Лекція. Електрохімічні методи аналізу....
TRANSCRIPT
![Page 1: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/1.jpg)
ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ.
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРІЯ.КУЛОНОМЕТРІЯ.
.
ПЛАН
1. Класифікація вольамперометричних методів
аналізу
2. Полярографія. Методи визначення
3. Кулонометрія.
4. Види кулонометричного титрування
![Page 2: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/2.jpg)
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРІЯ
Вольтамперометрія – це група електрохімічних методів аналізу, в
основі яких покладений електроліз визначуваного компоненту з подальшим вивченням одержаної при цьому залежності сили струму від прикладеної до електродів напруги.
![Page 3: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/3.jpg)
Класифікація вольтамперометричних методів
аналізу
Вольтамперометричні методи аналізу
розділяються на два види:
полярографія;
полярографічне або амперометричне титрування.
![Page 4: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/4.jpg)
Полярографія Полярографія – це
вольтамперометричний метод аналізу, в якому як мікроелектрод використовується крапельний ртутний електрод.
Полярографію, як метод аналізу, запропонував в 1922 р. чеський
електрохімік Ян Гейровський.
В 1959 р. за це відкриття Ян Гейровский одержав Нобелівську премію.
![Page 5: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/5.jpg)
Застосування полярографії в
аналітичній хімії
Якісний аналіз
один з параметрів полярограми – потенціал напівхвилі (Е1/2) є тільки
функцією природи іона, що відновлюється або окиснюється на мікроелектроді. Тому ця величина використовується для його ідентифікації
![Page 6: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/6.jpg)
Типова вольтамперометрична
крива або полярограма
Е, В Евид.
1
Iгр
2
3
I, мкА
Е1/2
![Page 7: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/7.jpg)
Кількісний аналіз
Величина граничного дифузійного струму Iдиф (Iгр) є функцією концентрації іона, що відновлюється або окиснюється, на крапельному ртутному електроді. Цю залежність описують рівнянням Ільковича:
![Page 8: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/8.jpg)
Iдиф= К· n· D1/2· m2/3· τ1/6· с
де n – число електронів, що беруть
участь в реакції окиснення або
відновлення;
D – коефіцієнт дифузії, см2/с;
m – маса краплі ртуті (мг), що утворюється за 1 с;
τ – час життя краплі ртуті, с;
с – концентрація іона, моль/дм3
![Page 9: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/9.jpg)
Якщо полярографування проводять при однакових параметрах крапельного ртутного мікроелектрода, то всі вхідні величини в рівнянні Ільковича будуть сталими і воно буде мати вигляд:
Iдиф = К·с
![Page 10: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/10.jpg)
Метод градуювального графіка
Iдиф,
мкА
с, моль/дм3 сх
Ix
![Page 11: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/11.jpg)
Метод порівняння із
стандартними розчинами. Використовують при виконанні невеликих серій
аналізів
сх = сст.
де hх і hст – висоти хвиль на полярограмі
розчину, що аналізують і стандартного
розчину відповідно (мм);
сх і сст – концентрації розчину, що аналізують і стандартного розчину відповідно (моль/дм3).
ст
x
h
h
![Page 12: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/12.jpg)
Метод добавок
Використовують при аналізі розчинів, якісний склад яких точно невідомий.
Сутність методу:
1) знімають полярограму аналізованого розчину;
2) на ній визначають величину граничного дифузійного струму Iдиф , який пов’язаний з концентрацією сх аналіту рівнянням:
Iдиф = К·сх (1)
![Page 13: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/13.jpg)
3) До аналіту додають добавку – стандартний
розчин цього ж іона, сдоб;
4) Знімають полярограму розчину і на ній визначають величину граничного дифузійного струму Iдоб, який дорівнює:
Iдоб = К(сх + сдоб) (2)
5) Вирішуючи систему рівнянь (1,2) щодо сх,
одержимо:
дифдоб
диф
добxII
Icc
![Page 14: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/14.jpg)
Метод полярографії дозволяє в одній пробі виконати якісний і
кількісний аналіз з використанням
однієї полярограми.
Відносна похибка 2-3%.
Межа виявлення –
не менше 10-4 моль/дм3,
- при поєднанні з хроматографією - 10-9 моль/дм3.
![Page 15: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/15.jpg)
Кулонометрія
це електрохімічний метод аналізу,
заснований на вимірюванні кількості
електрики (кулонів), що витрачається на
електроокиснення або
електровідновлення аналізованої
речовини.
![Page 16: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/16.jpg)
Кількість речовини, що міститься в
пробі, розраховують за рівнянням:
nF
QMm
де:
m– маса аналізованої речовини в розчині, г;
М – молярна маса аналізованої речовини, г/моль;
Q – кількість електрики в кулонах, що витрачено
на окиснення або відновлення аналіту, Кл;
F – число Фарадея ( F=96500 Кл/моль);
n – число електронів що беруть участь в
електрохімічному процесі.
![Page 17: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/17.jpg)
Кількість електрики розраховують за
формулою:
де I – сила струму, А;
t – тривалість електролізу, с.
tIQ
![Page 18: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/18.jpg)
В кулонометрії розрізняють два
види аналізу:
пряма кулонометрія;
кулонометричне титрування
- із внутришньою і
- зовнішньою генерациєю титранту.
![Page 19: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/19.jpg)
Пряма кулонометрія
Метод кулонометрії, що ґрунтується
на безпосередньому окисненні або
відновленні досліджуваної
електрохімічно активної речовини на
робочому електроді за умов
відсутності побічних електрохімічних
реакцій.
![Page 20: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/20.jpg)
Кулонометричне
титрування
ґрунтується на електрохімічному отриманні (електрогенеруванні) титранту з наступною реакцією його з досліджуваною речовиною. Не потребує приготування стандартних розчинів. Індикацію кінцевої точки титрування проводять потенціометрично, амперометрично, спектрофотометрично тощо.
![Page 21: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/21.jpg)
Кулонометричне титрування з
внутрішньою генерацією титранту
Метод кулонометричного
титрування, в якому титрант
генерують безпосередньо в комірці
для титрування електролізом
спеціально підібраного розчину
![Page 22: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/22.jpg)
Кулонометричне титрування з
зовнішньою генерацією титранту
Метод кулонометричного
титрування, в якому титрант
генерують в окремій комірці, а потім
подають в комірку для титрування,
де він взаємодіє з досліджуваною
речовиною
![Page 23: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/23.jpg)
КРИВА КУЛОНОМЕТРИЧНОГО
ТИТРУВАННЯ
t1 – час, що витрачено на генерацію титранту, с;
t2 – час, що витрачено на електрохімічну реакцію титранту з аналізованою речовиною, с;
tте = t2 – t1
t0
Си
гн
ал
ін
ди
ка
то
ру
t2 t1 t
![Page 24: Лекція. Електрохімічні методи аналізу. Вольамперометрія. Кулонометрія](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102503/55c738a0bb61eb54598b479c/html5/thumbnails/24.jpg)
ЗАСТОСУВАННЯ
КУЛОНОМЕТРИЧНИХ МЕТОДІВ АНАЛІЗУ
Кулонометричні методи аналізу знаходять
широке застосування для аналізу практично всіх
лікарських препаратів органічної та неорганічної
природи. Особливістю цих методів аналізу є
визначення як малих, так і великих концентрацій
з високою точністю (0,05 – 0,1%).
Кулонометричне титрування має істотну
перевагу перед звичайним титруванням – його
застосування виключає необхідність
приготування і стандартизації титранту, робить
можливим застосування нестійких титрантів.