либо для прямых измерений, основанных на зависимости "аналитический сигнал-состав", либо для индикации конечной точки титрования в титриметрии. Электрохимические методы анализа позволяют определять концентрацию вещества в широком интервале (1ч10-9 моль/л) с достаточной точностью и воспроизводимостью, могут быть легко автоматизированы и использованы в автоматических производственных циклах.

Развитию и усовершенствованию электрохимических методов анализа способствовали успехи в области электрохимии и приборостроении. Различия между электрохимическими методами анализа в основном обусловлены природой электродов и измерительными приборами.

Подробнее остановимся на потенциометрическом методе анализа.

Общая характеристика потенциометрического анализа:

Потенциометрические методы анализа известны с 90-х гг. XIX в., однако признан как аналитический метод анализа только в 20-х гг. XX в.

Данный метод, основанный на измерении электродвижущих сил (ЭДС) обратимых гальванических элементов, используют для определения содержания веществ в растворе и измерения различных физико-химических величин.

В потенциометрии обычно применяют гальванический элемент, включающий два электрода, которые могут быть погружены в один и тот же раствор (элемент без переноса) или в два различных по составу раствора, имеющих между собой жидкостной контакт (цепь с переносом).

Первый электрод - это электрод, потенциал которого зависит от активности (концентрации) определяемых ионов в растворе, называется индикаторным.

Для измерения потенциала индикаторного электрода в раствор погружают второй электрод, потенциал которого не зависит от концентрации определяемых ионов. Такой электрод называется электродом сравнения. Величину ЭДС можно рассчитать по разности потенциалов этих электродов.

Зависимость величины электродного потенциала (ЭП) от активности ионов в растворе выражается уравнением Нернста:

, (1)

где Е0 - стандартный электродный потенциал; R - универсальная газовая постоянная (R = 8.314 Дж/моль•К); Т - абсолютная температура; n - число электронов (з), участвующих в реакции; c - концентрация, моль/дм3; f - коэффициент активности.

Так как в потенциометрии используются разбавленные растворы, где f=1, то активность (а) заменяют на концентрацию (с). Если перейти от ln к lg, то при T = 298K (25°С) уравнение (1.1) запишется

. (2)

потенциометрия индикаторный электрод потенциал

1. Индикаторные электроды

В потенциометрическом методе анализа используют обратимые электроды. Токи обмена для обратимых электродов достигают несколько десятков и сотен мА/см2. Потенциал у таких электродов зависит от активности компонентов электродной реакции в соответствии с термодинамическими уравнениями. На обратимых электродах быстро устанавливается равновесие, и скачки потенциалов остаются неизменными во времени. При прохождении электрического тока скачки потенциалов не должны значительно изменяться; а после выключения тока быстро должно устанавливаться равновесие. Электроды, не удовлетворяющие этим требованиям, называются необратимыми.

В потенциометрии применяют два основных класса индикаторных электродов:

1. Электроды, на межфазных границах которых протекают реакции с участием электронов, так называемые электроннообменные (окислительно-восстановительные, электроды первого и второго рода);

2. Электроды, на межфазных границах которых протекают ионообменные реакции. Такие электроды называют мембранными, или ионообменными, их называют также ионоселективными.

Электронообменные электроды

1. Редокс-электроды состоят из электрохимически инертного проводника (платины, графита и т.д.), погруженного в раствор, в котором находятся окисленная и восстановленная формы потенциалопределяющего вещества. Такой инертный проводник способствует передаче электронов от восстановителя к окислителю через внешнюю цепь. Примерами таких электродов могут служить редокс-электроды с ионами в различных степенях окисления: (Pt) Sn4+, Sn2+, (Pt) Fe3+, Fe2+.

Уравнение Нернста при 298 К

, (1.1)

2. Электроды первого рода - электроды, находящиеся в равновесии с катионами, одноименными с металлом, и обратимые по отношению к ним. Простейший электронообменный электрод - металлическая пластинка, погруженная в раствор или расплав электролита Zn/Zn2+; Cu/Cu2+ и т.д.

Уравнение Нернста для электрода первого рода при 298 К

, (1.2)

3. Электроды второго рода представляют собой металлические электроды, покрытые слоем труднорастворимой соли того же металла. При погружении в раствор соли одноименного аниона его потенциал будет определяться активностью иона в растворе.

3.1. Хлорсеребряный электрод (ХСЭ) Ag, AgCl|Cl - представляет собой серебряный проводник, покрытый твердым AgCl, который погружен в насыщенный раствор KCl.

Серебро электрохимически взаимодействует со своим ионом:

Ag+ + e - = Ag.

Уравнение Нернста для этого процесса:

, (1.3...