 |
Тема: Равновесные и неравновесные электродные процессы. Электродные потенциалы и ЭДС. Потенциометрия.
|
|
|
|
2. Цель: Потенциометрией называют совокупность физико - химических методов исследования, в основе которых лежит измерение электродвижущей силы цепей, составленных из индикаторного электрода и электрода сравнения. Так как потенциал индикаторного электрода зависит от активности исследуемого иона в растворе измерение ЭДС позволяет определить количество ионов. Различают прямые и косвенные потенциометрические методы. В прямых потенциометрических методах источником информации для определения активности или концентрации ионов являются числовые значения потенциала индикаторного электрода. В косвенных потенциометрических методах чаще всего потенциометрические измерения используют для определения точки эквивалентности в титриметрическом анализе, (потенциометрическое титрование).
Потенциометрическое титрование имеет ряд преимуществ: возможность титрования мутных и окрашенных биологических жидкостей, легкость автоматизации анализа.
3. Тезисы лекции:
Электродные процессы – окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах. Их можно разделить на две основные группы:
1 – равновесные электродные процессы, образование скачка потенциалов на границе раздела твердых и жидких фаз (возниконвение электрического тока в гальванических элементах).
2 – неравновесные электродные процессы; протекание химической реакции при пропускании постоянного электрического тока через раствор электролита (электролиз).
Электродный потенциал- разность (скачок) потенциалов, образующегося на границе раздела металл - раствор. Его вычисляют уравнением Нернста:
RT
φ Ме+n/Ме = φ0 Ме+n/Ме + ― ln [Me+n]
nF
Электродный потенциал (φ) зависит от природы металла, концентрации раствора.
|
|
|
В уравнении φ0Ме+n/Ме – стандартный электродный потенциал, показывает электродный потенциал металла, опущенного в раствор собственной соли, с концентрацией 1моль/л.
• R=8,31Дж/моль*К, Т=298К, n – степень окисления металла, [Me+n]- концентрация ионов металла. F-число Фарадея, 96500 Кл/моль. Если подставить числовые значения в уравнение:
0,059
φМе+n/Ме = φ0Ме+n/Ме + ------- ln [Me+n]
n
Электродом называют электронопроводящую фазу (металл или полупроводник), контактирующую с ионным проводником (электролитом).
Классификация электродов:
1) электроды первого рода; обратимые относительно катионов (металлические электроды); металлоидные, обратимые относительно анионов (селеновый); газовые электроды (водородный); 2) электроды второго рода, обратимые относительно анионов (хлорсеребряный и каломельный); 3) оксилительно-восстановительные (редокс-) электроды (хингидронный); 4). Ионообменные электроды (стеклянный).
Гальваническим элементом называют прибор, в котором получают электрический ток в резуль-тате прохождения химических реакций на элек-тродах. Иначе, в гальванических элементах химическая энергия превращается в электри-ческую энергию.
Важнейшей характеристикой гальванических элементов является ее электродвижущая сила (Е), она равна разности электродных потенциалов двух полуэлементов:
Е = φк - φа
Простейший гальванический элемент - элемент Даниэля-Якоби. Он состоит из цинкового и медного электродов. Цинковая пластинка опущена в раствор ZnSO4, а медная- в раствор CuSO4, т.е. каждый металл опущен в раствор собственной соли. На электродах идут следующие реакции:
Zn - 2е - ↔ Zn2+
Cu2+ +2е – ↔ Cu +2е –
Схема гальванического элемента:
(-) Zn / ZnSO4 / KCl / CuSO4 /Cu (+)
Потенциометрия –один из методов физико-химического исследования растворов, на основе данного метода лежит измерение электродвижущей силы гальванического элмента, построенного из индикаторного электрода и электрода сравнения.
|
|
|
Потенциал индикаторного электрода зависит от активности (концентрации) исследуемого иона в растворе, поэтому путем измерения электродвижущей силы гальванического элмента, мы можем найти количество данного иона, т.е. концентрацию, в раствроре..
Потенциометрическое титрованиением назвают метод определения концентрации растворенного вещества по кривым потенциометрического титрования.
Обычно широкое распространение получил метод кислотно-основного потенциометрического титрования. Этот метод используется для определения кислотно-основного равновесия в биологических жидкостях, при определении состава и кислотности почв, для нахождения содержания барбитуратов, фенолов, алкалоидов в фармацевтическом анализе.
В качестве индикаторных электродов используются стеклянный и хингидронный электроды, а электродами сравнения служат каломельные или хлорсеребряные электроды.
4. Иллюстративный материал:
Представлен в виде презентации в мультимедиа.
Литература:
Основная:
1. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия, М., ВШ., 1990г. стр 160-218.
2.Равич - Шербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия, М., 2001г. стр 59-77.
3.Кюрре Д.Г., Крылова Л.В., Музыкантов B.C. Физическая химия, М., ВШ., 1990г. стр 290-300.
Дополнительная:
1.Стормберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия, М., ВШ., 1988г. стр 248-282.
6. Контрольные вопросы:
1. Что называют электродвижущей силой элемента?
2. Охарактеризуйте электроды стеклянный, водородный, хингидронный,
хлорсеребряный коломельный. Какие и у них преимущество и недостатки?
3. Какие физико- химические величины можно определять методом ЭДС?
4. Охарактеризуйте кислотно - основное, осадительное и окислительно -восстановительное потенциометрическое титрование?
5. Чем отличаются свойства неравновесных электрохимических систем от соответствующих систем при равновесии?
6. Дайте определение электрохимическому эквиваленту и законом Фарадея?
7. Что такое выход по току?
8. Что такое электролиз и напряжение разложения?
9. Объясните суть полярографии.
10. В чем заключается принцип амперометрического титрования?
IІ Кредит
Лекция № 1
|
|
|
