घर उर्वरक तरल पदार्थ की संरचना की निगरानी के लिए विद्युत रासायनिक तरीके। विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का संक्षिप्त विवरण। अन्य विद्युत रासायनिक घटनाएँ और विधियाँ

तरल पदार्थ की संरचना की निगरानी के लिए विद्युत रासायनिक तरीके। विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का संक्षिप्त विवरण। अन्य विद्युत रासायनिक घटनाएँ और विधियाँ

कोर्स वर्क

«विद्युत रासायनिक तरीके

अनुसंधान"



परिचय

1. विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों की सैद्धांतिक नींव

1.1 विधि का इतिहास

1.2 विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का विवरण

1.3 पोटेंशियोमेट्री

1.4 कंडक्टोमेट्री

1.5 कूलोमेट्री

1.6 वोल्टामेट्री

1.7 इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री

2. विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का प्रायोगिक भाग

2.1 कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा एसिड की एकाग्रता का निर्धारण

2.2 पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन

2.3 इलेक्ट्रोलिसिस

2.4 इलेक्ट्रोड क्षमता का निर्धारण

2.5 गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का निर्धारण

निष्कर्ष

ग्रन्थसूची


परिचय


आधुनिक दुनिया में, हमारे जीवन के सभी क्षेत्रों पर वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति का प्रभाव तेजी से देखा जा रहा है। इस संबंध में, विश्लेषण के अधिक सटीक और तेज़ तरीकों की आवश्यकता है। इलेक्ट्रोकेमिकल रिसर्च मेथड्स (ECMI) इन आवश्यकताओं को सबसे मजबूती से पूरा करते हैं। वे पदार्थों के अध्ययन के लिए मुख्य भौतिक-रासायनिक विधियाँ हैं।

ईसीएमआई इलेक्ट्रोड या इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस पर होने वाली प्रक्रियाओं पर आधारित होते हैं। वे सबसे पुराने भौतिक और रासायनिक अनुसंधान विधियों में से एक हैं (कुछ का वर्णन 19वीं शताब्दी के अंत में किया गया था)। उनका लाभ उच्च सटीकता और तुलनात्मक सादगी है। उच्च सटीकता EMHI में उपयोग किए जाने वाले बहुत सटीक कानूनों द्वारा निर्धारित की जाती है, उदाहरण के लिए, फैराडे का नियम। एक बड़ी सुविधा यह है कि ईसीएमआई विद्युत प्रभावों का उपयोग करता है, और तथ्य यह है कि इस प्रभाव (प्रतिक्रिया) का परिणाम विद्युत संकेत के रूप में भी प्राप्त होता है। यह गिनती की उच्च गति और सटीकता प्रदान करता है, स्वचालन के लिए व्यापक संभावनाएं खोलता है। ईसीएमआई को अच्छी संवेदनशीलता और चयनात्मकता से अलग किया जाता है, कुछ मामलों में उन्हें सूक्ष्मविश्लेषण के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, क्योंकि कभी-कभी 1 मिलीलीटर से कम समाधान विश्लेषण के लिए पर्याप्त होता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण अपेक्षाकृत सस्ते, आसानी से उपलब्ध और उपयोग में आसान हैं। इसलिए, इन विधियों का व्यापक रूप से न केवल विशेष प्रयोगशालाओं में बल्कि कई उद्योगों में भी उपयोग किया जाता है।

कार्य का उद्देश्य: किसी पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए विद्युत रासायनिक विधियों का अध्ययन।

इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित कार्यों को हल करना आवश्यक था:

विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों, उनके वर्गीकरण और सार पर विचार करें;

पोटेंशियोमेट्रिक और कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन का अध्ययन करने के लिए, एक गैल्वेनिक सेल के इलेक्ट्रोड क्षमता और इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) के निर्धारण के साथ-साथ अभ्यास में इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया।

अध्ययन का उद्देश्य पदार्थ के गुणों और संरचना के विश्लेषण में विद्युत रासायनिक विधियों का अनुप्रयोग।

अध्ययन का विषय: इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं के तंत्र, पोटेंशियोमेट्री, कंडक्टोमेट्री, कूलोमेट्री, वोल्टामेट्री, इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री।

विद्युत रासायनिक अनुमापन बिजली उत्पन्न करनेवाली


1.विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों की सैद्धांतिक नींव


1 विधि की उत्पत्ति का इतिहास


विद्युत प्रवाह के एक स्थायी पर्याप्त शक्तिशाली स्रोत के निर्माण के बाद ही व्यवस्थित विद्युत रासायनिक अध्ययन संभव हुआ। ऐसा स्रोत XVIII-XIX सदियों के मोड़ पर दिखाई दिया। एल गलवानी और ए वोल्टा के काम के परिणामस्वरूप। एक मेंढक के शारीरिक कार्यों का अध्ययन करते समय, गलवानी ने गलती से दो अलग-अलग धातुओं और तैयार मेंढक के पैर की मांसपेशियों से मिलकर एक इलेक्ट्रोकेमिकल सर्किट बनाया। जब पैर, एक तांबे के धारक के साथ तय किया गया था, एक लोहे के तार से छुआ गया था, जो धारक से भी जुड़ा था, तो पेशी सिकुड़ गई। विद्युत निर्वहन की क्रिया के तहत समान संकुचन हुआ। गैलवानी ने इस घटना को "पशु बिजली" के अस्तित्व से समझाया। इन प्रयोगों की एक अलग व्याख्या वोल्टा द्वारा दी गई, जिन्होंने माना कि बिजली दो धातुओं के संपर्क के बिंदु पर उत्पन्न होती है, और मेंढक की मांसपेशियों का संकुचन इसके माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने का परिणाम है। जब एक स्पंजी सामग्री (कपड़ा या कागज) को खारे पानी से भिगोकर दो धातु डिस्क, उदाहरण के लिए, जस्ता और तांबे के बीच रखा गया था, और सर्किट बंद हो गया था, तो एक करंट भी उत्पन्न हुआ था। लगातार 15-20 ऐसे "तत्वों" को जोड़कर, 1800 में वोल्टा ने वर्तमान का पहला रासायनिक स्रोत बनाया - "वोल्ट कॉलम"।

रासायनिक प्रणालियों पर बिजली के प्रभाव ने कई वैज्ञानिकों को तुरंत दिलचस्पी दिखाई। पहले से ही 1800 में, डब्ल्यू निकोलसन और ए। कार्लाइल ने बताया कि पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित हो जाता है जब एक "वोल्टाइक कॉलम" से जुड़े प्लैटिनम और सोने के तारों का उपयोग करके एक विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है। शुरुआती इलेक्ट्रोकेमिकल अध्ययनों में सबसे महत्वपूर्ण अंग्रेजी रसायनज्ञ एच। डेवी का काम था। 1807 में, उन्होंने थोड़ा नम ठोस पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के माध्यम से करंट प्रवाहित करके तत्व पोटेशियम को अलग कर दिया। 100 गैल्वेनिक सेलों की एक बैटरी ने वोल्टेज स्रोत के रूप में कार्य किया। धात्विक सोडियम इसी तरह से प्राप्त किया गया था। बाद में, डेवी, इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एक पारा इलेक्ट्रोड, पृथक मैग्नीशियम, कैल्शियम, स्ट्रोंटियम और बेरियम का उपयोग करते हुए।

डेवी के सहायक एम. फैराडे ने एक इलेक्ट्रोड/समाधान इंटरफ़ेस के माध्यम से बहने वाली बिजली की मात्रा (वर्तमान ताकत और समय का उत्पाद) और इसके कारण होने वाले रासायनिक परिवर्तनों के बीच संबंधों की जांच की। इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में जारी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की मात्रा से बिजली की मात्रा को मापने के लिए एक उपकरण बनाया गया था (जिसे अब गैस कूलोमीटर के रूप में जाना जाता है) और यह दिखाया गया (1833) कि बिजली की एक निश्चित मात्रा प्राप्त करने के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा पदार्थ इलेक्ट्रोड के आकार, उनके बीच की दूरी और सेल को खिलाने वाली बैटरी में प्लेटों की संख्या पर निर्भर नहीं करता है। इसके अलावा, फैराडे ने पाया कि इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान निकलने वाले पदार्थ की मात्रा सीधे उसके रासायनिक समकक्ष और इलेक्ट्रोलाइट से गुजरने वाली बिजली की मात्रा के समानुपाती होती है। इन दो मौलिक प्रावधानों को फैराडे के नियम कहा जाता है। अपने मित्र डब्ल्यू व्हीवेल के साथ, शास्त्रीय भाषाशास्त्र के विशेषज्ञ, फैराडे ने इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में एक नई शब्दावली भी विकसित की। उन्होंने समाधान इलेक्ट्रोड में डूबे हुए कंडक्टरों को बुलाया (पहले उन्हें ध्रुव कहा जाता था); "इलेक्ट्रोलिसिस" (वर्तमान के पारित होने से जुड़े रासायनिक परिवर्तन), "इलेक्ट्रोलाइट" (विद्युत रासायनिक कोशिकाओं में प्रवाहकीय तरल), "एनोड" (इलेक्ट्रोड जिस पर ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया होती है) और "कैथोड" (इलेक्ट्रोड जिस पर कमी प्रतिक्रिया होती है)। उन्होंने तरल आयनों (ग्रीक "वांडरर", "वांडरर" से) में चार्ज वाहक कहा, और एनोड (पॉजिटिव इलेक्ट्रोड) की ओर बढ़ने वाले आयनों को "आयन" कहा जाता था, और कैथोड की ओर - "उद्धरण"। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन पर फैराडे के शोध से विद्युत जनरेटर का निर्माण हुआ, जिससे औद्योगिक पैमाने पर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं को अंजाम देना संभव हो गया।

फैराडे ने उनमें आयनों की उपस्थिति से विद्युत प्रवाह को पारित करने के लिए समाधान की क्षमता की व्याख्या की, हालांकि, वह स्वयं और अन्य वैज्ञानिक, जैसे कि आई। गिटोर्फ और एफ। 1884 में, एस अरहेनियस ने सुझाव दिया कि वास्तव में आयन पानी में नमक को घोलकर बनते हैं। एस. अरहेनियस, जे. वांट हॉफ और डब्ल्यू. ओस्टवाल्ड के कार्य इलेक्ट्रोलाइट्स के सिद्धांत के विकास और समाधानों के भौतिक-रासायनिक गुणों और उनके ऊष्मप्रवैगिकी के बारे में विचारों के विकास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर थे। आयनिक चालकता और समाधान में संतुलन पर सिद्धांत और प्रायोगिक डेटा के बीच समझौता पी. डेबी और ई. हुकेल द्वारा 1923 में आयनों के बीच लंबी दूरी के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन को ध्यान में रखने के बाद और अधिक पूर्ण हो गया।

समाधान और धातु के बीच संभावित अंतर के कारणों का पता लगाने का पहला प्रयास 1879 में जी. हेल्महोल्ट्ज द्वारा किया गया था, जिन्होंने दिखाया कि यह संभावित अंतर एक दोहरी विद्युत परत के कारण होता है, जिसका सकारात्मक पक्ष धातु पर होता है। नकारात्मक पक्ष तरल में है। इस प्रकार, जी। हेल्महोल्ट्ज़ ने दोहरी परत को एक सपाट संधारित्र माना। दोहरी परत का यह मॉडल लंबे समय तक विद्युत रसायनज्ञों की दृष्टि से ओझल रहा। धातु-समाधान सीमा पर माइक्रोवर्ल्ड, जहां विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं, अभी भी अपने समय की "प्रतीक्षा" कर रहा था।

1910 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जे। गौई और 1913 में अंग्रेजी इलेक्ट्रोकेमिस्ट डी। चैपमैन ने दिखाया कि इलेक्ट्रोलाइट आयन एक ही विमान में स्थित नहीं हैं (जैसा कि जी। हेल्महोल्ट्ज़ ने कल्पना की थी), लेकिन एक निश्चित "फैलाना" क्षेत्र बनाते हैं (जैसा कि वे दूर जाते हैं) सतह धातु, आयनों की सांद्रता धीरे-धीरे बदलती है)। गौई-चैपमैन डबल लेयर स्ट्रक्चर थ्योरी को जर्मन वैज्ञानिक ओ स्टर्न ने और विकसित किया था। 1924 में, उन्होंने विद्युत दोहरी परत की संरचना का वर्णन करते समय आयनों के आकार और आयनों और द्विध्रुवीय विलायक अणुओं के सोखने के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए प्रस्तावित किया। नए अनुसंधान विधियों का उपयोग करके दोहरी परत के अंतर समाई के अध्ययन ने सोवियत वैज्ञानिक, शिक्षाविद ए.एन. 1934-1935 में फ्रुम्किन। और अमेरिकी वैज्ञानिक डी. ग्राहम ने 1941 में गौई-चैपमैन-स्टर्न सिद्धांत की प्रयोज्यता की सीमा स्थापित करने के लिए। एक। फ्रुमकिन ने सुझाव दिया कि सिद्धांत और प्रायोगिक डेटा के बीच विसंगति दोहरी परत में आवेश वितरण की असतत प्रकृति के कारण है। 1935 में पहली बार व्यक्त किए गए इस विचार को 1940 और 1950 के दशक में और विकसित किया गया था।

इलेक्ट्रोकेमिकल थर्मोडायनामिक्स और विशेष रूप से एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में विद्युत क्षमता (वोल्टेज) की प्रकृति की व्याख्या और विद्युत, रासायनिक और तापीय ऊर्जा के बीच संतुलन जे. गिब्स और डब्ल्यू. नर्नस्ट द्वारा किया गया था। यू. टैफेल (1905), जे. बटलर (1924), एम. वोल्मर (1930), ए.एन. फ्रुम्किन (1930-1933)।


2 विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का विवरण


एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल, जो इलेक्ट्रोलाइट समाधान वाला एक पोत है, जिसमें कम से कम दो इलेक्ट्रोड डूबे हुए हैं, ईसीएम के लिए एक उपकरण के रूप में कार्य करता है। हल की जा रही समस्या के आधार पर, पोत का आकार और सामग्री, इलेक्ट्रोड की संख्या और प्रकृति, समाधान, विश्लेषण की स्थिति (लागू वोल्टेज (वर्तमान) और रिकॉर्ड किए गए विश्लेषणात्मक संकेत, तापमान, मिश्रण, एक अक्रिय गैस के साथ शुद्धिकरण, आदि) अलग हो सकता है। निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ को सेल भरने वाले इलेक्ट्रोलाइट की संरचना में और एक इलेक्ट्रोड की संरचना में दोनों में शामिल किया जा सकता है। यदि रेडॉक्स प्रतिक्रिया सेल के इलेक्ट्रोड पर सहज रूप से आगे बढ़ती है, यानी बाहरी स्रोत से वोल्टेज के आवेदन के बिना, लेकिन केवल इसके इलेक्ट्रोड के संभावित अंतर (ईएमएफ) के कारण, ऐसे सेल को गैल्वेनिक सेल कहा जाता है। यदि आवश्यक हो, तो सेल को बाहरी वोल्टेज स्रोत से जोड़ा जा सकता है। इस मामले में, पर्याप्त वोल्टेज लगाने से, रेडॉक्स प्रतिक्रिया की दिशा और गैल्वेनिक सेल में होने वाली धारा के विपरीत धारा को बदलना संभव है। बाहरी वोल्टेज स्रोत की कार्रवाई के तहत इलेक्ट्रोड पर होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया को इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है, और इलेक्ट्रोकेमिकल सेल, जो रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा का उपभोक्ता होता है, को इलेक्ट्रोलाइटिक सेल कहा जाता है।

ईसीएमआई में बांटा गया है:

) कंडक्टोमेट्री - परीक्षण समाधान की विद्युत चालकता का माप;

) पोटेंशियोमेट्री - सूचक इलेक्ट्रोड की वर्तमान रहित संतुलन क्षमता का माप, जिसके लिए परीक्षण पदार्थ पोटेंशियोनिर्धारण है;

) कूलोमेट्री - अध्ययन के तहत पदार्थ के पूर्ण परिवर्तन (ऑक्सीकरण या कमी) के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा का माप;

) वोल्टामेट्री - परीक्षण पदार्थ को शामिल करने वाली प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रोड की स्थिर या गैर-स्थिर ध्रुवीकरण विशेषताओं का माप;

) इलेक्ट्रोग्रेविमेट्री - इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान किसी घोल से निकलने वाले पदार्थ के द्रव्यमान का माप।

ईसीएमआई को इलेक्ट्रोलिसिस के उपयोग के अनुसार उप-विभाजित किया जा सकता है। कूलोमेट्री, वोल्टामेट्री और इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री इलेक्ट्रोलिसिस के सिद्धांतों पर आधारित हैं; कंडक्टोमेट्री और पोटेंशियोमेट्री में इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग नहीं किया जाता है।

प्रत्यक्ष रासायनिक विश्लेषण के लिए ईसीएमआई का स्वतंत्र महत्व है, लेकिन विश्लेषण के अन्य तरीकों में सहायक के रूप में इसका उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अनुमापन के अंत को पंजीकृत करने के लिए अनुमापन में इसका उपयोग रासायनिक रंग बदलने वाले संकेतक की मदद से नहीं किया जा सकता है, बल्कि वर्तमान की विद्युत चालकता आदि की क्षमता को बदलकर किया जा सकता है।

आइए अधिक विस्तार से विद्युत रासायनिक अध्ययन में होने वाली प्रक्रियाओं पर विचार करें।

इलेक्ट्रोड एक प्रणाली है, सबसे सरल मामले में, जिसमें दो चरण होते हैं, जिनमें से ठोस में इलेक्ट्रॉनिक होता है, और दूसरा - तरल - आयनिक चालकता। इलेक्ट्रॉनिक चालकता के साथ ठोस चरण को पहली तरह का चालक माना जाता है, और आयनिक चालकता के साथ तरल चरण को दूसरी तरह का माना जाता है। जब ये दोनों कंडक्टर संपर्क में आते हैं, तो एक इलेक्ट्रिक डबल लेयर (DEL) बनती है। इसका परिणाम ठोस और तरल चरणों के बीच आयनों के आदान-प्रदान से हो सकता है, या ठोस चरण की सतह पर धनायनों या आयनों के विशिष्ट सोखना से हो सकता है जब इसे पानी या घोल में डुबोया जाता है।

डीईएस गठन के आयनिक तंत्र के साथ, उदाहरण के लिए, जब धातु की सतह (ठोस चरण) पर परमाणुओं की रासायनिक क्षमता समाधान में आयनों की रासायनिक क्षमता से अधिक होती है, तो धातु की सतह से परमाणु गुजरेंगे धनायन के रूप में समाधान: मैं ? मैं जेड + + ज़ी -. इस मामले में जारी किए गए इलेक्ट्रॉन ठोस चरण की सतह को नकारात्मक रूप से चार्ज करते हैं और इसके कारण सतह के समाधान के सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों को आकर्षित करते हैं। नतीजतन, चरण सीमा पर दो विपरीत आवेशित परतें बनती हैं, जो कि एक प्रकार के संधारित्र की प्लेटें हैं। आवेशित कणों के एक चरण से दूसरे चरण में आगे संक्रमण के लिए, उन्हें इस संधारित्र की प्लेटों के बीच संभावित अंतर के बराबर कार्य करने की आवश्यकता होती है। यदि ठोस चरण की सतह पर परमाणुओं की रासायनिक क्षमता समाधान में आयनों की रासायनिक क्षमता से कम है, तो समाधान से धनायन ठोस चरण की सतह पर जाते हैं, इसे सकारात्मक रूप से चार्ज करते हैं: Me जेड + + ज़ी - ? मैं। पहले और दूसरे दोनों मामलों में, ये प्रक्रियाएँ अनिश्चित काल तक आगे नहीं बढ़ती हैं, लेकिन जब तक एक गतिशील संतुलन स्थापित नहीं हो जाता है, जिसे Me-ze प्रकार के एक प्रतिवर्ती रेडॉक्सी संक्रमण द्वारा दर्शाया जा सकता है। -? मैं जेड + या सामान्य स्थिति में Ox + I0 ? लाल जेड + .

जिन प्रक्रियाओं में इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रॉनों की वापसी या लगाव होता है उन्हें इलेक्ट्रोड प्रक्रिया कहा जाता है।

Nernst ने EDL की आंतरिक क्षमता और प्रतिवर्ती रेडॉक्सी संक्रमण में शामिल कणों की गतिविधियों (सांद्रता) के बीच अंतर से संबंधित एक सूत्र प्राप्त किया:



कहां ?(Me) ठोस चरण की आवेशित परत की क्षमता है;

?(समाधान) ठोस चरण से सटे समाधान परत की क्षमता है;

??0- मानक इलेक्ट्रोड क्षमता; - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक (8.31 जे/के मोल); - तापमान, के; - फैराडे संख्या (96 488 सी/मोल); रेडॉक्सी संक्रमण में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या है;

a (बैल) और a (रेड) रेडॉक्सी संक्रमण, mol/L में पदार्थ के ऑक्सीकृत (बैल) और कम (लाल) रूपों की गतिविधियां हैं।

व्यक्तिगत चरणों की आंतरिक क्षमता निर्धारित करें ?(मैं और ?(पी - पी), दुर्भाग्य से, प्रयोगात्मक रूप से असंभव है। तार के साथ समाधान को मापने वाले उपकरण से जोड़ने का कोई भी प्रयास एक नई धातु-समाधान चरण संपर्क सतह की उपस्थिति का कारण बनता है, अर्थात, एक नए इलेक्ट्रोड की उपस्थिति अपने स्वयं के संभावित अंतर के साथ होती है जो मापा को प्रभावित करती है।

हालांकि, अंतर को मापना संभव है ?(मैं)- ?(पी - पी) एक गैल्वेनिक सेल का उपयोग करना। एक गैल्वेनिक सेल दो अलग-अलग इलेक्ट्रोडों से बनी एक प्रणाली है, जो इसमें होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया की रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में अनायास परिवर्तित करने की क्षमता रखती है। गैल्वेनिक सेल बनाने वाले इलेक्ट्रोड को आधा सेल कहा जाता है। गैल्वेनिक सेल में होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया स्थानिक रूप से अलग होती है। ऑक्सीकरण अर्ध-प्रतिक्रिया एक अर्ध-सेल पर होती है जिसे एनोड (नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रोड) कहा जाता है, और कैथोड पर अर्ध-प्रतिक्रिया को कम करता है।

गैल्वेनिक सेल का इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) बीजगणितीय रूप से इसके घटक इलेक्ट्रोड की आंतरिक क्षमता में अंतर से बना होता है। इसलिए, यदि हम एक आधे तत्व के रूप में आंतरिक संभावित अंतर के ज्ञात मूल्य के साथ एक इलेक्ट्रोड लेते हैं ?(मैं)- ?(समाधान), तो अध्ययन के तहत इलेक्ट्रोड के आवश्यक संभावित अंतर की गणना करने के लिए EMF के मापा मूल्य का उपयोग किया जा सकता है।

इस प्रयोजन के लिए, यह एक मानक (सामान्य) हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के लिए प्रथागत है (चित्र 1 देखें)। इसमें प्लेटिनम प्लेट या प्लेटिनम ब्लैक (ठीक प्लैटिनम) के साथ लेपित तार होते हैं जो एक एसिड समाधान सी = 1 मोल / एल में डूबे हुए होते हैं, हाइड्रोजन का दबाव 0.1 एमपीए (1 एटीएम) होता है। प्लैटिनम ब्लैक के उत्प्रेरक प्रभाव के तहत, इलेक्ट्रोड में एक प्रतिवर्ती रेडॉक्स संक्रमण होता है। नेर्नस्ट सूत्र के अनुसार हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए आंतरिक क्षमता में अंतर है:


चित्रा 1. एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड की योजना



चूँकि \u003d 1 mol / l, और p (H2 ) = 1 एटीएम, फिर


?(मैं)- ?(पी - पी) = ??0(2एच+ /एच 2).


इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) के निर्णय को पारंपरिक रूप से मूल्य माना जाता है ??0(2एच +/एच 2) = 0.00 वी। जाहिर है, इस मामले में, गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का मापा मूल्य, जिसमें हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड शामिल है, दूसरे इलेक्ट्रोड की आंतरिक क्षमता में अंतर के बराबर है। इस EMF को आमतौर पर इलेक्ट्रोड पोटेंशिअल या रेडॉक्सी पोटेंशिअल कहा जाता है और इसे E अक्षर से दर्शाया जाता है। आंतरिक पोटेंशिअल से रेडॉक्स पोटेंशिअल में संक्रमण Nernst सूत्र की प्रकृति को नहीं बदलता है:



अधिकांश इलेक्ट्रोड के लिए, ऑक्सीकृत और कम रूपों की एकल गतिविधियों में इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल्य (ई 0) संदर्भ पुस्तकों में मापा और सूचीबद्ध।

सामान्य परिस्थितियों में और प्राकृतिक से दशमलव लघुगणक में संक्रमण, पूर्वलघुगणक कारक 0.0591 के बराबर हो जाता है, और सूत्र बन जाता है



यह याद रखना चाहिए कि नर्नस्ट सूत्र संतुलन क्षमता को रेडॉक्सी जोड़ी की गतिविधियों (सांद्रता) से संबंधित करता है, अर्थात एक अछूता इलेक्ट्रोड द्वारा अधिग्रहित क्षमता। इसलिए, विश्लेषणात्मक परिपथों के लिए, इलेक्ट्रोड क्षमता का माप संतुलन के जितना करीब हो सके स्थितियों के तहत किया जाना चाहिए: गैल्वेनिक सेल के बाहरी सर्किट में वर्तमान की अनुपस्थिति में और संतुलन प्राप्त करने के लिए पर्याप्त समय के बाद। हालांकि, वास्तविक परिस्थितियों में, इलेक्ट्रोड के माध्यम से करंट प्रवाहित हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक गैल्वेनिक सेल में इलेक्ट्रोड के माध्यम से एक करंट प्रवाहित होता है, जिसका संचालन आवेशित कणों के "समाधान-ठोस चरण" इंटरफ़ेस के माध्यम से पारित होने से जुड़ा होता है, और कणों का यह निर्देशित संचलन एक करंट होता है। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोड के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, जिसका अर्थ है कि समाधान में इलेक्ट्रोड पर होने वाली रेडॉक्स प्रक्रियाओं का एक सेट और बाहरी विद्युत प्रवाह की क्रिया के तहत इलेक्ट्रोलाइट इलेक्ट्रोड का पिघलना। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, गैल्वेनिक सेल में होने वाली प्रक्रियाओं के विपरीत प्रक्रियाएं की जा सकती हैं।

जब करंट (i) इलेक्ट्रोड के माध्यम से प्रवाहित होता है, तो इसका संभावित परिवर्तन होता है और एक निश्चित मान Ei प्राप्त करता है, जो संतुलन (पृथक) स्थितियों में इलेक्ट्रोड की क्षमता से अलग होता है। विभव को E से Еi और अंतर Еi-Ep में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया को ध्रुवीकरण कहा जाता है


ई = ई-एपी। (पंज)


सभी इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण प्रक्रियाओं के अधीन नहीं होते हैं। इलेक्ट्रोड, जिनकी क्षमता उनके माध्यम से प्रवाहित होने पर नहीं बदलती है, उन्हें गैर-ध्रुवीय कहा जाता है, और इलेक्ट्रोड, जो ध्रुवीकरण की विशेषता होती है, को ध्रुवीकरण कहा जाता है।

गैर-ध्रुवीय इलेक्ट्रोड में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, टाइप II इलेक्ट्रोड, और ध्रुवीकरण वाले में सभी धातु और अमलगम इलेक्ट्रोड शामिल हैं।


1.3 पोटेंशियोमेट्री


पोटेंशियोमेट्री नर्नस्ट समीकरण (1) द्वारा वर्णित आयन की सांद्रता की गतिविधि पर संतुलन इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता के आधार पर पदार्थों के अध्ययन और विश्लेषण के लिए एक विद्युत रासायनिक विधि है।

इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं की प्रकृति और उनमें शामिल पदार्थों की गतिविधियों पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता इलेक्ट्रोलाइट्स, मानक इलेक्ट्रोड क्षमता, संतुलन स्थिरांक, घुलनशीलता उत्पादों की गतिविधि गुणांक खोजने के लिए EMF (पोटेंशियोमेट्रिक विधि) के माप का उपयोग करना संभव बनाती है। , पीएच समाधान, आदि। पोटेंशियोमेट्रिक विधि के लाभ सटीकता, निष्पक्षता और गति हैं।

यह जाना जाता है कि



समाधान की एक महत्वपूर्ण विशेषता है और कई प्रतिक्रियाओं की संभावना और प्रकृति को निर्धारित करती है।

पीएच का पोटेंशियोमेट्रिक निर्धारण तथाकथित संकेतक इलेक्ट्रोड के उपयोग पर आधारित है, जिसमें हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, और क्षमता पीएच पर निर्भर करती है। परीक्षण समाधान के साथ संकेतक इलेक्ट्रोड वाले तत्व के ईएमएफ को मापकर, इस समाधान के पीएच की गणना करना संभव है। ज्ञात क्षमता वाले इलेक्ट्रोड को दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में लिया जाना चाहिए।

तत्व ईएमएफ

एच 2| परीक्षण समाधान || केसीएल, एचजी2 क्लोरीन 2| एचजी






पीएच निर्धारित करने के लिए पोटेंशियोमेट्रिक विधि आपको टर्बिड और रंगीन मीडिया का पीएच खोजने की अनुमति देती है। एक संकेतक के रूप में हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, एक विस्तृत श्रृंखला (पीएच 1 से पीएच 14 तक) में समाधान का पीएच निर्धारित करना संभव है। नुकसान संतुलन प्राप्त करने के लिए हाइड्रोजन के साथ इलेक्ट्रोड की लंबी संतृप्ति की आवश्यकता है। इसका उपयोग सर्फेक्टेंट और कुछ लवणों की उपस्थिति में नहीं किया जा सकता है।

इस मामले में प्रयुक्त तत्व की योजना इस प्रकार है:

| एचजी 2क्लोरीन 2, के.सी एल || परीक्षण समाधान + क्विनहाइड्रोन | पीटी,


इसका ईएमएफ है



(10)


क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड का उपयोग करके समाधान के पीएच को निर्धारित करने के लिए पोटेंशियोमेट्रिक विधि बहुत सरल है। यह 1 से 8 के पीएच वाले समाधानों के लिए लागू होता है। क्षारीय वातावरण में, साथ ही ऑक्सीकरण या कम करने वाले एजेंटों की उपस्थिति में, क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड अनुपयुक्त है।

तथाकथित ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग अक्सर संकेतक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है। यह एक पतली दीवार वाली कांच की गेंद होती है, जिसके अंदर एक संदर्भ इलेक्ट्रोड रखा जाता है, जैसे कि सिल्वर क्लोराइड। ग्लास एक सुपरकूल्ड सिलिकेट घोल है जिसमें क्षार धातु के कटियन और प्रकार के आयन होते हैं। कांच की गेंद को पहले एक मजबूत एसिड समाधान में रखा जाता है, जहां कांच और समाधान के बीच धनायनों का आदान-प्रदान होता है, और कांच हाइड्रोजन आयनों से संतृप्त होता है। पीएच का निर्धारण करते समय, एक ग्लास इलेक्ट्रोड और एक अन्य संदर्भ इलेक्ट्रोड को परीक्षण समाधान में उतारा जाता है। परिणाम निम्न श्रृंखला है:

संदर्भ इलेक्ट्रोड में शामिल ग्लास और पोटेशियम क्लोराइड समाधान के बीच इंटरफेस में संभावित उछाल इस समाधान की एकाग्रता की स्थिरता के कारण स्थिर है। संभावित उछाल? 2 परीक्षण समाधान की एकाग्रता पर निर्भर करता है और लिखा जा सकता है


(11)


कहां ?हे और m किसी दिए गए ग्लास इलेक्ट्रोड के लिए स्थिरांक हैं। कांच की सतह पर संभावित छलांग को ध्यान में रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं


(12)



(13)


कहां । यहां से


(14)


किसी दिए गए ग्लास इलेक्ट्रोड के लिए स्थिरांक ?° और m प्रारंभिक स्नातक द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। इसके लिए, एक ज्ञात पीएच के साथ कई बफर समाधानों में एक ग्लास इलेक्ट्रोड रखा जाता है और सर्किट के ईएमएफ को मापा जाता है। इसके अलावा, सूत्र (14) के अनुसार, अध्ययन किए गए समाधानों का पीएच पाया जाता है।

आइए इलेक्ट्रोलाइट के गतिविधि गुणांक पर विचार करें। दो इलेक्ट्रोलाइट समाधानों वाले हस्तांतरण के बिना एक दोहरी एकाग्रता श्रृंखला पर विचार करें:


पं., एच 2| एचसीएल, एजीसीएल | एजी | एजीसीएल, एचसीएल | एच 2 , पं

एक1 एक2


कहां एक1 और एक2 - एचसीएल समाधानों की औसत आयनिक गतिविधियां। इसका उपयोग एचसीएल के गतिविधि गुणांक को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इस सर्किट का ईएमएफ है


(15)


R, F और T = 298 K के संख्यात्मक मानों का प्रतिस्थापन और दशमलव लघुगणक में संक्रमण देता है


(16)


परिणामी समीकरण में प्रतिस्थापित करें


(17)


जहां एम 1- औसत मोलिटी; ?1- इलेक्ट्रोलाइट की औसत गतिविधि गुणांक।

हम अनुभवजन्य रूप से निर्धारित मात्राओं को समीकरण के बाईं ओर स्थानांतरित करते हैं, और हमें मिलता है


(18)


इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि असीम रूप से तनु विलयन के सीमित मामले में, यह आदर्श के करीब होना चाहिए, और ?एक ? 1, तो बी है


(19)


हम एक निर्भरता ग्राफ बनाते हैं (या, जो अधिक सुविधाजनक है, क्योंकि यह एक सीधी रेखा के करीब एक रेखा देता है) और एक्सट्रपलेशन करता है। इस प्रकार, हम बी को ग्राफिक रूप से निर्धारित करते हैं (चित्र 2)।


चित्रा 2. इलेक्ट्रोलाइट की गतिविधि गुणांक का निर्धारण


गतिविधि गुणांक की गणना समीकरण द्वारा की जाती है


(20)


4 कंडक्टोमेट्री


कंडक्टोमेट्री- तरल इलेक्ट्रोलाइट्स की विद्युत चालकता को मापने के आधार पर विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का एक सेट, जो उनकी एकाग्रता के समानुपाती होता है।

विद्युत चालकता (कंडोमेट्री) के माप कई सैद्धांतिक और व्यावहारिक समस्याओं को हल करने की अनुमति देते हैं। इस तरह के माप जल्दी और सही तरीके से किए जा सकते हैं। कंडक्टोमेट्री की मदद से, एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की निरंतर और डिग्री, विरल रूप से घुलनशील पदार्थों की घुलनशीलता और घुलनशीलता उत्पाद, पानी के आयनिक उत्पाद और अन्य भौतिक रासायनिक मात्रा निर्धारित करना संभव है। उत्पादन में, कंडक्टोमेट्रिक माप का उपयोग अनुत्पादक ऊर्जा लागत को खत्म करने के लिए पर्याप्त उच्च चालकता वाले इलेक्ट्रोलाइट समाधानों का चयन करने के लिए किया जाता है, जो विभिन्न तरल पदार्थों की गुणवत्ता को स्वचालित रूप से नियंत्रित करने के लिए भंग पदार्थ की सामग्री को तेज़ी से और सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

एक कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन में, अनुमापन अभिकर्मक के प्रत्येक जोड़ के बाद विद्युत चालकता में परिवर्तन द्वारा प्रतिक्रिया की प्रगति की निगरानी की जाती है। इसमें संकेतकों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है और इसे अपारदर्शी मीडिया में किया जा सकता है। कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन की प्रक्रिया में, अनुमापन पदार्थ के आयनों को जोड़े गए अभिकर्मक के आयनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। तुल्यता बिंदु समाधान की विद्युत चालकता में तेज परिवर्तन से निर्धारित होता है, जिसे इन आयनों की विभिन्न गतिशीलता द्वारा समझाया गया है।

अंजीर पर। 3 जोड़े गए अभिकर्मक के आयतन V पर विशिष्ट विद्युत चालकता (x) की निर्भरता घटता दिखाता है। जब एक मजबूत एसिड को एक मजबूत आधार या एक मजबूत एसिड (वक्र एल) के साथ एक मजबूत आधार के साथ अनुमापित किया जाता है, तो अनुमापन वक्र पर एक न्यूनतम बनता है, जिसके परिणामस्वरूप नमक के कम मोबाइल आयनों द्वारा हाइड्रोजन या हाइड्रॉक्सिल आयनों के प्रतिस्थापन के अनुरूप होता है। जब एक कमजोर अम्ल को एक मजबूत आधार या एक कमजोर आधार के साथ एक मजबूत एसिड (वक्र 2) के साथ अनुमापित किया जाता है, तो वक्र का ढलान तुल्यता बिंदु पर बदल जाता है, जिसे पृथक्करण की तुलना में परिणामी नमक के अधिक महत्वपूर्ण पृथक्करण द्वारा समझाया गया है। प्रारंभिक पदार्थ का। मजबूत आधार (वक्र 3) के साथ मजबूत (ए) और कमजोर (बी) एसिड के मिश्रण के अनुमापन के मामले में, दो समानता बिंदु देखे जाते हैं।


चित्र 3. कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन वक्र।


आयनिक विद्युत चालकता की तालिकाओं की सहायता से या माप द्वारा ?समाधान के विभिन्न सांद्रता पर और बाद में एक्सट्रपलेशन से शून्य एकाग्रता तक, कोई भी पा सकता है ?°। यदि हम किसी दिए गए सघनता के विलयन की विद्युत चालकता को मापते हैं, तो समीकरण के अनुसार


(22)


हमें संबंध मिलता है


(23)


चित्रा 4. इलेक्ट्रोलाइट आयनों के पास ध्रुवीय विलायक अणुओं का अभिविन्यास

समीकरणों से


(24) और , (25)


मानते हुए, हम प्राप्त करते हैं


(26)



(27)


यह ध्यान में रखना बाकी है कि मूल्य ?केवल इस इलेक्ट्रोलाइट के कारण होता है और इसमें विलायक की विद्युत चालकता शामिल नहीं होती है, अर्थात


5 कूलोमेट्री


कूलोमेट्री- इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण या कार्यशील इलेक्ट्रोड पर किसी पदार्थ की कमी के दौरान इलेक्ट्रोलाइज़र के माध्यम से पारित बिजली (क्यू) की मात्रा को मापने के आधार पर एक विद्युत रासायनिक अनुसंधान पद्धति। फैराडे के एकीकृत कानून के अनुसार, जी में विद्युत रासायनिक रूप से परिवर्तित पदार्थ (पी) का द्रव्यमान संबंध से सी में क्यू से संबंधित है:

(28)


जहाँ M पदार्थ का आणविक या परमाणु द्रव्यमान है, n पदार्थ के एक अणु (परमाणु) के विद्युत रासायनिक परिवर्तन में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है (M/n पदार्थ का विद्युत रासायनिक समतुल्य है), F फैराडे का स्थिरांक है।

कूलोमेट्री एकमात्र भौतिक और रासायनिक अनुसंधान पद्धति है जिसके लिए मानक नमूनों की आवश्यकता नहीं होती है। डायरेक्ट कूलोमेट्री और कूलोमेट्रिक अनुमापन के बीच अंतर किया जाता है। पहले मामले में, एक विद्युत रासायनिक रूप से सक्रिय पदार्थ निर्धारित किया जाता है, दूसरे मामले में, विश्लेषण की विद्युत रासायनिक गतिविधि की परवाह किए बिना, एक विद्युत रासायनिक रूप से सक्रिय सहायक अभिकर्मक को परीक्षण समाधान में पेश किया जाता है, जिसके विद्युत रासायनिक परिवर्तन का उत्पाद रासायनिक रूप से बातचीत करता है। उच्च दर और मात्रात्मक रूप से विश्लेषण करें। कूलोमेट्री के दोनों रूपों को काम कर रहे इलेक्ट्रोड (पोटेंटियोस्टैटिक मोड) की निरंतर संभावित ई या निरंतर इलेक्ट्रोलिसिस वर्तमान I पर किया जा सकता है उह (गैल्वैनोस्टेटिक मोड)। निरंतर E पर सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला डायरेक्ट कूलोमेट्री और निरंतर I पर कूलोमेट्रिक अनुमापन उह . एक कूलोमेट्रिक अध्ययन के लिए, निम्नलिखित शर्तें पूरी होनी चाहिए: किसी पदार्थ का विद्युत रासायनिक परिवर्तन 100% वर्तमान दक्षता के साथ आगे बढ़ना चाहिए, अर्थात। कोई साइड इलेक्ट्रोकेमिकल और रासायनिक प्रक्रिया नहीं होनी चाहिए; हमें बिजली की मात्रा निर्धारित करने और विद्युत रासायनिक या रासायनिक प्रतिक्रिया के पूरा होने के क्षण का निर्धारण करने के लिए विश्वसनीय तरीकों की आवश्यकता है। प्रत्यक्ष कूलोमेट्री में, 100% वर्तमान दक्षता सुनिश्चित की जाती है यदि ई का मान सीमित प्रसार वर्तमान I के क्षेत्र में स्थिर रहता है जनसंपर्क विश्लेषण के वोल्टमोग्राम पर। इस मामले में, विश्लेषित समाधान समान परिस्थितियों में विद्युत रासायनिक परिवर्तन करने में सक्षम विदेशी पदार्थों से मुक्त होना चाहिए। बिजली की मात्रा आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक करंट इंटीग्रेटर्स का उपयोग करके निर्धारित की जाती है। कभी-कभी वे कम सटीक उपकरणों का उपयोग करते हैं - विभिन्न प्रकार के कूलोमीटर, साथ ही साथ प्लानोमेट्रिक और गणना के तरीके। पिछले दो मामलों में, इलेक्ट्रोलिसिस के पूरा होने को उस क्षण माना जाता है जब I उह पृष्ठभूमि वर्तमान I के मान तक गिर जाता है एफ , इसलिए इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया को पूरा करने के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा अंतर Q के बराबर है के बारे में -क्यू एफ , जहां क्यू के बारे में बिजली की कुल राशि है, Q एफ - समान इलेक्ट्रोलिसिस समय टी के लिए समान परिस्थितियों में मापी गई बिजली की मात्रा उह , लेकिन विश्लेषण के अभाव में। यदि विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया पहले क्रम की है, तो


(29)

(30)


जहां मैं टी और मैं हे - इलेक्ट्रोलिसिस वर्तमान, क्रमशः समय टी और पर ?\u003d 0, - इलेक्ट्रोड सतह क्षेत्र, - इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय पदार्थ का प्रसार गुणांक,

?प्रसार परत की मोटाई है, सेल में समाधान की मात्रा है।

इलेक्ट्रोलिसिस की अवधि पदार्थ की प्रारंभिक एकाग्रता पर निर्भर नहीं करती है, लेकिन एस / वी अनुपात में वृद्धि और समाधान की गहन सरगर्मी के साथ स्पष्ट रूप से घट जाती है। हम इलेक्ट्रोलिसिस पूरा होने पर विचार कर सकते हैं जब I उह 0.1 I के बराबर हो जाता है 0या 0.01 मैं 0(विश्लेषण की आवश्यक सटीकता के आधार पर)। समतलमितीय विधि में, Q को स्थापित करने के लिए वक्र I के अंतर्गत क्षेत्र को मापा जाता है ? - ?, चूंकि


(31)


गणना पद्धति में, अंतिम समीकरण को I के लिए अभिव्यक्ति में प्रतिस्थापित करके हल किया जाता है ?. मैं खोजने के लिए 0और K" I के लिए अभिव्यक्ति ?लघुगणक लें और कई (5-7) बिंदुओं से एक सीधी रेखा lg I बनाएं ?-?, जिसका ढलान K के बराबर है", और y-अक्ष के साथ प्रतिच्छेदन बिंदु lg I से मेल खाता है 0, अर्थात। Q को निर्धारित करने के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस को अंत तक ले जाने और I को मापने की कोई आवश्यकता नहीं है 0, जिसका मूल्य खराब पुनरुत्पादित किया गया है।

कूलोमेट्रिक अनुसंधान के लिए प्रतिष्ठान में एक पोटेंशियोस्टेट या गैल्वेनोस्टैट, एक रिकॉर्डिंग पोटेंशियोमीटर या करंट इंटीग्रेटर, एक इलेक्ट्रोलाइज़र और एक संकेतक प्रणाली शामिल होती है (कूलोमेट्रिक अनुमापन में रासायनिक प्रतिक्रिया के अंत को स्थापित करने के लिए भौतिक और रासायनिक विधियों का उपयोग करने के मामले में)।

इलेक्ट्रोलाइज़र, एक नियम के रूप में, कांच के बर्तन होते हैं, जिसमें कैथोड और एनोड कक्ष एक डायाफ्राम (उदाहरण के लिए, झरझरा कांच से बने) द्वारा अलग किए जाते हैं। नोबल मेटल्स (Pt, Au), दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड और, कम अक्सर, कार्बन सामग्री (ग्रेफाइट, ग्लासी कार्बन, आदि) का उपयोग काम करने वाले और सहायक (इलेक्ट्रोलिसिस सर्किट को बंद करने वाले) इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है। जिस घोल में काम करने वाले इलेक्ट्रोड को डुबोया जाता है, उसे आमतौर पर चुंबकीय विलोडक से हिलाया जाता है; यदि आवश्यक हो, प्रयोग एक अक्रिय गैस वातावरण में किया जाता है।

कूलोमेट्रिक अनुमापन के लाभ: टाइट्रेंट समाधानों को मानकीकृत करने की आवश्यकता नहीं है; टाइट्रेंट को बहुत छोटे हिस्से में (लगभग लगातार) जोड़ा जाता है; समाधान पतला नहीं है; उदाहरण के लिए, कॉम्प्लॉन III, साथ ही कमजोर रूप से स्थिर मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों और कम करने वाले एजेंटों, विशेष रूप से, Mn(III), Pb(IV), Cr(II), V(II), विद्युत रासायनिक रूप से निष्क्रिय अनुमापकों को उत्पन्न करना संभव है। तिवारी (तृतीय)।


6 वोल्टमेट्री


voltammetry- विश्लेषण समाधान में डूबे एक संकेतक माइक्रोइलेक्ट्रोड की क्षमता पर इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में वर्तमान ताकत की निर्भरता के अध्ययन के आधार पर अनुसंधान और विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का एक सेट, जिस पर जांच की गई इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय (इलेक्ट्रोएक्टिव) पदार्थ प्रतिक्रिया करता है।

संकेतक के अलावा, बहुत अधिक संवेदनशीलता वाला एक सहायक इलेक्ट्रोड सेल में रखा जाता है ताकि जब करंट गुजरता है, तो इसकी क्षमता व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती (गैर-ध्रुवीकरण योग्य इलेक्ट्रोड)। सूचक और सहायक इलेक्ट्रोड ई के बीच संभावित अंतर समीकरण द्वारा वर्णित है



जहां U ध्रुवीकरण वोल्टेज है, समाधान का प्रतिरोध है।

एक उदासीन इलेक्ट्रोलाइट (पृष्ठभूमि) को एक उच्च सांद्रता में विश्लेषण किए गए समाधान में पेश किया जाता है, सबसे पहले, आर के मूल्य को कम करने के लिए और दूसरा, इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थों (अप्रचलित -) पर विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के कारण होने वाले माइग्रेशन करंट को बाहर करने के लिए। विध्रुवणकर्ता)। इन पदार्थों की कम सांद्रता पर, समाधान में ओमिक वोल्टेज ड्रॉप आईआर बहुत छोटा है। ओमिक वोल्टेज ड्रॉप के लिए पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करने के लिए, अतिरिक्त संदर्भ इलेक्ट्रोड वाले पोटेंशियोस्टेटिंग और तीन-इलेक्ट्रोड कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है। इन परिस्थितियों में

संकेतक माइक्रोइलेक्ट्रोड के रूप में, स्थिर और घूर्णन वाले का उपयोग किया जाता है - धातु (पारा, चांदी, सोना, प्लैटिनम), कार्बन सामग्री (उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट), साथ ही टपकने वाले इलेक्ट्रोड (पारा, अमलगम, गैलियम से)। उत्तरार्द्ध केशिकाएं हैं जिनमें से तरल धातु बूंद से गिरती है। टपकने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए वोल्टामेट्री, जिसकी क्षमता धीरे-धीरे और रैखिक रूप से बदलती है, को पोलरोग्राफी कहा जाता है (1922 में जे। गेरोव्स्की द्वारा विधि प्रस्तावित की गई थी)। संदर्भ इलेक्ट्रोड आमतौर पर दूसरे प्रकार के इलेक्ट्रोड होते हैं, जैसे कैलोमेल या सिल्वर क्लोराइड। निर्भरता घटता I \u003d f (E) या I \u003d f (U) (वोल्टमोग्राम) विशेष उपकरणों के साथ दर्ज किए जाते हैं - विभिन्न डिजाइनों के पोलरोग्राफ।


चित्रा 5. वोल्टमोग्राम एक घूर्णन डिस्क इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्राप्त किया गया


वोल्टेज के एक नीरस परिवर्तन (रैखिक स्वीप) के साथ एक घूर्णन या टपकने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्राप्त किए गए Voltamperograms को चित्र 5 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। वर्तमान वृद्धि के खंड को एक लहर कहा जाता है। तरंगें एनोडिक हो सकती हैं यदि इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ ऑक्सीकृत हो, या कैथोडिक हो अगर इसे कम किया जाए। जब पदार्थ के ऑक्सीकृत (बैल) और कम (लाल) रूप समाधान में मौजूद होते हैं, तो माइक्रोइलेक्ट्रोड पर तेजी से (प्रतिवर्ती रूप से) प्रतिक्रिया करते हुए, वोल्टमोग्राम पर एक निरंतर कैथोड-एनोड तरंग देखी जाती है, जो एक संभावित पर एब्सिस्सा अक्ष को पार करती है। ऑक्सीकरण-घटाने के अनुरूप। किसी दिए गए वातावरण में ऑक्स/रेड सिस्टम की क्षमता। यदि माइक्रोइलेक्ट्रोड पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया धीमी (अपरिवर्तनीय) है, तो वोल्टमोग्राम पदार्थ के कम रूप के ऑक्सीकरण की एनोडिक तरंग और ऑक्सीकृत रूप में कमी की एक कैथोडिक लहर (अधिक नकारात्मक क्षमता पर) दिखाता है। वोल्टमोग्राम पर सीमित वर्तमान क्षेत्र का गठन या तो इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ के सीमित द्रव्यमान हस्तांतरण दर के साथ संवहन प्रसार द्वारा इलेक्ट्रोड सतह पर जुड़ा हुआ है (प्रसार वर्तमान को सीमित करना, I डी ), या समाधान में निर्धारित घटक से इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ के गठन की सीमित दर के साथ। ऐसा करंट कहलाता है गतिज को सीमित करना, और इसकी ताकत इस घटक की एकाग्रता के समानुपाती होती है।

प्रतिवर्ती विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए तरंग समीकरण द्वारा वर्णित है:


(33)


जहाँ R गैस स्थिरांक है, T पूर्ण तापमान है, अर्ध-तरंग क्षमता है, अर्थात आधी तरंग ऊंचाई के अनुरूप क्षमता। मूल्य किसी दिए गए इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की विशेषता है और इसे पहचानने के लिए उपयोग किया जाता है। जब इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं इलेक्ट्रोड सतह पर विश्लेषण के सोखने से पहले होती हैं, तो वोल्टमोग्राम तरंगें नहीं बल्कि चोटियों को दिखाते हैं, जो इलेक्ट्रोड क्षमता पर सोखने की अत्यधिक निर्भरता से जुड़ा होता है। एक स्थिर इलेक्ट्रोड के साथ या टपकने वाले इलेक्ट्रोड की एक बूंद पर क्षमता के एक रैखिक परिवर्तन (स्वीप) के दौरान रिकॉर्ड किए गए वोल्टमोग्राम भी चोटियों को दिखाते हैं, जिनमें से अवरोही शाखा समाधान के निकट-इलेक्ट्रोड परत की कमी से निर्धारित होती है इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ। चोटी की ऊंचाई इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की एकाग्रता के समानुपाती होती है। पोलरोग्राफी में, एक बूंद के जीवनकाल में औसत सीमित प्रसार धारा (μA में) को इलकोविच समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:


(34)


जहाँ n इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है, C इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की सांद्रता है, D इसका प्रसार गुणांक है, पारा ड्रॉप का जीवनकाल, m पारा बहिर्वाह की दर है।

वोल्टामेट्री का उपयोग किया जाता है: सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला में अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए - 10 से -10 % से दसियों%; इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं के कैनेटीक्स और तंत्र का अध्ययन करने के लिए, जिसमें इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण का चरण, पूर्ववर्ती और बाद की रासायनिक प्रतिक्रियाएं, प्रारंभिक उत्पादों का सोखना और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उत्पाद आदि शामिल हैं; विद्युत दोहरी परत की संरचना का अध्ययन करने के लिए, समाधान में जटिल गठन का संतुलन, पारे में और ठोस इलेक्ट्रोड की सतह पर इंटरमेटेलिक यौगिकों का गठन और पृथक्करण; एम्परोमेट्रिक अनुमापन आदि के लिए शर्तों का चयन करने के लिए।


7 इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री


इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री इलेक्ट्रोलिसिस के परिणामस्वरूप उस पर एक निर्धारित घटक की रिहाई के कारण काम करने वाले इलेक्ट्रोड के द्रव्यमान में वृद्धि का निर्धारण करने के आधार पर एक विद्युत रासायनिक अनुसंधान पद्धति है। आमतौर पर, विश्लेषण को धातु (या ऑक्साइड) के रूप में प्री-वेट प्लेटिनम कैथोड (या एनोड) पर जमा किया जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस के पूरा होने का क्षण निर्धारित किए जा रहे आयन के लिए एक विशिष्ट संवेदनशील गुणात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। काम करने वाले इलेक्ट्रोड को धोया, सुखाया और तौला जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस से पहले और बाद में इलेक्ट्रोड के द्रव्यमान में अंतर से अवक्षेपित धातु या ऑक्साइड का द्रव्यमान निर्धारित होता है।

कैथोड पर धातु वर्षा की सैद्धांतिक क्षमता की गणना मानक इलेक्ट्रोड क्षमता ई से की जा सकती है 0. उदाहरण के लिए, जब क्यू (द्वितीय) एक अम्लीय समाधान में निर्धारित होता है, तो संबंधित प्रतिक्रियाएं प्लैटिनम कैथोड और एनोड पर होती हैं:


इलेक्ट्रोलिसिस शर्तों के तहत, 25 डिग्री सेल्सियस पर कैथोड क्षमता को नर्नस्ट समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:


(35)


इलेक्ट्रोलिसिस की शुरुआत में, जब कैथोड की सतह तांबे से ढकी नहीं होती है, a (Cu) एक अतिसूक्ष्म मान होता है; तांबे के साथ कैथोड सतह को भरने के लिए पर्याप्त वर्तमान की उपस्थिति में, a (Cu) एकता तक पहुंचता है। व्यवहार में, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए ध्यान देने योग्य दर पर आगे बढ़ने के लिए, सैद्धांतिक रूप से गणना की गई रिलीज क्षमता ई की तुलना में एक उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है। यह प्लैटिनम एनोड पर ऑक्सीजन ओवरवॉल्टेज और सेल में ओमिक वोल्टेज ड्रॉप के कारण होता है।

इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री एक चयनात्मक विधि है: यदि घटकों की प्रारंभिक सांद्रता समान होती है, तो इलेक्ट्रोड पर अलग-अलग अलगाव 0.3 V (एकल आवेशित आयनों के लिए) या 0.1 V (दोगुने आवेशित आयनों के लिए) के क्रम के उनके इलेक्ट्रोड क्षमता में अंतर के साथ संभव है। ).

इलेक्ट्रोलिसिस को इलेक्ट्रोड के बीच एक स्थिर वोल्टेज पर, एक स्थिर धारा पर, या कार्यशील इलेक्ट्रोड की नियंत्रित क्षमता पर किया जा सकता है। स्थिर वोल्टेज पर इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री के मामले में, कार्यशील इलेक्ट्रोड की क्षमता ध्रुवीकरण के कारण अधिक नकारात्मक क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाती है। इसका परिणाम एक अतिरिक्त प्रतिक्रिया (अन्य धातुओं या गैसीय एच के अलगाव) की घटना के कारण चयनात्मकता में कमी है 2). इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री का यह प्रकार अशुद्धियों की उपस्थिति में आसानी से कम होने वाले पदार्थों के निर्धारण के लिए उपयुक्त है जो एच आयनों की तुलना में कम करना अधिक कठिन है। +. इलेक्ट्रोलिसिस के अंत में, गैसीय एच जारी किया जा सकता है 2. हालांकि, कूपोमेट्री के विपरीत, विश्लेषण की 100% वर्तमान दक्षता आवश्यक नहीं है, एच की रिहाई 2अक्सर असंतोषजनक भौतिक गुणों वाले तलछट के गठन की ओर जाता है। इसलिए, विश्लेषण किए गए समाधान में पदार्थों को पेश करने की सिफारिश की जाती है जो एच आयनों की तुलना में अधिक आसानी से कम हो जाते हैं। +(हाइड्राज़ीन, हाइड्रॉक्सिलामाइन) और इस प्रकार H2 की रिहाई को रोकता है .

यदि इलेक्ट्रोलिसिस एक निरंतर वर्तमान ताकत पर किया जाता है, तो एकाग्रता ध्रुवीकरण के कारण वर्तमान में कमी की भरपाई के लिए समय-समय पर सेल पर लगाए गए बाहरी वोल्टेज को बढ़ाना आवश्यक है। नतीजतन, विश्लेषण कम चयनात्मक हो जाता है। कभी-कभी, हालांकि, हस्तक्षेप करने वाले उद्धरणों को स्थिर जटिल यौगिकों में बाँधना संभव है जो विश्लेषण की तुलना में अधिक नकारात्मक क्षमता पर कम हो जाते हैं, या पहले से खराब घुलनशील यौगिक के रूप में हस्तक्षेप करने वाले आयन को हटा सकते हैं। विधि का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, अपने साइनाइड, सह और नी के एक क्षारीय समाधान में अमोनियम सल्फेट समाधान में, सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड के मिश्रण में क्यू निर्धारित करने के लिए।

इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री को 1860 के दशक से जाना जाता है। और विभिन्न मिश्र धातुओं और अयस्कों में सिक्कों की ढलाई के लिए इस्तेमाल की जाने वाली धातुओं को निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। यह एक मानक रहित विधि है, जिसे कूलोमेट्री का सबसे सरल संस्करण माना जा सकता है। परिणामों की सटीकता और पुनरुत्पादन के संदर्भ में, इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री सीयू, एसएन, पीबी, सीडी, जेडएन जैसी धातुओं के निर्धारण में अन्य तरीकों से आगे निकल जाती है। प्रयोग की सापेक्ष अवधि के बावजूद, इलेक्ट्रोलाइट स्नान के लिए मिश्र धातुओं, धातुओं और समाधानों का विश्लेषण करने के लिए इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री का उपयोग अभी भी किया जाता है।


2.विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का प्रायोगिक हिस्सा


1 कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा एसिड सांद्रता का निर्धारण


प्रयोगशाला कार्य का उद्देश्य:कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा एसिटिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड की एकाग्रता का निर्धारण।

उपकरण और अभिकर्मक:सामान्य प्रयोगशाला मॉड्यूल, कंप्यूटर, ब्यूरेट, 5 और 10 मिलीलीटर के लिए मोरा पिपेट; समाधान: 0.1 एन NaOH, एचसीएल और सीएच समाधान 3COOH अज्ञात एकाग्रता के साथ।

कार्य करने की प्रक्रिया

कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन में दो प्रयोग शामिल हैं:

अनुभव # 1

ब्यूरेट और बीकर स्थापित करें। मोहर पिपेट के साथ डिवाइस के सेंसर में स्थित ग्लास में 10 मिलीलीटर हाइड्रोक्लोरिक एसिड घोल डालें। बीकर में समाधान का स्तर शीर्ष इलेक्ट्रोड और सेंसर से 3-5 मिमी ऊपर होना चाहिए। घोल को पानी से पतला करें। चुंबकीय विलोडक चालू करें। ब्यूरेट को 0.1 एन विलयन से भरें। NaOH। हम व्यक्तिगत कंप्यूटर से जुड़े एक सामान्य प्रयोगशाला मॉड्यूल का उपयोग करके माप करते हैं।

प्रक्रिया रसायन

परिणाम प्रसंस्करण

1)माप के दौरान, कंप्यूटर किसी दिए गए समाधान की विद्युत चालकता को मापता है, जिसे तालिका 1 में संक्षेपित किया गया है।


तालिका 1. हाइड्रोक्लोरिक एसिड के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार की मात्रा पर विद्युत चालकता की निर्भरता।

V(NaOH), ml0246891010.51112131415L, mS9.2929.329.2959.2899.2789.2719.269.259.2419.219.1359.2489.256

)हम हाइड्रोक्लोरिक एसिड (चित्र 6) के अनुमापन के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षार की मात्रा पर विद्युत चालकता की निर्भरता का एक ग्राफ बनाते हैं।


चित्रा 6. हाइड्रोक्लोरिक एसिड के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार की मात्रा पर विद्युत चालकता की निर्भरता।


वक़ (NaOH) = 13 मिली

4)समतुल्य के नियम का उपयोग करते हुए, हम हाइड्रोक्लोरिक एसिड की सांद्रता की गणना करते हैं:


यहाँ से (37)


अनुभव # 2

प्रयोग 5 मिलीलीटर एसिटिक एसिड समाधान के साथ किया जाता है। आगे की क्रियाएं पिछले प्रयोग की तरह ही हैं।

प्रक्रिया रसायन

परिणाम प्रसंस्करण

1)माप के दौरान, कंप्यूटर किसी दिए गए समाधान की विद्युत चालकता को मापता है, जिसे तालिका 2 में संक्षेपित किया गया है।


तालिका 2. एसिटिक एसिड के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार की मात्रा पर विद्युत चालकता की निर्भरता।

वी (NaOH), ml012344.555.5678910L, mSm6.63.84.65.76.67.08.08.38.58.99.09.19.2

)हम एसिटिक एसिड (चित्र 7) के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार की मात्रा पर विद्युत चालकता की निर्भरता का एक ग्राफ बनाते हैं।

चित्रा 7. एसिटिक एसिड के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार की मात्रा पर विद्युत चालकता की निर्भरता।

3)हम ग्राफ पर समतुल्य बिंदु पाते हैं:

वक़ (NaOH) = 5 मिली

)समतुल्य के नियम का उपयोग करते हुए, हम एसिटिक एसिड की सांद्रता की गणना करते हैं:

उत्पादन

इस कार्य के दौरान, हमने कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा हाइड्रोक्लोरिक और एसिटिक एसिड की सांद्रता निर्धारित की:


2 पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन


लक्ष्य: पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन की विधि से परिचित होने के लिए। एक मजबूत आधार के साथ एक मजबूत एसिड, एक मजबूत आधार के साथ एक कमजोर एसिड का अनुमापन करते समय तुल्यता बिंदु सेट करें।

उपकरण: पीएच मीटर, ग्लास इलेक्ट्रोड, सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड, 100 मिली बीकर; 0.1 एन एचसी1 समाधान; चौधरी 3कूह; 0.5 एन। केओएच समाधान; ब्यूरेट, चुंबकीय उत्तेजक।

कार्य करने की प्रक्रिया

अनुभव # 1

एक पिपेट का उपयोग करके एक गिलास में 0.1 एन समाधान के 15 मिलीलीटर डालें। हाइड्रोक्लोरिक एसिड, स्लाइडर को नीचे करें, ग्लास को मैग्नेटिक स्टिरर पर रखें और इलेक्ट्रोड को नीचे करने के बाद इसे चालू करें (सुनिश्चित करें कि ग्लास इलेक्ट्रोड स्लाइडर को स्पर्श नहीं करता है)।

पीएच मीटर की ऑफ पोजीशन "-1-14" और "0-t" को दबाया जाता है। बदलने के लिए, "पीएच" बटन दबाएं और निचले पैमाने पर मान हटा दें। फिर 0.1 N का घोल डालें। क्षार 1-3 मिली और पीएच मान को ठीक करें। हम माइक्रोबुरेट्स सेट करते हैं ताकि क्षार बूंदों में बह जाए। तुल्यता बिंदु तक पहुँचने पर, हम बहुत कम मात्रा में क्षार मिलाते हैं। प्रयोग के दौरान कांच एक चुंबकीय विलोडक पर होता है, और विलयन को लगातार हिलाया जाता है।

समाधान के पीएच में तेज बदलाव के बाद, हम थोड़ी मात्रा में क्षार जोड़ते हैं और पीएच को लगातार ठीक करते हैं।

प्रक्रिया रसायन

परिणाम प्रसंस्करण

1)इस प्रयोग के परिणामस्वरूप, हमें निम्नलिखित परिणाम प्राप्त हुए:


तालिका 3. एसिटिक एसिड के अनुमापन के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षार की मात्रा पर पीएच मान की निर्भरता।

वी (केओएच), एमएल12345678910पीएच4.004.154.154.004.204.304.294.945.004.91

तालिका की निरंतरता। 3

वी (केओएच), एमएल

)प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, हम अनुमापन (चित्र 8) के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षार की मात्रा पर पीएच की निर्भरता की साजिश रचते हैं।


चित्रा 8. हाइड्रोक्लोरिक एसिड के लिए अनुमापन वक्र


)ग्राफ (चित्र 8) के अनुसार, हम तुल्यता बिंदु निर्धारित करते हैं।

वी ईक (NaOH) = 16.5 मिली

अनुभव # 2

हम 0.1 एन के साथ एक समान अनुमापन करते हैं। CH3 कूह।

रसायन विज्ञान

परिणाम प्रसंस्करण

1)इस प्रयोग के परिणामस्वरूप, हमें निम्नलिखित डेटा प्राप्त हुआ:

तालिका 4. एसिटिक एसिड के अनुमापन के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षार की मात्रा पर पीएच मान की निर्भरता।

वी (केओएच), एमएल

)प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, हम अनुमापन (चित्र 9) के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षार की मात्रा पर पीएच की निर्भरता की साजिश रचते हैं।


चित्रा 9. एसिटिक एसिड अनुमापन वक्र


)ग्राफ (चित्र 9) के अनुसार, हम तुल्यता बिंदु निर्धारित करते हैं। ईक (NaOH) = 14.2 मिली

उत्पादन

इस कार्य के क्रम में, हमने विभवमितीय अनुमापन की विधि द्वारा हाइड्रोक्लोरिक और एसिटिक अम्लों के विलयनों का तुल्यता बिंदु निर्धारित किया।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान के लिए तुल्यता बिंदु:

वी ईक (NaOH) = 16.5 मिली

एसिटिक एसिड समाधान के लिए तुल्यता बिंदु: ईक (NaOH) = 14.2 मिली


3 इलेक्ट्रोलिसिस


काम का उद्देश्य: तांबे के विद्युत रासायनिक समकक्ष का निर्धारण।

उपकरण: रेक्टीफायर, एमीटर, इलेक्ट्रोलाइट के साथ स्नान और दो कॉपर इलेक्ट्रोड, स्टॉपवॉच, विश्लेषणात्मक संतुलन, 5% क्यूएसओ समाधान 4, डिवाइस को माउंट करने के लिए तार।

कार्य करने की प्रक्रिया

इलेक्ट्रोकेमिकल समतुल्य - एक पदार्थ की मात्रा जो बिजली की एक इकाई पारित होने पर इलेक्ट्रोड में एक रासायनिक परिवर्तन से गुजरती है, बशर्ते कि पारित सभी बिजली केवल इस पदार्थ के परिवर्तन पर खर्च की जाती है।

(38)


जहाँ E विद्युत रासायनिक समतुल्य है,

?यौगिक का दाढ़ द्रव्यमान है,

?क्यू इस यौगिक के एक अणु के विद्युत रासायनिक परिवर्तन के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।

एक पदार्थ के समतुल्य का दाढ़ द्रव्यमान जो इलेक्ट्रोड में एक रासायनिक परिवर्तन से गुजरा है (Meq ) के बराबर है:


(39)


जहाँ m निक्षेपित पदार्थ का द्रव्यमान है,

एफ - फैराडे स्थिरांक,

मैं - वर्तमान ताकत,

टी वह समय है जिसके दौरान करंट प्रवाहित हुआ।

इलेक्ट्रोकेमिकल समतुल्य ई को निर्धारित करने के लिए, हम एक डिवाइस को इकट्ठा करते हैं जहां स्रोत से करंट को एक रेक्टिफायर और एक इलेक्ट्रोलाइट बाथ, श्रृंखला में जुड़े एक एमीटर के माध्यम से पारित किया जाता है। जब चालू किया जाता है, तो तांबे को तांबे के इलेक्ट्रोड पर छोड़ा जाता है, जो कि कैथोड है। कॉपर से बना एनोड भी घुल जाता है। तांबे को कैथोड पर जमा करने के लिए, एक घनी परत बनाएं और प्रयोग के दौरान छीलें नहीं, परिणामों को विकृत करते हुए, आपको वर्तमान में 0.05 ए प्रति 1 सेमी से अधिक का उपयोग नहीं करना चाहिए 2कैथोड सतह। ऐसा करने के लिए, प्रयोग की शुरुआत से पहले, मिलीमीटर शासक का उपयोग करके, कैथोड की सतह निर्धारित करें और अधिकतम स्वीकार्य वर्तमान की गणना करें।

प्रयोग शुरू करने से पहले, कैथोड को नाइट्रिक एसिड के 20-30% घोल में 1-2 सेकंड के लिए डुबोया जाता है, और फिर आसुत जल से अच्छी तरह धोया जाता है।

काम के दौरान, इलेक्ट्रोलाइट में विसर्जित कैथोड की सतह को छूना महत्वपूर्ण नहीं है, क्योंकि। वसा के मामूली निशान भी कॉपर कैथोड जमा के आसंजन को बिगाड़ते हैं।

उसके बाद, हम कैथोड को वोल्टमीटर में ठीक करते हैं, जिसे हम CuSO के घोल से भरते हैं 4. कैथोड को इलेक्ट्रोलाइट स्नान से हटा दिया जाता है, आसुत जल से धोया जाता है, सुखाया जाता है और एक विश्लेषणात्मक संतुलन पर तौला जाता है। उसके बाद, इलेक्ट्रोलाइट के साथ स्नान में कैथोड को फिर से स्थापित किया जाता है और प्रयोग के लिए आगे बढ़ता है। उसी समय करंट चालू करें और स्टॉपवॉच शुरू करें। प्रयोग 40-50 मिनट तक जारी रहता है। उसी समय करंट को बंद कर दें और स्टॉपवॉच को बंद कर दें। कैथोड को इलेक्ट्रोलाइट से हटा दिया जाता है, आसुत जल से धोया जाता है, सुखाया जाता है और तौला जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रियाएं हुईं:

)तांबे (द्वितीय) सल्फेट समाधान का पृथक्करण:

2)इलेक्ट्रोड पर रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं:

परिणाम प्रसंस्करण

1)इस प्रयोगशाला कार्य के परिणामस्वरूप, हमें निम्नलिखित डेटा प्राप्त हुआ (तालिका 5):


तालिका 5. संचालित प्रयोगशाला कार्य पर डेटा।

वर्तमान शक्ति (I), A1.8 वह समय जिसके दौरान धारा प्रवाहित हुई (t), s2527 प्रयोग से पहले कैथोड का भार, द्रव्यमान में व्यक्त किया गया, g24.42 प्रयोग के बाद कैथोड का भार, द्रव्यमान में व्यक्त किया गया, g25.81 जमा किए गए पदार्थ का वजन, द्रव्यमान (एम) में व्यक्त किया गया, r1.39 2)विद्युत रासायनिक समकक्ष की गणना:

)दाढ़ द्रव्यमान समतुल्य, निरपेक्ष और सापेक्ष त्रुटि की गणना:

आउटपुट।

इस कार्य के दौरान, हमने तांबे के विद्युत रासायनिक समतुल्य, तांबे के समतुल्य के दाढ़ द्रव्यमान, साथ ही पूर्ण और सापेक्ष त्रुटि का निर्धारण किया।

2.4 इलेक्ट्रोड क्षमता का निर्धारण


काम का उद्देश्य: विभिन्न गतिविधि के उनके लवण के समाधान में तांबे और जस्ता इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें। नर्नस्ट समीकरण का उपयोग करके गणना के साथ मापा संभावित मूल्यों की तुलना करें।

उपकरण: पीएच मीटर, कॉपर इलेक्ट्रोड, जिंक इलेक्ट्रोड, सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड, संतृप्त केसीएल समाधान के साथ यू-ट्यूब, सैंडपेपर, क्यूएसओ समाधान 4और ZnSO 4अलग एकाग्रता के साथ।

कार्य करने की प्रक्रिया

पहली तरह की क्षमता को मापने के लिए, हम एक मापने वाले उपकरण, एक मापा इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड से मिलकर एक सर्किट इकट्ठा करते हैं। वास्तव में, हम गैल्वेनिक सेल के EMF को मापते हैं

| एजीसीएल, केसीएल || CuSO4 | घन;

जेएन | ZnSO4 || केसीएल, एजीसीएल | एजी।


सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड (दूसरी तरह का इलेक्ट्रोड) की क्षमता स्थिर है, केवल Cl आयनों की गतिविधि पर निर्भर करती है और Ag | AgCl (KC1 का संतृप्त विलयन) = 0.2 V। यह एक संदर्भ इलेक्ट्रोड है।

विसरित क्षमता को खत्म करने के लिए, हम संतृप्त KCl समाधान से भरे पुलों का उपयोग करते हैं।

हम क्षमता को मापने के लिए एक पीएच मीटर का उपयोग करते हैं। हम सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड को एक विशेष सॉकेट "संदर्भ इलेक्ट्रोड" (VSP इंस्ट्रूमेंट पैनल पर) से जोड़ते हैं, और मापने वाले इलेक्ट्रोड को एक विशेष प्लग के माध्यम से सॉकेट "meas - 1", "meas - 2" से जोड़ते हैं।

प्रक्रिया रसायन

एक गैल्वेनिक सेल एजी | के लिए एजीसीएल, केसीएल || CuSO4 | क्यू:


एक गैल्वेनिक सेल के लिए Zn | ZnSO4 || केसीएल, एजीसीएल | एजी:

परिणाम प्रसंस्करण

1)Cu आयनों की विभिन्न गतिविधियों पर कॉपर इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापने के परिणामस्वरूप 2+हमें निम्नलिखित डेटा मिला:

¾ कॉपर इलेक्ट्रोड के लिए (तालिका 6):


टेबल 6. कॉपर इलेक्ट्रोड के लिए लैब डेटा।

?मीस, वीएसएन, मोल * इक्विव -1 * एल -1 ?एलजी ए ?कैल्क, बी0.2100.10.38-1.72120.2862230.3510.20.36-1.44370.2944110.3600.50.25-1.20410.3014780.3611.00.23-0.93930, 309291

¾ जस्ता इलेक्ट्रोड के लिए (तालिका 7):

तालिका 6. जिंक इलेक्ट्रोड के लिए लैब डेटा।

?मीस, वीएसएन, मोल * इक्विव -1 * एल -1 ?एलजी ए ?गणना की गई, V-0.0650.10.25-1.9031-0.81914-0.0650.20.28-1.5528-0.80881-0.0290.50.38-1.0223-0, 79316-0.0501.00.40-0.6990-0.78362

2) हम lg a (Cu2+) पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता को प्लॉट करते हैं।

¾ कॉपर इलेक्ट्रोड के लिए (चित्र 10):


चित्र 10. कॉपर (II) आयनों की गतिविधि के लघुगणक पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता


¾ जिंक इलेक्ट्रोड के लिए (चित्र 11):


चित्र 11. जिंक आयनों की गतिविधि के लघुगणक पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता


.हम Nernst समीकरण (1) के अनुसार इलेक्ट्रोड की क्षमता की गणना करते हैं:

¾ कॉपर इलेक्ट्रोड के लिए:

¾ जिंक इलेक्ट्रोड के लिए:

उत्पादन: इस कार्य के दौरान, हमने CuSO की विभिन्न सांद्रता पर कॉपर और जिंक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापा 4और ZnSO 4क्रमशः, और नर्नस्ट समीकरण के अनुसार इन इलेक्ट्रोड क्षमता की गणना भी की, जिसके परिणामस्वरूप उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि बढ़ती एकाग्रता के साथ, तांबे और जस्ता इलेक्ट्रोड की इलेक्ट्रोड क्षमता बढ़ जाती है।


5 गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का निर्धारण


उद्देश्य: गैल्वेनिक सेल के EMF का निर्धारण करना।

उपकरण: जस्ता और तांबे इलेक्ट्रोड, CuSO समाधान 4और ZnSO 4, सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड, pH मीटर, सैंडपेपर, संतृप्त KC1 घोल के साथ U-ट्यूब, 0.1N। और 1n। क्यूएसओ समाधान 4, 0.1एन। और 1n। ZnSO4 समाधान ,

कार्य करने की प्रक्रिया

CuSO के आधे विलयन को दो गिलासों में डालें 4और ZnSO 4. पहले में हम तांबे से बना एक इलेक्ट्रोड रखते हैं, दूसरे में - जस्ता का।

इलेक्ट्रोड को सैंडपेपर से पहले साफ किया जाता है और धोया जाता है। हम तारों को पीछे के पैनल पर पीएच मीटर से इनपुट "चेंज 1" और "एल" से जोड़ते हैं। तुलना करना।" हम अगर-अगर में KCl के संतृप्त घोल से भरे U- आकार की ट्यूब के साथ बाहरी सर्किट को बंद कर देते हैं।

माप से पहले, डिवाइस 30 मिनट तक गर्म हो जाता है। जब सर्किट को इकट्ठा किया जाता है, तो हम माप के लिए आगे बढ़ते हैं, "एमवी" बटन दबाएं और डिवाइस के रीडिंग को निचले पैमाने "1-14" पर देखें। ईएमएफ के अधिक सटीक निर्धारण के लिए, वांछित सीमा के लिए बटन दबाएं। मापा मूल्यों को वोल्ट में बदलने के लिए, मान के अंश को 0.1 से गुणा किया जाता है।

कार्य करने के लिए, हम 1N की सांद्रता वाले विलयनों में तत्वों के EMF को मापते हैं। और 0.1 एन। और गणनाओं के साथ इन आंकड़ों की तुलना करें। हम पूर्ण और सापेक्ष त्रुटि पाते हैं।

प्रक्रिया रसायन

किसी दिए गए गैल्वेनिक सेल के लिए

| ZnSO4 || केसीएल, एजीसीएल | एजी


निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ विशिष्ट हैं:

कॉपर-जिंक गैल्वेनिक सेल में होने वाली प्रतिक्रिया का समग्र समीकरण:

परिणाम प्रसंस्करण

1)इस कार्य के परिणामस्वरूप, हमें निम्नलिखित परिणाम प्राप्त हुए (तालिका 6):


तालिका 6. आयोजित प्रयोगशाला कार्य पर डेटा

समाधान ?इस्म, वी ?परिकलित, वी सापेक्ष त्रुटि, % 0.1n। CuSO4 और 0.1n। ZnSO41.0871.0991.0921n। CuSO4 और 0.1n। ZnSO41.0821.0931.0061n। CuSO4 और 1n। ZnSO41.0601.070.935

)हम ईएमएफ की गणना करते हैं:

क्षमता की गणना नर्नस्ट समीकरण (1) के अनुसार की जाती है। मानक इलेक्ट्रोड क्षमता संदर्भ डेटा से ली गई है।

0.1N के समाधान के लिए। CuSO 4 और 0.1 एन। ZnSO 4:

1N के समाधान के लिए। CuSO 4 और 0.1 एन। ZnSO 4:

1N के समाधान के लिए। CuSO 4 और 1 एन। ZnSO 4:

उत्पादन: इस काम में, हमने विभिन्न सांद्रता के समाधान में गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का निर्धारण किया:

0.1N की सांद्रता पर। CuSO4 और 0.1n। ZnSO4,

1N की सांद्रता पर। CuSO4 और 0.1n। ZnSO4,

1N की सांद्रता पर। CuSO4 और 1n। ZnSO4;

और सापेक्ष त्रुटि भी निर्धारित की: क्रमशः 1.092%, 1.006%, 0.935%। नतीजतन, यह निष्कर्ष निकाला गया कि ई.डी.एस. की एकाग्रता में वृद्धि के साथ। गैल्वेनिक सेल में घट जाती है।


निष्कर्ष


इस पत्र में, हमने विद्युत रासायनिक अनुसंधान के मुख्य तरीकों की समीक्षा की, उनके वर्गीकरण, मुख्य विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं का विश्लेषण किया और इन विधियों की प्रासंगिकता को भी सिद्ध किया। अधिकांश कार्य इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं के विवरण के लिए समर्पित थे। पोटेंशियोमेट्री, कंडक्टोमेट्री, कूलोमेट्री, वोल्टामेट्री और इलेक्ट्रोग्रेविमेट्री का विस्तार से अध्ययन किया गया।

व्यावहारिक अनुसंधान के क्रम में, हमने किया: कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा अज्ञात एसिड की सांद्रता का निर्धारण, पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा हाइड्रोक्लोरिक और एसिटिक एसिड के समाधान के तुल्यता बिंदु का निर्धारण, तांबे के विद्युत रासायनिक समकक्ष का निर्धारण, क्षमता का निर्धारण तांबे और जस्ता इलेक्ट्रोड की, और एक गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का निर्धारण।

हम इन विधियों की गति और सटीकता के बारे में आश्वस्त थे, लेकिन साथ ही, अपने अनुभव से, हमने कुछ महत्वपूर्ण कमियां प्रकट कीं: सटीक डेटा प्राप्त करने के लिए, बहुत सटीक समायोजन और उपकरणों के अंशांकन की आवश्यकता होती है, प्राप्त परिणाम विभिन्न पर निर्भर करते हैं बाहरी कारक (दबाव, तापमान, आदि) और अन्य स्थितियां महत्वपूर्ण रूप से भिन्न हो सकती हैं, साथ ही उपकरणों की नाजुकता और उच्च लागत भी।

और फिर भी, ये विद्युत रासायनिक अनुसंधान के सभी ज्ञात तरीकों से दूर हैं। उपरोक्त सभी विधियाँ विज्ञान और प्रौद्योगिकी में प्रयुक्त विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का एक छोटा सा हिस्सा हैं। और वे सभी उद्योगों में इतने व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं कि उनके बिना न तो अस्तित्व और न ही सभ्यता का आगे विकास संभव है। इसकी काफी उम्र के बावजूद, भविष्य के लिए बड़ी संभावनाओं के साथ इलेक्ट्रोकेमिकल अनुसंधान विधियों का तेजी से विकास हो रहा है। कई प्रमुख वैज्ञानिकों के पूर्वानुमान के अनुसार, उनकी भूमिका तेजी से बढ़ेगी।

यह केवल इस दिशा में विकास के लिए हर संभव तरीके से योगदान करने के लिए बना हुआ है, और शायद भविष्य में हम ऐसे रहस्यों और विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों के अनुप्रयोग के क्षेत्रों की खोज करेंगे जिनका हम केवल सपना देख सकते हैं।


ग्रन्थसूची


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2. विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके

विश्लेषण और अनुसंधान के विद्युत रासायनिक तरीके इलेक्ट्रोड सतह पर या निकट-इलेक्ट्रोड अंतरिक्ष में होने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन और उपयोग पर आधारित हैं। कोई भी विद्युत पैरामीटर (संभावित, वर्तमान शक्ति, प्रतिरोध, आदि) जो विश्लेषण किए गए समाधान की एकाग्रता से कार्यात्मक रूप से संबंधित है और सही ढंग से मापा जा सकता है, एक विश्लेषणात्मक संकेत के रूप में काम कर सकता है।

अलग करना प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष विद्युत रासायनिक तरीके।प्रत्यक्ष तरीकों में, विश्लेषण की एकाग्रता पर वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) की निर्भरता का उपयोग किया जाता है। अप्रत्यक्ष तरीकों में, वर्तमान शक्ति (क्षमता, आदि) को एक उपयुक्त अनुमापक के साथ निर्धारित करने के लिए घटक के अनुमापन के अंत बिंदु को खोजने के लिए मापा जाता है, अर्थात। अनुमापक की मात्रा पर मापा पैरामीटर की निर्भरता का उपयोग करें।

किसी भी प्रकार के इलेक्ट्रोकेमिकल मापन के लिए, एक इलेक्ट्रोकेमिकल सर्किट या इलेक्ट्रोकेमिकल सेल की आवश्यकता होती है, जिसका घटक विश्लेषित समाधान है।

2.1। विश्लेषण की पोटेंशियोमेट्रिक विधि

2.1.1। बुनियादी कानून और सूत्र

पोटेंशियोमेट्रिक विधियाँ संकेतक इलेक्ट्रोड और संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर को मापने पर आधारित हैं, या, अधिक सटीक रूप से, इलेक्ट्रोमोटिव बल(EMF) विभिन्न परिपथों का, चूंकि यह EMF है, जो संभावित अंतर है, जिसे प्रयोगात्मक रूप से मापा जाता है।

संकेतक इलेक्ट्रोड की संतुलन क्षमताइलेक्ट्रोड प्रक्रिया में शामिल पदार्थों की गतिविधि और एकाग्रता से जुड़ा हुआ है, नर्नस्ट समीकरण:

ई = ई ° +आर टी / (एन एफ ) एलएन (और ऑक्साइड/और पुनर्स्थापित करें)

ई = ई ° +आर टी / (एन एफ ) एलएन ([ ऑक्साइड] ү ऑक्साइड /( [ पुनर्स्थापित करना] (पुनर्स्थापित करें)),

आर - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, 8.31 J / (mol। K) के बराबर; टी पूर्ण तापमान है;एफ - फैराडे स्थिरांक (96500 C/mol);एन - इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या; और ऑक्साइड, और पुनर्स्थापित करें- क्रमशः रेडॉक्स सिस्टम के ऑक्सीकृत और कम रूपों की गतिविधियाँ;[ ऑक्साइड] और[ पुनर्स्थापित करना] - उनकी दाढ़ सांद्रता; ү ऑक्साइड, ү बहाल - गतिविधि गुणांक; E ° रेडॉक्स सिस्टम की मानक क्षमता है।

स्थानापन्न टी= 298.15 K और समीकरण में स्थिरांक के संख्यात्मक मान, हम प्राप्त करते हैं:

ई = ई ° + (0.059 /एन) एलजी (और ऑक्साइड/और पुनर्स्थापित करें)

ई = ई ° + (0.059 /एन) एलजी ([ ऑक्साइड] А ऑक्साइड / ([ पुनर्स्थापित करना] (पुनर्स्थापित करें))

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री के तरीकेसर्किट या इलेक्ट्रोड क्षमता के प्रयोगात्मक रूप से मापा ईएमएफ से इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया प्रतिभागी की गतिविधि या एकाग्रता को खोजने के लिए नर्नस्ट समीकरण के आवेदन पर आधारित हैं। प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रिक विधियों में सबसे व्यापक रूप से पीएच का निर्धारण करने की विधि है, लेकिन आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के विश्वसनीय रूप से संचालन के हालिया विकास ने प्रत्यक्ष तरीकों की व्यावहारिक संभावनाओं का काफी विस्तार किया है। पीएच मान को पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा भी मापा जाता है।

पीएच को निर्धारित करने के लिए अक्सर एक ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। ग्लास इलेक्ट्रोड के मुख्य लाभ ऑपरेशन में आसानी, तेजी से संतुलन और रेडॉक्स सिस्टम में पीएच निर्धारित करने की क्षमता है। नुकसान में इलेक्ट्रोड सामग्री की नाजुकता और दृढ़ता से क्षारीय और दृढ़ता से अम्लीय समाधानों के संक्रमण में काम की जटिलता शामिल है।

हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता के अलावा, आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ कई दसियों विभिन्न आयनों की सामग्री को प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रिक विधि द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापनविभवमितीय मापन के परिणामों से तुल्यता बिंदु के निर्धारण के आधार पर। तुल्यता बिंदु के पास, संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता में तेज परिवर्तन (कूद) होता है। जैसे दूसरों में अनुमापनतरीकों, पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन प्रतिक्रियाओं को सख्ती से आगे बढ़ना चाहिए stoichiometrically, उच्च गति है और अंत तक जाएं।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के लिए, विश्लेषण किए गए समाधान और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड में एक संकेतक इलेक्ट्रोड से एक सर्किट इकट्ठा किया जाता है। कैलोमेल या सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड का उपयोग अक्सर संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में प्रयुक्त संकेतक इलेक्ट्रोड का प्रकार गुणों पर निर्भर करता है अनुमापनमिश्रण और इलेक्ट्रोड के साथ इसकी बातचीत। अम्ल-क्षार अनुमापन में, एक ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, रेडॉक्स अनुमापन में, एक निष्क्रिय (प्लैटिनम) इलेक्ट्रोड या एक इलेक्ट्रोड जो इसमें निहित आयनों में से एक के संबंध में प्रतिवर्ती होता है अनुमापनमिश्रण; अवक्षेपण में - एक रजत इलेक्ट्रोड; में जटिलमितीय- अनुमापन योग्य धातु आयन के लिए उत्क्रमणीय धातु इलेक्ट्रोड।

समतुल्यता बिंदु को खोजने के लिए, एक अंतर वक्र को अक्सर निर्देशांक में बनाया जाता है डीइ/ डीवी-वी . तुल्यता बिंदु को प्राप्त वक्र के अधिकतम द्वारा इंगित किया जाता है, और इस अधिकतम के अनुरूप भुज के साथ पढ़ने से टाइट्रेंट का आयतन मिलता है, खर्च कियातुल्यता बिंदु पर अनुमापन के लिए। एक साधारण संबंध का उपयोग करने की तुलना में एक विभेदक वक्र के तुल्यता बिंदु का निर्धारण करना अधिक सटीक है इ - वी

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन विधि के मुख्य लाभ उच्च सटीकता और तनु समाधानों में, अशांत और रंगीन मीडिया में निर्धारण करने की क्षमता है, और प्रारंभिक पृथक्करण के बिना एक समाधान में कई पदार्थों का निर्धारण करने की क्षमता भी है। गैर-जलीय सॉल्वैंट्स के उपयोग के साथ पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के व्यावहारिक अनुप्रयोग का क्षेत्र काफी विस्तार कर रहा है। वे मल्टीकंपोनेंट सिस्टम का विश्लेषण करना संभव बनाते हैं जो एक जलीय घोल में निर्धारित नहीं किया जा सकता है, ऐसे पदार्थों का विश्लेषण करने के लिए जो अघुलनशील हैं या पानी में विघटित हो रहे हैं, आदि। पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन आसानी से स्वचालित हो सकता है। उद्योग कई प्रकार के ऑटोटिट्रेटर्स का उत्पादन करता है जो पोटेंशियोमेट्रिक सेंसर का उपयोग करते हैं।

पोटेंशियोमेट्रिक टाइट्रेशन के नुकसान में टाइट्रेंट को शामिल करने के बाद क्षमता का हमेशा तेजी से स्थापित नहीं होना और कई मामलों में टाइट्रेशन के दौरान बड़ी संख्या में रीडिंग करने की आवश्यकता शामिल है।

पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण में, विभिन्न प्रकार के पोटेंशियोमीटर मुख्य माप उपकरण हैं। वे इलेक्ट्रोड सिस्टम के EMF को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। चूंकि ईएमएफ समाधान में संबंधित आयनों की गतिविधि पर निर्भर करता है, इसलिए कई पोटेंशियोमीटर भी आपको पीएक्स मान को सीधे मापने की अनुमति देते हैं - एक्स आयन की गतिविधि का नकारात्मक लघुगणक। ऐसे पोटेंशियोमीटर, संबंधित आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ पूर्ण होते हैं, कहा जाता है आयनोमर्स. यदि पोटेंशियोमीटर और इलेक्ट्रोड सिस्टम को केवल हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है, तो उपकरण को पीएच मीटर कहा जाता है।

ए.ए. विखरेव, एस.ए. जुयकोवा, एन.ए. चेमेरिस, एन.जी. डोमिना

विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीके (PCMA) पदार्थों के मापा भौतिक गुणों और उनकी गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना के बीच संबंधों के उपयोग पर आधारित हैं। चूँकि पदार्थों के भौतिक गुणों को विभिन्न उपकरणों - "उपकरणों" का उपयोग करके मापा जाता है, इसलिए विश्लेषण के इन तरीकों को वाद्य विधियाँ भी कहा जाता है।

FKhMA के बीच सबसे बड़ा व्यावहारिक अनुप्रयोग है:

- विद्युत रासायनिक तरीके- क्षमता, वर्तमान शक्ति, बिजली की मात्रा और अन्य विद्युत मापदंडों के माप के आधार पर;

- वर्णक्रमीय और अन्य ऑप्टिकल तरीके- किसी पदार्थ के परमाणुओं या अणुओं द्वारा विद्युत चुम्बकीय विकिरण (EMR) के अवशोषण या उत्सर्जन की घटना पर आधारित हैं;

- क्रोमैटोग्राफिक तरीके- स्थिर एक के सापेक्ष मोबाइल चरण के दिशात्मक संचलन के साथ गतिशील परिस्थितियों में होने वाली सोखने की प्रक्रियाओं पर आधारित हैं।

PCMA के फायदों में उच्च संवेदनशीलता और कम पता लगाने की सीमा शामिल है - द्रव्यमान 10-9 μg तक और एकाग्रता 10-12 g / ml तक, उच्च चयनात्मकता (चयनात्मकता), जो मिश्रण के घटकों को उनके प्रारंभिक पृथक्करण के बिना निर्धारित करने की अनुमति देता है, जैसा कि साथ ही तेजी से विश्लेषण, उनके स्वचालन और कम्प्यूटरीकरण की संभावना।

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में विद्युत रासायनिक विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विश्लेषण की किसी विशेष वस्तु के लिए विश्लेषण पद्धति का चुनाव कई कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसमें सबसे पहले, तत्व परिभाषा की निचली सीमा शामिल है।

तालिका में कुछ तरीकों से विभिन्न तत्वों का पता लगाने की निचली सीमा पर डेटा प्रस्तुत किया गया है।

विभिन्न तरीकों से तत्वों का पता लगाने की सीमा (µg/ml)।

तत्व MAC आस पीटीपी विलो आयनोमेट्री एम्पीयर। कैप्शन।
एजी 0.1- डाइथिज़ोन 0,07 0,2 0.00001 0.02 0.05
जैसा 0.05 - मोलिब्ड.ब्लू 0,2 0,04 0,02 - 0,05
औ 0.04-मिथाइल फिओल। 0,3 0,005 0,001 - 0,05
द्वि 0.07-डाइथिज़ोन 0,005 0,00001 - 0,5
सीडी 0.04-डाइथिज़ोन 0,05 0,002 0,00001 0,03 0,5
करोड़ 0.04-डिफेनिलकार्बाजाइड 0,2 0,02 - -
घन 0.03-डाइथिज़ोन 0,2 0,002 0,00002 0,01 0,05
एचजी 0.08-डाइथिज़ोन - 0,00005
पंजाब 0.08-डाइथिज़ोन 0,6 0,003 0,00002 0,03
एसबी 0.08-रोडामाइन 0,004 0,00004 - 0,5
फ़े 0,1-थियोसाइनेट 0,2 0,003 0,0002 0,3 0,5
से 0.08-डायमी-नोफ़थलीन 0,3 0,2 0,00002 - 0,5
एस.एन. 0,07-फेनिल-फ्लूरिओम 0,4 0,003 0,00004 - 0,5
ते 0.1-बिस्मुथोल 0,7 0,02 - -
टी एल 0.06-रोडामाइन 0,6 0,01 0,00002 - 0,5
Zn 0.02-डाइथिज़ोन 0,02 0,003 0,0003 - 0,5
एफ- - - - - 0,02 5-10
एनएच 4+, नंबर 3 - - - - - 0,1 1-5

मैक - आणविक अवशोषण स्पेक्ट्रोमेट्री (फोटोमेट्री);

एएएस - परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोमेट्री (लौ फोटोमेट्री);

पीटीपी - बारी-बारी से चालू पोलरोग्राफी;

आईवीए - स्ट्रिपिंग वोल्टामेट्री।

FHMA में निर्धारण त्रुटियां लगभग 2-5% हैं; विश्लेषण के लिए जटिल और महंगे उपकरण के उपयोग की आवश्यकता होती है।

अलग करना प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्षभौतिक-रासायनिक विश्लेषण के तरीके। प्रत्यक्ष तरीके विश्लेषण की एकाग्रता पर मापा विश्लेषणात्मक संकेत की निर्भरता का उपयोग करते हैं। अप्रत्यक्ष तरीकों में, एक उपयुक्त अनुमापक के साथ निर्धारित घटक के अनुमापन के अंत बिंदु को खोजने के लिए विश्लेषणात्मक संकेत को मापा जाता है, अर्थात, टाइट्रेंट की मात्रा पर मापा पैरामीटर की निर्भरता का उपयोग किया जाता है।

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकेइलेक्ट्रोड की सतह पर या निकट-इलेक्ट्रोड अंतरिक्ष में होने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन और उपयोग पर आधारित हैं। कोई भी विद्युत पैरामीटर (संभावित, विद्युत प्रवाह, बिजली की मात्रा, आदि) कार्यात्मक रूप से निर्धारित घटक की एकाग्रता से संबंधित है और सही माप के लिए उत्तरदायी एक विश्लेषणात्मक संकेत के रूप में काम कर सकता है।

मापा विश्लेषणात्मक संकेत की प्रकृति के अनुसार, विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों को विभाजित किया गया है पोटेंशियोमेट्री, वोल्टामेट्री, कूलोमेट्रीऔर कई अन्य तरीके:

स्वतंत्र चर पर विद्युत रासायनिक संकेत की विशेषता निर्भरता

तरीका मापा संकेत स्वतंत्र चर पर संकेत की निर्भरता
पोटेंशियोमेट्री, आयनोमेट्री संभावित ई = एफ (सी) सी-विश्लेषण की एकाग्रता
पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन विभव E = f(V), V अनुमापक अभिकर्मक का आयतन है
पोलरोग्राफी, वोल्टामेट्री वर्तमान I = f(E), E इलेक्ट्रोड की ध्रुवीकरण क्षमता है
स्ट्रिपिंग वोल्टामेट्री वर्तमान मैं n = च (ई)
क्रोनोपोटेंटियोमेट्री संभावित ई = एफ (टी), टी - इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण समय I = कास्ट।
एक संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ एम्परोमेट्रिक अनुमापन धारा I = f(V), V अनुमापक अभिकर्मक का आयतन है
दो संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ एम्परोमेट्रिक अनुमापन धारा I = f(V) V - अनुमापक अभिकर्मक का आयतन
कूलोमेट्री क्यू \u003d एफ (सी), सी - पदार्थ की मात्रा
कंडक्टोमेट्री जी = एफ (सी), सी समाधान में आयनों की एकाग्रता है
कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन विद्युत चालकता G = f(V), V अनुमापक अभिकर्मक का आयतन है

पोटेंशियोमेट्री

पोटेंशियोमेट्रिक माप निर्धारित किए जा रहे आयन की गतिविधि (एकाग्रता) पर इलेक्ट्रोड संतुलन क्षमता की निर्भरता पर आधारित होते हैं। माप के लिए, उपयुक्त से गैल्वेनिक सेल बनाना आवश्यक है सूचक इलेक्ट्रोड और संदर्भ इलेक्ट्रोड,और संकेतक इलेक्ट्रोड (एक गैल्वेनिक सेल का ईएमएफ) की क्षमता को मापने के लिए एक उपकरण भी है, थर्मोडायनामिक के करीब की स्थितियों के तहत, जब संकेतक इलेक्ट्रोड में एक संतुलन (या इसके करीब) की क्षमता होती है, यानी महत्वपूर्ण वर्तमान को हटाए बिना सर्किट बंद होने पर गैल्वेनिक सेल से। इस मामले में, आप पारंपरिक वाल्टमीटर का उपयोग नहीं कर सकते, लेकिन आपको इसका उपयोग करना चाहिए तनाव नापने का यंत्र- एक उच्च इनपुट प्रतिरोध (1011 - 1012 ओहम) वाला एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, जो इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं की घटना और सर्किट में वर्तमान की घटना को बाहर करता है।

एक संकेतक इलेक्ट्रोड एक इलेक्ट्रोड होता है जिसकी क्षमता विश्लेषण किए गए समाधान में आयन की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है।

एक संदर्भ इलेक्ट्रोड एक इलेक्ट्रोड है जिसकी क्षमता विश्लेषण की शर्तों के तहत स्थिर रहती है। संदर्भ इलेक्ट्रोड के संबंध में, संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें इ(एक गैल्वेनिक सेल का ईएमएफ)।

पोटेंशियोमेट्री में संकेतक इलेक्ट्रोड के दो मुख्य वर्गों का उपयोग किया जाता है - इलेक्ट्रॉन एक्सचेंज और आयन एक्सचेंज।

इलेक्ट्रॉन विनिमय इलेक्ट्रोड- ये इलेक्ट्रोड हैं जिनकी सतह पर इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी के साथ इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाएं होती हैं। इन इलेक्ट्रोड में पहली और दूसरी तरह के रेडॉक्स इलेक्ट्रोड शामिल हैं।

पहली तरह के इलेक्ट्रोड- ये इलेक्ट्रोड हैं जो इलेक्ट्रोड सामग्री के लिए सामान्य रूप से प्रतिवर्ती हैं, उदाहरण के लिए, धातु एम उसी धातु के नमक के घोल में डूबा हुआ है। प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया एम एन + + नी↔ एम और इसकी वास्तविक क्षमता नर्नस्ट समीकरण के अनुसार समाधान में धातु के पिंजरों की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है:

250C (298 K) के तापमान के लिए और उन स्थितियों के लिए जहां आयन गतिविधि लगभग सांद्रता के बराबर होती है (γ → 1):

पहले प्रकार के इलेक्ट्रोड विभिन्न धातुओं से बनाए जा सकते हैं, उदाहरण के लिए, Ag (सिल्वर), Cu (तांबा), Zn (जिंक), Pb (लेड), आदि।

योजनाबद्ध रूप से, पहली तरह के इलेक्ट्रोड को M | के रूप में लिखा जाता है एम एन+ , जहां ऊर्ध्वाधर रेखा ठोस (इलेक्ट्रोड) और तरल (समाधान) चरणों की सीमा दर्शाती है। उदाहरण के लिए, सिल्वर नाइट्रेट के घोल में डुबोए गए सिल्वर इलेक्ट्रोड को इस प्रकार दर्शाया गया है - Ag | एजी+; यदि आवश्यक हो, इलेक्ट्रोलाइट की एकाग्रता का संकेत दें - Ag | एग्नो 3 (0.1 एम)।

पहली तरह के इलेक्ट्रोड में शामिल हैं गैस हाइड्रोजन इलेक्ट्रोडपीटी (H2) | एच + (2Н + + 2↔ एच 2, इ 0 = 0):

दूसरी तरह के इलेक्ट्रोडऋणायन-प्रतिवर्ती इलेक्ट्रोड हैं, उदाहरण के लिए, इस धातु के विरल रूप से घुलनशील नमक के साथ लेपित एक धातु, इस विरल रूप से घुलनशील नमक एम, एमए के आयन युक्त घोल में डुबोया जाता है। और एन-. ऐसे इलेक्ट्रोड की सतह पर प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया MA + होती है नी↔ एम + ए एन-और इसकी वास्तविक क्षमता नेर्नस्ट समीकरण (पर) के अनुसार समाधान में आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है टी= 298 के और γ → 1):

दूसरे प्रकार के इलेक्ट्रोड के उदाहरण सिल्वर क्लोराइड (AgCl + इ↔ एजी + सीएल -) और कैलोमेल (एचजी 2 सीएल 2 + 2ई↔ 2Hg + 2Cl -) इलेक्ट्रोड:

रेडॉक्स इलेक्ट्रोड- ये ऐसे इलेक्ट्रोड हैं जिनमें एक अक्रिय सामग्री (प्लैटिनम, सोना, ग्रेफाइट, कांचयुक्त कार्बन, आदि) होते हैं, जो विश्लेषण के ऑक्सीकृत (ओके) और कम (बीओसी) रूपों वाले घोल में डूबे होते हैं। ऐसे इलेक्ट्रोड की सतह पर, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया ठीक + नी↔ वोस और इसकी वास्तविक क्षमता नर्नस्ट समीकरण (पर) के अनुसार समाधान में पदार्थ के ऑक्सीकरण और कम रूपों की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है टी= 298 के और γ → 1):

यदि हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, तो उनकी गतिविधि (एकाग्रता) को प्रत्येक विशिष्ट मामले के लिए संबंधित नर्नस्ट समीकरणों में ध्यान में रखा जाता है।

आयन एक्सचेंज इलेक्ट्रोड- ये वे इलेक्ट्रोड हैं जिनकी सतह पर आयन-विनिमय प्रतिक्रियाएँ होती हैं। इन इलेक्ट्रोड को भी कहा जाता है आयन-चयनात्मक या झिल्ली।ऐसे इलेक्ट्रोड का सबसे महत्वपूर्ण घटक है अर्धपारगम्य झिल्ली- एक पतली ठोस या तरल फिल्म जो विश्लेषण किए गए एक से इलेक्ट्रोड (आंतरिक समाधान) के आंतरिक भाग को अलग करती है और केवल एक प्रकार के एक्स (उद्धरण या आयनों) के आयनों को पारित करने की क्षमता रखती है। संरचनात्मक रूप से, झिल्ली इलेक्ट्रोड में एक आंतरिक संदर्भ इलेक्ट्रोड (आमतौर पर सिल्वर क्लोराइड) और एक आंतरिक इलेक्ट्रोलाइट समाधान होता है, जिसमें एक संभावित-निर्धारण आयन की निरंतर एकाग्रता होती है, जो एक संवेदनशील झिल्ली द्वारा बाहरी (परीक्षण) समाधान से अलग होती है।

किसी भी संदर्भ इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापे गए आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता, उन आयनों की गतिविधि पर निर्भर करती है जो समाधान में झिल्ली द्वारा अवशोषित होते हैं:

कहां स्थिरांक-झिल्ली की प्रकृति के आधार पर स्थिर ( विषमता क्षमता) और बाहरी और आंतरिक संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर, एनऔर एक(एक्स एन±) संभावित-निर्धारक आयन का प्रभार और गतिविधि हैं। यदि आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापी जाती है, तो स्थिरांक मानक इलेक्ट्रोड क्षमता है इ 0.

झिल्ली इलेक्ट्रोड के लिए, मान इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन का ढलानसैद्धांतिक से भिन्न हो सकता है नर्न्स्टमान (0.059 वी); इस मामले में, इलेक्ट्रोड समारोह का वास्तविक मूल्य θ अंशांकन ग्राफ के ढलान के स्पर्शरेखा के रूप में परिभाषित किया गया है। फिर:

निर्धारित आयन एक्स के अलावा, एक विदेशी आयन बी, जो इलेक्ट्रोड की क्षमता को प्रभावित करता है, युक्त समाधान में झिल्ली इलेक्ट्रोड की क्षमता का वर्णन किया गया है निकोल्स्की समीकरण(संशोधित नर्नस्ट समीकरण):

कहां जेडविदेशी (हस्तक्षेप) आयन का आरोप है, कХ/В झिल्ली इलेक्ट्रोड का चयन गुणांक है।

चयनात्मकता कारक क X / B हस्तक्षेप करने वाले B आयनों की उपस्थिति में निर्धारित X आयनों के लिए इलेक्ट्रोड झिल्ली की संवेदनशीलता को दर्शाता है। यदि कएक्स / वी<1, то электрод селективен относительно ионов Х и, чем меньше числовое значение коэффициента селективности, тем выше селективность электрода по отношению к определяемым ионам и меньше мешающее действие посторонних ионов. Если коэффициент селективности равен 0,01, то это означает, что мешающий ион В оказывает на величину электродного потенциала в 100 раз меньшее влияние, чем определяемый ион той же молярной концентрации.

चयनात्मकता गुणांक की गणना निर्धारित और हस्तक्षेप करने वाले आयनों की गतिविधियों (सांद्रता) के अनुपात के रूप में की जाती है, जिस पर इलेक्ट्रोड इन पदार्थों के समाधान में समान क्षमता प्राप्त करता है, उनके आरोपों को ध्यान में रखते हुए:

चयनात्मकता गुणांक के मूल्य को जानने के बाद, हस्तक्षेप करने वाले आयन की एकाग्रता की गणना करना संभव है, जो आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड (उदाहरण) की क्षमता को प्रभावित करता है।

उदाहरण।आयन-चयनात्मक फ्लोराइड इलेक्ट्रोड के लिए सोडियम फ्लोराइड के 1∙10-3 एम समाधान में नाइट्रेट आयनों की क्या सांद्रता दोनों आयनों के प्रति समान रूप से संवेदनशील होने के लिए बनाई जानी चाहिए, यदि इसकी इलेक्ट्रोड चयनात्मकता गुणांक है?

फैसला।

तब से

इसका मतलब यह है कि विश्लेषण किए गए घोल में नाइट्रेट आयनों की सांद्रता 0.5 mol/l से ऊपर होने पर इसके मिलिमोलर घोल में फ्लोराइड आयन के निर्धारण पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

एक ठोस झिल्ली आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का एक उत्कृष्ट उदाहरण एक हाइड्रोजन फ़ंक्शन के साथ एक ग्लास इलेक्ट्रोड है जिसका उपयोग समाधान (ग्लास पीएच इलेक्ट्रोड) में हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता को मापने के लिए किया जाता है। ऐसे इलेक्ट्रोड के लिए, झिल्ली एक निश्चित संरचना का एक विशेष ग्लास है, और आंतरिक इलेक्ट्रोलाइट हाइड्रोक्लोरिक एसिड का 0.1 एम समाधान है:

एजी, एजीसीएल | 0.1 एम एचसीएल | कांच की झिल्ली | जांच समाधान

आयन एक्सचेंज प्रक्रिया कांच की झिल्ली की सतह पर होती है:

SiO-Na+ (कांच) + H+ (समाधान) → -SiO-H+ (कांच) + Na+ (समाधान)

परिणामस्वरूप, कांच में हाइड्रोजन आयनों और H+ (ग्लास) ↔ H+ (समाधान) के विलयन के बीच एक गतिशील संतुलन स्थापित हो जाता है, जिससे एक विभव उत्पन्न होता है:

ई = कास्ट + θएलजी एक(एच +) = स्थिरांक – θ पीएच

झिल्ली में Al2O3 की उच्च सामग्री वाला एक ग्लास इलेक्ट्रोड समाधान में सोडियम आयनों की गतिविधि को मापता है (एक ग्लास ना इलेक्ट्रोड, एक सोडियम चयनात्मक इलेक्ट्रोड)। इस मामले में, आंतरिक समाधान 0.1 एम सोडियम क्लोराइड समाधान है:

एजी, एजीसीएल | 0.1M NaCl | कांच की झिल्ली | जांच समाधान

सोडियम-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के कांच की झिल्ली की सतह पर, कांच में सोडियम आयनों और Na + (ग्लास) ↔ Na + (समाधान) के घोल के बीच एक संतुलन स्थापित किया जाता है, जिससे एक संभावित उभरता है:

ई = कास्ट + θएलजी एक(ना +) = स्थिरांक – θ पी एन ए

क्रिस्टलीय झिल्ली के साथ सबसे सही इलेक्ट्रोड एक फ्लोराइड-चयनात्मक इलेक्ट्रोड है, जिसकी झिल्ली लैंथेनम फ्लोराइड (LaF3) के एकल क्रिस्टल की प्लेट से बनी होती है, जो यूरोपियम फ्लोराइड (EuF 2) के साथ चालकता बढ़ाने के लिए सक्रिय होती है:

एजी, एजीसीएल | 0.1 एम NaCl, 0.1 एम NaF | एलएएफ 3 (ईयूएफ 2) | जांच समाधान

फ्लोराइड इलेक्ट्रोड की क्षमता इसकी सतह F- (झिल्ली) ↔ F- (समाधान) पर आयन एक्सचेंज प्रक्रिया द्वारा निर्धारित की जाती है:

ई = कास्ट - θएलजी एक(एफ-) = स्थिरांक + θ पीएफ

इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन के निरंतर और ढलान के मान θ आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के लिए अंशांकन वक्र से निर्धारित किया जाता है ई ÷ pX क्रमशः y-अक्ष पर एक खंड के रूप में और सीधी रेखा के ढलान की स्पर्शरेखा है। एक ग्लास पीएच इलेक्ट्रोड के लिए, इस ऑपरेशन को सटीक रूप से ज्ञात पीएच मानों के साथ मानक बफर समाधानों का उपयोग करके उपकरणों (पीएच मीटर) के समायोजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

कांच और फ्लोराइड-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का एक योजनाबद्ध दृश्य आंकड़ों में दिखाया गया है:

इसकी क्षमता (गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ) को मापने के लिए एक संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ जोड़ा जाता है, एक ज्ञात और स्थिर क्षमता वाले एक संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जो परीक्षण समाधान की संरचना पर निर्भर नहीं करता है। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले संदर्भ इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल इलेक्ट्रोड हैं। दोनों इलेक्ट्रोड दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड से संबंधित हैं और ऑपरेशन में उच्च स्थिरता की विशेषता है।

सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल इलेक्ट्रोड की क्षमता क्लोराइड आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है टी= 298 के और γ → 1):

संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में, पोटेशियम क्लोराइड के संतृप्त समाधान वाले इलेक्ट्रोड का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है - 250C पर, संतृप्त सिल्वर क्लोराइड संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता +0.201 V है, और एक संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड +0.247 V (एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के सापेक्ष) है ). 1 एम और 0.1 एम पोटेशियम क्लोराइड समाधान वाले सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता संदर्भ तालिकाओं में पाई जा सकती है।

संतृप्त सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल संदर्भ इलेक्ट्रोड का एक योजनाबद्ध दृश्य चित्र में दिखाया गया है:

संदर्भ इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड (एक)और कैलोमेल (बी)

1 - एस्बेस्टस फाइबर विश्लेषित समाधान के साथ संपर्क प्रदान करता है

2 - KCl विलयन (संतृप्त)

3 - संपर्क छेद

4 - KCl विलयन (संतृप्त), AgCl (ठोस)

5 - KCl घोल को इंजेक्ट करने के लिए छेद

6 - Hg2Cl2, Hg और KC1 (संतृप्त) के मिश्रण से पेस्ट

संकेतक इलेक्ट्रोड (एक गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ) की संतुलन क्षमता को मापकर समाधान में आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) को सीधे निर्धारित करने के लिए पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री (आयनोमेट्री), साथ ही अनुमापन के अंत बिंदु को इंगित करने के लिए ( केटीटी) अनुमापन के दौरान संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को बदलकर ( पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन)।

सभी हथकंडों में प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रीनिर्धारित किए जा रहे आयन की गतिविधि (एकाग्रता) पर संकेतक इलेक्ट्रोड की निर्भरता का उपयोग किया जाता है, जिसे नर्नस्ट समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है। विश्लेषण के परिणाम किसी पदार्थ की सांद्रता का निर्धारण करते हैं, न कि उसकी गतिविधि, जो तब संभव है जब आयन गतिविधि गुणांक का मान एकता (γ → 1) के बराबर हो या उनका निरंतर मूल्य (स्थिर आयनिक शक्ति) समाधान), इसलिए, आगे तर्क में, केवल एकाग्रता निर्भरता का उपयोग किया जाता है।

निर्धारित किए जा रहे आयन की सांद्रता की गणना संकेतक इलेक्ट्रोड की प्रायोगिक रूप से पाई गई क्षमता से की जा सकती है, यदि स्थिर घटक इलेक्ट्रोड के लिए जाना जाता है (मानक क्षमता इ 0) और इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन की स्थिरता θ . इस मामले में, एक गैल्वेनिक सेल बनाया जाता है, जिसमें एक संकेतक इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड होता है, इसका EMF मापा जाता है, संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता (SHE के सापेक्ष) और निर्धारित आयन की एकाग्रता की गणना की जाती है।

पर विधि अंशांकन वक्रनिर्धारित किए जाने वाले आयन की ज्ञात सांद्रता और एक स्थिर आयनिक शक्ति के साथ मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार करें, इन समाधानों में संदर्भ इलेक्ट्रोड (एक गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ) के सापेक्ष संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें, और एक निर्भरता आधारित निर्माण करें प्राप्त आंकड़ों पर इ÷ पी साथ(ए) (अंशांकन प्लॉट)। फिर विश्लेषण किए गए समाधान में संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें इ x (समान शर्तों के तहत) और शेड्यूल के अनुसार p निर्धारित करें साथएक्स (ए) और विश्लेषित समाधान में विश्लेषण की एकाग्रता की गणना करें।

पर मानक (तुलना) विधिविश्लेषण किए गए समाधान में संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें ( इ x) और विश्लेषण के मानक समाधान में ( इअनुसूचित जनजाति)। विश्लेषण किए गए नमूने और मानक नमूने के लिए नर्नस्ट समीकरणों के आधार पर निर्धारित आयन की सांद्रता की गणना की जाती है। संकेतक इलेक्ट्रोड के लिए इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन का ढलान θ

का उपयोग करते हुए योजक विधिपहले विश्लेषण किए गए समाधान में संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें ( इ x), फिर इसमें विश्लेषण के मानक समाधान की एक निश्चित मात्रा जोड़ें और परिणामी समाधान में इलेक्ट्रोड क्षमता को अतिरिक्त के साथ मापें ( इएक्स + डी)। विश्लेषण किए गए नमूने और योज्य के साथ नमूने के लिए नर्नस्ट समीकरणों के आधार पर निर्धारित आयन की सांद्रता की गणना की जाती है। संकेतक इलेक्ट्रोड के लिए इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन का ढलान θ अंशांकन वक्र से पहले से ज्ञात या निर्धारित होना चाहिए।

पर पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापनटाइट्रेंट के प्रत्येक भाग को जोड़ने के बाद इलेक्ट्रोकेमिकल सेल (संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता) के ईएमएफ को मापें और रिकॉर्ड करें। फिर, प्राप्त परिणामों के अनुसार अनुमापन वक्र बनाए जाते हैं - अभिन्ननिर्देशांक में ई ÷ वी (ए)और अंतरनिर्देशांक में ∆ इ/∆वी ÷ वी (बी), और अनुमापन के अंत बिंदु का निर्धारण ( केटीटी)ग्राफिक तरीके से:

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में, सभी मुख्य प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है - एसिड-बेस, रेडॉक्स, वर्षा और जटिलता। अनुमापन के दौरान संभावित-निर्धारण आयनों की एकाग्रता में परिवर्तन को रिकॉर्ड करने के लिए एक उपयुक्त संकेतक इलेक्ट्रोड की उपस्थिति के पूरक के रूप में वे दृश्य टाइट्रिमेट्री के समान आवश्यकताओं के अधीन हैं।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के दौरान निर्धारण त्रुटि 0.5-1% है, जो प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रिक माप (2-10%) की तुलना में काफी कम है, हालांकि, उच्च पहचान सीमा देखी जाती है - 10 -4 mol / l से अधिक।

कूलोमेट्री

कूलोमेट्रीविद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया पर खर्च की गई बिजली की मात्रा को मापने के आधार पर विश्लेषण के तरीकों को जोड़ती है। एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया कार्यशील इलेक्ट्रोड (प्रत्यक्ष कूलोमेट्री) पर विश्लेषण के एक मात्रात्मक इलेक्ट्रोकनवर्जन (ऑक्सीकरण या कमी) की ओर ले जाती है या एक मध्यवर्ती अभिकर्मक (टाइटेंट) के उत्पादन के लिए होती है जो विश्लेषण (अप्रत्यक्ष कूपोमेट्री, कूलोमेट्रिक अनुमापन) के साथ स्टोइकोमेट्रिक रूप से प्रतिक्रिया करती है।

कूलोमेट्रिक विधियां किस पर आधारित हैं फैराडे का नियम, जो विद्युत-परिवर्तित (ऑक्सीकृत या कम) पदार्थ की मात्रा और इस मामले में खपत बिजली की मात्रा के बीच संबंध स्थापित करता है:

कहां एमविद्युत-परिवर्तित पदार्थ का द्रव्यमान है, जी; क्यूकिसी पदार्थ, C के विद्युत रूपांतरण पर खर्च की गई बिजली की मात्रा है; एफ- फैराडे संख्या, किसी पदार्थ के एक मोल समतुल्य के विद्युतरूपांतरण के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा के बराबर, 96500 C/mol; एमपदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान है, g/mol; एनविद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।

कूपोमेट्रिक विश्लेषण करने के लिए एक आवश्यक शर्त विश्लेषण के परिवर्तन के लिए बिजली की लगभग पूरी खपत है, अर्थात, विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया को 100% वर्तमान आउटपुट के साथ पक्ष प्रक्रियाओं के बिना आगे बढ़ना चाहिए।

व्यवहार में, कूपोमेट्रिक विश्लेषण को दो संस्करणों में लागू किया जाता है - एक स्थिर क्षमता पर ( पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री) और एक निरंतर वर्तमान में ( एम्पेरोस्टैटिक कूलोमेट्री).

पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्रीके लिए इस्तेमाल होता है सीधेकूलोमेट्रिक माप, जब सीधे निर्धारित पदार्थ इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन होता है। इस मामले में, काम कर रहे इलेक्ट्रोड का उपयोग करने की क्षमता क्षमतास्थिर बनाए रखा जाता है और इसका मान विश्लेषण के सीमित प्रवाह के क्षेत्र में ध्रुवीकरण वक्रों के आधार पर चुना जाता है। एक स्थिर क्षमता पर इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया में, एक घातीय कानून के अनुसार इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की एकाग्रता में कमी के अनुसार वर्तमान ताकत घट जाती है:

कहां Ι - एक समय में वर्तमान ताकत टी, और; Ι 0 - इलेक्ट्रोलिसिस के प्रारंभिक क्षण में वर्तमान ताकत, ए; कइलेक्ट्रोलिसिस स्थितियों के आधार पर एक स्थिरांक है।

अवशिष्ट धारा तक पहुंचने तक इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है Ι , जिसका मूल्य आवश्यक सटीकता द्वारा निर्धारित किया जाता है - 0.1% की स्वीकार्य त्रुटि के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस को पूर्ण माना जा सकता है जब Ι = 0,001Ι 0। इलेक्ट्रोलिसिस समय को कम करने के लिए, विश्लेषण किए गए समाधान की गहन सरगर्मी के साथ एक बड़ी सतह के एक कामकाजी इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाना चाहिए।

बिजली की कुल राशि क्यू, विश्लेषण के विद्युत रूपांतरण के लिए आवश्यक, समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

यांत्रिक या इलेक्ट्रॉनिक इंटीग्रेटर्स का उपयोग करके या रासायनिक कलोमीटर का उपयोग करके वर्तमान समय वक्र के तहत क्षेत्र को मापकर बिजली की मात्रा निर्धारित की जा सकती है। कूलोमीटरएक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल है जिसमें ज्ञात स्टोइकोमेट्री की इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया 100% वर्तमान दक्षता के साथ आगे बढ़ती है। कूलोमीटर अध्ययन के तहत कूलोमेट्रिक सेल के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, इसलिए, इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, दोनों कोशिकाओं के माध्यम से समान मात्रा में बिजली प्रवाहित होती है। यदि विद्युत अपघटन के अंत में कूलोमीटर में बनने वाले पदार्थ की मात्रा (द्रव्यमान) मापी जाए तो फैराडे के नियम के अनुसार विद्युत की मात्रा की गणना की जा सकती है। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला सिल्वर, कॉपर और गैस कलोमीटर हैं।

एम्पेरोस्टैटिक कूलोमेट्रीके लिए इस्तेमाल होता है कूलोमेट्रिक अनुमापनप्रत्यक्ष धारा में, जिसके दौरान विश्लेषण टाइट्रेंट के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो कार्यशील इलेक्ट्रोड पर एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनता है, और इसलिए, कहा जाता है इलेक्ट्रोजेनरेटेड टाइट्रेंट.

100% वर्तमान दक्षता सुनिश्चित करने के लिए, सहायक पदार्थ की एक महत्वपूर्ण अधिकता की आवश्यकता होती है, जिससे टाइट्रेंट उत्पन्न होता है, जो कार्यशील इलेक्ट्रोड पर प्रतिस्पर्धी प्रतिक्रियाओं की घटना को समाप्त करता है। इस मामले में, अनुमापक विश्लेषण के बराबर राशि में उत्पन्न होता है, और अनुमापक के उत्पादन पर खर्च की गई बिजली की मात्रा का उपयोग विश्लेषण की सामग्री की गणना के लिए किया जा सकता है।

बिजली की मात्रा क्यूनिरंतर वर्तमान में कूलोमेट्री में Ι सूत्र द्वारा गणना:

कहां टी- इलेक्ट्रोलिसिस समय, जिसके निर्धारण के लिए टिट्रीमेट्री में अंत बिंदु स्थापित करने के लगभग सभी तरीके उपयुक्त हैं (दृश्य - संकेतक, वाद्य - पोटेंशियोमेट्री, एम्परोमेट्री, फोटोमेट्री)। एम्पीयर में वर्तमान ताकत और सेकंड में इलेक्ट्रोलिसिस समय के साथ, हम कूलम्ब्स (उदाहरण) में बिजली की मात्रा प्राप्त करते हैं।

उदाहरण।पोटेशियम आयोडाइड से उत्पन्न आयोडीन के साथ एस्कॉर्बिक अम्ल के विलयन का 5.00 mA की धारा द्वारा कूलोमीट्रिक अनुमापन में 8 मिनट 40 s लगे। विश्लेषण किए गए समाधान में एस्कॉर्बिक एसिड के द्रव्यमान की गणना करें। अनुमापन के अंत बिंदु को ठीक करने का एक तरीका सुझाएं।

फैसला।आयोडाइड के ऑक्सीकरण पर खर्च की गई बिजली की मात्रा और तदनुसार एस्कॉर्बिक एसिड है:

क्यू = मैं टी= 5.00∙10 -3 ∙520 = 2.60 सी।

एस्कॉर्बिक एसिड दो इलेक्ट्रॉनों (सी 6 एच 8 ओ 6 - 2) की रिहाई के साथ आयोडीन द्वारा डिहाइड्रोस्कॉर्बिक एसिड में ऑक्सीकरण किया जाता है। इ→ C 6 H 6 O 6 + 2H +), तो फैराडे के नियम के अनुसार:

अनुमापन का अंतिम बिंदु समाधान में आयोडीन की अधिकता की उपस्थिति से निर्धारित होता है। इसलिए, इसे विश्लेषित घोल (एक नीले रंग की उपस्थिति) में जोड़े गए स्टार्च की मदद से दृष्टिगत रूप से तय किया जा सकता है, एम्परोमेट्रिक रूप से एक ड्रॉपिंग मरकरी या प्लैटिनम माइक्रोइलेक्ट्रोड के साथ आयोडीन की सीमित धारा की उपस्थिति से, पोटेंशियोमेट्रिक रूप से तेज वृद्धि से प्लैटिनम इलेक्ट्रोड की क्षमता।

voltammetry

विश्लेषण की वोल्टामेट्रिक विधिमाइक्रोइलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण घटना के उपयोग पर आधारित है, वर्तमान-वोल्टेज (ध्रुवीकरण) घटता प्राप्त करना और व्याख्या करना जो लागू वोल्टेज पर वर्तमान की निर्भरता को दर्शाता है। करंट-वोल्टेज वक्र (वोल्टमोग्राम) आपको एक साथ उन पदार्थों के बारे में गुणात्मक और मात्रात्मक जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है जो माइक्रोइलेक्ट्रोड (डीपोलराइज़र) पर कम या ऑक्सीकृत होते हैं, साथ ही साथ इलेक्ट्रोड प्रक्रिया की प्रकृति के बारे में भी। आधुनिक वोल्टामेट्री पदार्थों के निर्धारण के लिए एक अत्यधिक संवेदनशील और व्यक्त विधि है, जो फार्मास्यूटिकल्स सहित अकार्बनिक और जैविक प्रकृति की विभिन्न वस्तुओं के विश्लेषण के लिए उपयुक्त है। वोल्टामेट्री में न्यूनतम पता लगाने योग्य एकाग्रता 5% से कम की विधि त्रुटि के साथ 10 -8 mol / l के मान तक पहुँचती है। इष्टतम प्रायोगिक स्थितियों के तहत वोल्टामेट्री विश्लेषित समाधान में एक साथ कई घटकों को निर्धारित करना संभव बनाता है।

वोल्टामेट्री दो इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है - मज़दूरएक छोटी सतह (संकेतक माइक्रोइलेक्ट्रोड) के साथ एक ध्रुवीकरण योग्य इलेक्ट्रोड और सहायकएक बड़ी सतह (संदर्भ इलेक्ट्रोड) के साथ गैर-ध्रुवीय इलेक्ट्रोड। काम करने वाले इलेक्ट्रोड पारा (पारा टपकने वाला इलेक्ट्रोड, आरसीई), प्लैटिनम (पीई) और प्रवाहकीय कार्बन सामग्री (ग्रेफाइट, ग्लासी कार्बन) से बने माइक्रोइलेक्ट्रोड हैं।

जब एक प्रत्यक्ष धारा एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल से होकर गुजरती है, तो प्रक्रिया को रिश्ते की विशेषता होती है (इलेक्ट्रोलाइट समाधान के लिए ओम का नियम):

ई \u003d ईए - एक + आईआर

कहां इलागू बाहरी वोल्टेज है; ईएएनोड क्षमता है; इककैथोड क्षमता है; मैं- सर्किट में करंट; आरइलेक्ट्रोलाइटिक सेल का आंतरिक प्रतिरोध है।

वोल्टामेट्रिक माप के दौरान, विश्लेषण किए गए समाधान में उच्च सांद्रता का एक उदासीन (पृष्ठभूमि) इलेक्ट्रोलाइट होता है (विश्लेषण की एकाग्रता से 100 गुना या अधिक - समाधान का प्रतिरोध कम होता है), और वोल्टामेट्री में वर्तमान 10 -5 से अधिक नहीं होता है ए, इसलिए, सेल में वोल्टेज ड्रॉप आईआरउपेक्षित किया जा सकता है।

चूंकि वोल्टामेट्री में इलेक्ट्रोड (सहायक) में से एक का ध्रुवीकरण नहीं होता है और इसके लिए क्षमता स्थिर रहती है (इसे शून्य के बराबर लिया जा सकता है), सेल पर लगाया गया वोल्टेज केवल कार्यशील इलेक्ट्रोड की क्षमता में बदलाव के रूप में प्रकट होता है, और फिर ई = ईएकाम करने वाले माइक्रोएनोड के लिए ( एनोडिक ध्रुवीकरण) और ई =-इककाम कर रहे माइक्रोकैथोड के लिए ( कैथोडिक ध्रुवीकरण). इस प्रकार, दर्ज वर्तमान-वोल्टेज वक्र विद्युत रासायनिक प्रक्रिया को दर्शाता है जो केवल कार्यशील इलेक्ट्रोड पर होता है। यदि घोल में ऐसे पदार्थ हैं जो विद्युत रासायनिक रूप से कम या ऑक्सीकृत हो सकते हैं, तो जब सेल पर एक रैखिक रूप से बदलते वोल्टेज को लागू किया जाता है, तो वोल्टमोग्राम में तरंग 1 होता है (विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया की अनुपस्थिति में, वोल्टेज पर वर्तमान की निर्भरता रैखिक 2 होती है) ओम के नियम के अनुसार):

वोल्टामेट्री का वह खंड जिसमें आरसीई कार्यशील माइक्रोइलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है, कहलाता है पोलरोग्राफी, चेक इलेक्ट्रोकेमिस्ट जे। गेजरोव्स्की के सम्मान में, जिन्होंने 1922 में इस पद्धति का प्रस्ताव रखा था। ड्रॉपिंग मरकरी इलेक्ट्रोड वाले सेल में प्राप्त वोल्टामोग्राम कहलाते हैं पोलरोग्राम।

क्लासिक पोलरोग्राम पंजीकृत करने के लिए, एक RCE (वर्किंग इलेक्ट्रोड) और एक संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड (सहायक इलेक्ट्रोड, संदर्भ इलेक्ट्रोड) के साथ एक सेल को एक स्थिर वोल्टेज स्रोत से जोड़ा जाता है और क्षमता को 2-5 mV/s की दर से बदला जाता है।

ड्रॉपिंग पारा इलेक्ट्रोड क्षमता की एक विस्तृत श्रृंखला में लगभग पूरी तरह से ध्रुवीकरण योग्य है, पारा ऑक्सीकरण (+0.4 वी) के इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं द्वारा एनोड क्षेत्र में सीमित है, और हाइड्रोजन आयन कमी प्रतिक्रियाओं द्वारा कैथोड क्षेत्र में (-1 से -1.5 वी तक) , माध्यम की अम्लता पर निर्भर करता है) या पृष्ठभूमि केशन (क्षार धातु के लिए -2 V से R 4 N + के लिए -2.5 V तक)। इससे आरसीई पदार्थों का अध्ययन करना और निर्धारित करना संभव हो जाता है जो बहुत अधिक नकारात्मक क्षमता पर कम हो जाते हैं, जो कि अन्य सामग्रियों से बने इलेक्ट्रोड पर असंभव है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इसके बाद, संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड के सापेक्ष संभावित मान दिए गए हैं और यदि आवश्यक हो, तो किसी अन्य संदर्भ इलेक्ट्रोड के संबंध में पुनर्गणना की जा सकती है, उदाहरण के लिए, संतृप्त सिल्वर क्लोराइड।

आरसीई पर पोलरोग्राम दर्ज करने से पहले, घुलित ऑक्सीजन को हटाना आवश्यक है, क्योंकि यह ऋणात्मक संभावित क्षेत्र में इलेक्ट्रोएक्टिव है, -0.2 और -0.9 वी पर दो रिकवरी तरंगें देता है। यह एक निष्क्रिय गैस के साथ समाधान को संतृप्त करके किया जा सकता है। (नाइट्रोजन, आर्गन, हीलियम)। सोडियम सल्फाइट (O 2 + 2Na 2 SO 3 → 2Na 2 SO 4) का उपयोग करके क्षारीय घोल से ऑक्सीजन निकाली जाती है।

एक आदर्श रूप में क्लासिक पोलरोग्राम (ध्रुवीय तरंग) नीचे प्रस्तुत किया गया है:

एक ध्रुवीय तरंग की मुख्य विशेषताएं प्रसार धारा का परिमाण हैं ( मैंई, μA), आधा तरंग क्षमता ( इ 1/2, वी) - वह क्षमता जिस पर वर्तमान आधे प्रसार के बराबर है, और आरोही खंड का ढलान (0.059 / एनइलेक्ट्रोड फ़ंक्शन की स्थिरता है)। ये पैरामीटर पोलरोग्राफी को विश्लेषण की एक विधि के रूप में उपयोग करना संभव बनाते हैं (वर्तमान ताकत एकाग्रता के समानुपाती होती है) और अनुसंधान (पदार्थ की प्रकृति पर अर्ध-तरंग क्षमता और इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन निर्भर करते हैं)।

ध्रुवीय तरंग (ए-बी) के प्रारंभिक खंड में, क्षमता में बदलाव के साथ धारा बहुत धीमी गति से बढ़ती है - यह तथाकथित है अवशिष्ट प्रवाह (मैंओस्ट) . अवशिष्ट धारा में मुख्य योगदान एक दोहरी विद्युत परत के निर्माण से होता है ( आवेशित धारा), जिसे बाहर नहीं किया जा सकता है और जिसका मूल्य बढ़ती क्षमता के साथ बढ़ता है। अवशिष्ट धारा की दूसरी अवधि इलेक्ट्रोएक्टिव अशुद्धियों के कारण होने वाली धारा है, जिसे शुद्ध अभिकर्मकों और पानी का उपयोग करके कम किया जा सकता है।

बिंदु B पर पहुँचने पर ( रिलीज क्षमता– कैथोड पर अपचयन के दौरान विमोचन विभव कहलाता है वसूली क्षमता ईवोस, एनोड पर ऑक्सीकरण के दौरान - ऑक्सीकरण क्षमता ईठीक है), इलेक्ट्रोड पर एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया शुरू होती है, जिसमें एक इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ (डिपोलराइज़र) प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप करंट तेजी से बढ़ता है (अनुभाग B-C) ​​एक निश्चित सीमा मान तक, फिर व्यावहारिक रूप से स्थिर रहता है (अनुभाग C-D) . इस खंड से संबंधित वर्तमान कहा जाता है वर्तमान सीमा(मैंपीआर), और सीमित और अवशिष्ट वर्तमान के बीच का अंतर है प्रसार वर्तमान (मैंघ = मैंआदि - मैंओस्ट)। अनुभाग सी-डी में, क्षमता में वृद्धि के साथ, सीमित और अवशिष्ट धाराएं थोड़ी बढ़ जाती हैं, और प्रसार धारा का मान स्थिर रहता है। बिंदु G पर धारा में वृद्धि एक नई विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के कारण होती है (उदाहरण के लिए, सहायक इलेक्ट्रोलाइट के धनायनों में कमी)।

प्रसार प्रवाह को इसका नाम इस तथ्य के कारण मिला है कि विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, विद्युत-रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, निकट-इलेक्ट्रोड परत में एक विध्रुवण की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति देखी जाती है और किसी पदार्थ के साथ इसका संवर्धन होता है विलयन की गहराई से विध्रुवण का विसरण, जहां इसकी सांद्रता स्थिर रहती है। चूँकि इन विशिष्ट परिस्थितियों में विसरण दर स्थिर रहती है, विसरण धारा भी अपने स्थिर मान को बनाए रखती है।

आरसीई के लिए विध्रुवणक की सांद्रता पर विसरण धारा की निर्भरता इलकोविच समीकरण द्वारा व्यक्त किया गया है:

मैं डी = 605nD 1/2 मीटर 2/3 टी 1/6 एस

जहां डी इलेक्ट्रोएक्टिव आयन का प्रसार गुणांक है; n प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है; एम 2/3 टी 1/6 - केशिका की विशेषता जिससे पारा बहता है; सी विश्लेषण (डिपोलराइज़र) की एकाग्रता है।

एक ही केशिका और विध्रुवण के साथ काम करते समय, मूल्य 605nD 1/2 m 2/3 t 1/6 = const, इसलिए, तरंग ऊंचाई और पदार्थ की एकाग्रता के बीच एक रैखिक संबंध होता है

मात्रात्मक ध्रुवीय विश्लेषण इस रैखिक संबंध पर आधारित है। इलेक्ट्रोड क्षमता और उभरती हुई धारा के बीच संबंध को पोलरोग्राफिक तरंग समीकरण (इलकोविच-हेरोव्स्की समीकरण) द्वारा वर्णित किया गया है:

जहां ई और मैं क्रमशः ध्रुवीय वक्र के दिए गए बिंदु के लिए वर्तमान की क्षमता और परिमाण हैं; मैं घ - प्रसार धारा का परिमाण; ई 1/2 - आधा तरंग क्षमता।

E 1/2 वह क्षमता है जिस पर आधे I d के बराबर धारा पहुँचती है। यह विध्रुवणकर्ता की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। ई 1/2 सिस्टम (ईओ) की सामान्य रेडॉक्स क्षमता के बहुत करीब है, यानी यह एक गुणात्मक विशेषता है जो केवल आयनों की प्रकृति से कम हो रही है और जिसके द्वारा गुणात्मक संरचना को स्थापित करना संभव है विश्लेषित समाधान।

पोलारोग्राम (वोल्टैमोग्राम) में मूल्यवान विश्लेषणात्मक जानकारी होती है - अर्ध-तरंग क्षमता इ 1/2 विध्रुवणकर्ता (गुणात्मक विश्लेषणात्मक संकेत) की गुणात्मक विशेषता है, जबकि प्रसार धारा मैंई रैखिक रूप से विश्लेषित समाधान (मात्रात्मक विश्लेषणात्मक संकेत) की मात्रा में विश्लेषण की एकाग्रता से संबंधित है - मैंघ = केसी.

कीमत इ 1/2 की गणना पोलरोग्राफिक तरंग समीकरण से की जा सकती है या रेखांकन द्वारा परिभाषित की जा सकती है:

मूल्य मिला इ 1/2, प्रयुक्त पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट को ध्यान में रखते हुए, सारणीबद्ध डेटा के आधार पर विध्रुवणकर्ता की पहचान करना संभव बनाता है। यदि विश्लेषित समाधान में कई पदार्थ हैं, जिनमें से अर्ध-तरंग क्षमता 0.2 V से अधिक भिन्न होती है, तो पोलरोग्राम में एक लहर नहीं होगी, लेकिन कई - इलेक्ट्रोएक्टिव कणों की संख्या के अनुसार। इस मामले में, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि बहु आवेशित कणों की कमी (ऑक्सीकरण) चरणों में हो सकती है, जिससे कई तरंगें उत्पन्न होती हैं।

थर्मल और मैकेनिकल संवहन (मिश्रण) के कारण इलेक्ट्रोड को पदार्थ की गति को बाहर करने के लिए, थर्मोस्टैटेड समाधान में और मिश्रण की अनुपस्थिति में माप किया जाता है। इलेक्ट्रोड क्षेत्र (माइग्रेशन) द्वारा विध्रुवणकर्ता के इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण का उन्मूलन विद्युत रूप से निष्क्रिय पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट की एक बड़ी अधिकता से सुगम होता है, जिसके आयन इलेक्ट्रोड चार्ज को ढाल देते हैं, जिससे माइग्रेशन की प्रेरक शक्ति लगभग शून्य हो जाती है।

पारा छोड़ने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, पोलरोग्राम दिखाता है वर्तमान दोलन(इसकी आवधिक मामूली वृद्धि और कमी)। इस तरह का प्रत्येक दोलन माइक्रोइलेक्ट्रोड केशिका से पारा ड्रॉप के उद्भव, विकास और टुकड़ी से मेल खाता है। पोलारोग्राफ में दोलनों को दूर करने के उपकरण होते हैं।

पोलारोग्राम को विकृत किया जा सकता है पोलारोग्राफिक मैक्सिमा- बाद में गिरावट के साथ इसकी सीमा मूल्य से ऊपर वर्तमान में तेज वृद्धि:

मैक्सिमा की उपस्थिति आवेश के असमान वितरण के कारण पारे की सतह की गति के परिणामस्वरूप घोल के मिश्रण के कारण होती है, और, तदनुसार, सतह तनाव (पहली तरह की अधिकतम), जैसा कि जब केशिका से पारा बहता है तो एडीज की उपस्थिति (दूसरी तरह की मैक्सिमा)। मैक्सिमा पोलरोग्राम को विकृत कर देती है और इसे समझना कठिन बना देती है। पहली तरह की चोटियों को हटाने के लिए, एक सर्फेक्टेंट पेश किया जाता है (उदाहरण के लिए, अगर-अगर, जिलेटिन, कपूर, फुकसिन, सिंथेटिक सर्फेक्टेंट), जो पारा ड्रॉप की सतह पर सोख लिया जा रहा है, सतह के तनाव को बराबर करता है और गति को समाप्त करता है। पारा की सतह परतें। टाइप II मैक्सिमा को हटाने के लिए, पारा स्तंभ की ऊंचाई कम करके केशिका में पारा दबाव को कम करना पर्याप्त है।

ठोस कार्यशील इलेक्ट्रोड के साथ वोल्टामेट्रीमाइक्रोइलेक्ट्रोड के ध्रुवीकरण की एक अलग श्रेणी द्वारा आरसीई के उपयोग के साथ पोलरोग्राफी से भिन्न होता है। जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, उस पर उच्च हाइड्रोजन ओवरवॉल्टेज के कारण, ड्रॉपिंग मरकरी इलेक्ट्रोड का उपयोग उच्च नकारात्मक क्षमता वाले क्षेत्र में किया जा सकता है, लेकिन +0.4 V पर पारा के एनोडिक विघटन के कारण, इसका उपयोग क्षेत्र में अनुसंधान के लिए नहीं किया जा सकता है। सकारात्मक संभावनाओं का। ग्रेफाइट और प्लेटिनम पर, हाइड्रोजन आयनों का निर्वहन बहुत अधिक आसानी से होता है, इसलिए, उनका ध्रुवीकरण क्षेत्र बहुत कम नकारात्मक क्षमता (क्रमशः -0.4 और -0.1 वी) द्वारा सीमित होता है। साथ ही, एनोडिक क्षमता के क्षेत्र में, प्लैटिनम और ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड +1.4 वी की क्षमता तक उपयुक्त होते हैं (फिर पानी 2 एच 2 ओ -4 के ऑक्सीजन ऑक्सीकरण की विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया इ→ ओ 2 + 4एन +), जो उन्हें सकारात्मक क्षमता की सीमा में अनुसंधान के लिए उपयुक्त बनाता है।

आरसीई के विपरीत, एक वोल्टमोग्राम की रिकॉर्डिंग के दौरान, एक ठोस माइक्रोइलेक्ट्रोड की सतह को नवीनीकृत नहीं किया जाता है और इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के उत्पादों द्वारा आसानी से दूषित होता है, जिससे परिणामों की पुनरुत्पादन और सटीकता में कमी आती है; इसलिए, पहले प्रत्येक वोल्टमोग्राम की रिकॉर्डिंग करते हुए, माइक्रोइलेक्ट्रोड की सतह को साफ किया जाना चाहिए।

स्थिर ठोस इलेक्ट्रोड को सीमित धारा की धीमी स्थापना के कारण वोल्टामेट्री में व्यापक अनुप्रयोग नहीं मिला है, जो वोल्टमोग्राम के आकार के विरूपण की ओर जाता है, हालांकि, पर घूर्णन माइक्रोइलेक्ट्रोडनिकट-इलेक्ट्रोड परत में स्थिर प्रसार के लिए स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं; इसलिए, वर्तमान ताकत जल्दी से स्थापित हो जाती है और वोल्टमोग्राम का आकार वैसा ही होता है जैसा कि आरसीई के मामले में होता है।

घूर्णन डिस्क इलेक्ट्रोड (सामग्री की परवाह किए बिना) पर सीमित प्रसार प्रवाह का मान संवहन प्रसार (लेविच) के समीकरण द्वारा वर्णित है:

मैं d = 0.62nFSD 2/3 w 1/2 n -1/6 s

जहाँ n इलेक्ट्रोड प्रक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है;

F फैराडे संख्या (96500 कूलम्ब) है;

एस इलेक्ट्रोड का क्षेत्र है;

डी विध्रुवण का प्रसार गुणांक है;

w इलेक्ट्रोड का कोणीय वेग है;

n परीक्षण समाधान की कीनेमेटिक चिपचिपाहट है;

c विध्रुवणकर्ता की सांद्रता है, mol/l।

यदि पोलरोग्राम को समझना मुश्किल है, तो "गवाह" विधि का उपयोग किया जाता है - विश्लेषण किए गए समाधान के पोलरोग्राम को पंजीकृत करने के बाद, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में बदले में प्रस्तावित यौगिकों के मानक समाधान इसमें जोड़े जाते हैं। यदि धारणा सही थी, तो संबंधित पदार्थ की तरंग की ऊँचाई बढ़ जाती है, यदि धारणा गलत है, तो एक अतिरिक्त तरंग एक अलग क्षमता पर दिखाई देगी।

विश्लेषित विलयन में विध्रुवणकर्ता की सांद्रता को अंशांकन ग्राफ, मानक (तुलना) विधि और योज्य विधि के तरीकों द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। इस मामले में, सभी मामलों में, मानक समाधान का उपयोग किया जाना चाहिए, जिसकी संरचना विश्लेषित समाधान की संरचना के जितना करीब हो सके, और पोलरोग्राम रिकॉर्ड करने की शर्तें समान होनी चाहिए। विधियां एकाग्रता सीमा में लागू होती हैं जहां विध्रुवण की एकाग्रता पर प्रसार प्रवाह की सीधे आनुपातिक निर्भरता सख्ती से देखी जाती है। व्यवहार में, मात्रात्मक निर्धारण में, एक नियम के रूप में, प्रसार धारा का परिमाण μA में तय नहीं होता है, लेकिन ध्रुवीय तरंग की ऊंचाई मापी जाती है। एच, जैसा कि पिछले चित्र में दिखाया गया है, जो एकाग्रता का एक रेखीय फलन भी है एच = के.सी.

द्वारा अंशांकन वक्र विधिमानक समाधानों की एक श्रृंखला के पोलरोग्राम पंजीकृत करें और निर्देशांक में अंशांकन ग्राफ बनाएं h÷C(या मैंडी ÷ साथ), जिसके द्वारा पाया मूल्य के लिए एचएक्स विश्लेषित समाधान में इसमें विश्लेषण की एकाग्रता का पता लगाएं साथएक्स।

पर मानक (तुलना) विधिसमान परिस्थितियों में, विश्लेषण के पोलारोग्राम और विश्लेषण के मानक समाधान सांद्रता के साथ रिकॉर्ड किए जाते हैं साथएक्स और साथसेंट, फिर:

का उपयोग करते हुए योजक विधिसबसे पहले, विश्लेषित समाधान का एक पोलरोग्राम वॉल्यूम के साथ रिकॉर्ड किया जाता है वीएक्स एकाग्रता के साथ साथ x और तरंग ऊंचाई को मापें एचएक्स। फिर विश्लेषण के मानक समाधान की एक निश्चित मात्रा को इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में विश्लेषण किए गए समाधान में जोड़ा जाता है। वीघ एकाग्रता के साथ साथडी (अधिमानतः वीएक्स >> वीघ और साथएक्स<साथई) एकाग्रता के साथ विलयन का पोलरोग्राम रिकॉर्ड करें साथ x + d और प्राप्त तरंग की ऊंचाई मापें एचएक्स + डी। विश्लेषण किए गए समाधान (उदाहरण) में विश्लेषण की एकाग्रता की गणना करने के लिए सरल परिवर्तन इन आंकड़ों का उपयोग करने की अनुमति देते हैं।

उदाहरण।निकोटिनामाइड समाधान के 10.0 मिलीलीटर की पोलरोग्राफी के परिणामस्वरूप 38 मिमी की ऊंचाई वाली लहर हुई। इस घोल में 2.00 मिलीग्राम / एमएल निकोटिनामाइड युक्त मानक घोल का 1.50 मिली मिलाने के बाद, लहर 80.5 मिमी तक बढ़ गई। विश्लेषण किए गए समाधान में दवा की सामग्री (मिलीग्राम/एमएल) की गणना करें।

फैसला।विश्लेषण किए गए समाधान में निकोटिनामाइड की तरंग ऊंचाई एचइलकोविच समीकरण के अनुसार x इसके बराबर है:

और मानक समाधान जोड़ने के बाद ( एचएक्स + डी):

यदि हम पहले समीकरण के पद को दूसरे पद से विभाजित करते हैं, तो हमें यह मिलता है:

के लिए समीकरण को हल करना साथ x और समस्या की स्थिति से मात्राओं के मूल्यों को प्रतिस्थापित करना।

परिचय

मात्रात्मक विश्लेषण में विद्युत रासायनिक विधियों का उपयोग भाग लेने वाले विश्लेषण में विश्लेषण की सामग्री पर विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं (विद्युत संभावित अंतर, वर्तमान, बिजली की मात्रा) के मापा मापदंडों के मूल्यों की निर्भरता के उपयोग पर आधारित है। इस विद्युत रासायनिक प्रक्रिया में। विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं - ऐसी प्रक्रियाएं जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक साथ होने वाली घटना और सिस्टम के विद्युत गुणों में परिवर्तन के साथ होती हैं, जिन्हें ऐसे मामलों में कहा जा सकता है विद्युत रासायनिक प्रणाली।विश्लेषणात्मक अभ्यास में, एक विद्युत रासायनिक प्रणाली में आमतौर पर शामिल होता है इलेक्ट्रोकेमिकल सेल,एक विद्युत प्रवाहकीय विश्लेषण समाधान के साथ एक पोत सहित, जिसमें इलेक्ट्रोड डूबे हुए हैं।

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का वर्गीकरण

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों को अलग-अलग तरीकों से वर्गीकृत किया जाता है। . सिस्टम में विद्युत ऊर्जा के स्रोत की प्रकृति के आधार पर वर्गीकरण। विधियों के दो समूह हैं। - बाहरी (बाहरी) क्षमता को लागू किए बिना तरीके।विद्युत ऊर्जा का स्रोत स्वयं विद्युत रासायनिक प्रणाली है, जो एक गैल्वेनिक सेल (गैल्वेनिक सर्किट) है। इन विधियों में शामिल हैं पोटेंशियोमेट्रिक तरीके;ऐसी प्रणाली में इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) और इलेक्ट्रोड क्षमता समाधान में विश्लेषण की सामग्री पर निर्भर करती है। - बाहरी (बाहरी) क्षमता को लागू करने के तरीके।इन विधियों में शामिल हैं:

के बारे में कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण- समाधान की विद्युत चालकता को उनकी एकाग्रता के कार्य के रूप में मापने के आधार पर;

के बारे में वोल्टामेट्रिक विश्लेषण- लागू ज्ञात संभावित अंतर और समाधान की एकाग्रता के एक समारोह के रूप में वर्तमान की माप के आधार पर;

के बारे में कूलोमेट्रिक विश्लेषण- इसकी एकाग्रता के एक समारोह के रूप में समाधान के माध्यम से पारित बिजली की मात्रा को मापने के आधार पर;

के बारे में इलेक्ट्रोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण- एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के उत्पाद के द्रव्यमान को मापने के आधार पर।

विद्युत रासायनिक विधियों के अनुप्रयोग की विधि के अनुसार वर्गीकरण। प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष तरीके हैं।

- प्रत्यक्ष तरीके।विद्युत रासायनिक पैरामीटर को समाधान की एकाग्रता के एक ज्ञात कार्य के रूप में मापा जाता है और, संबंधित मापने वाले उपकरण के संकेत के अनुसार, समाधान में विश्लेषण की सामग्री पाई जाती है।

- अप्रत्यक्ष तरीके।अनुमापन विधियाँ जिसमें प्रणाली के विद्युत मापदंडों की माप के आधार पर अनुमापन का अंत तय किया जाता है।

इस वर्गीकरण के अनुसार, उदाहरण के लिए, हैं, प्रत्यक्ष कंडक्टोमेट्रीऔर कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन, प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रीऔर पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापनआदि।

यह मैनुअल केवल निम्नलिखित विद्युत रासायनिक विधियों पर प्रयोगशाला कार्य प्रदान करता है:

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री;

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन;

कूलोमेट्रिक अनुमापन।

ये सभी विधियां फार्माकोपियल हैं और दवाओं की गुणवत्ता को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाती हैं।

पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण की सामान्य विशेषताएं

विधि सिद्धांत

पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण (पोटेंशियोमेट्री) विश्लेषण किए गए समाधान की एकाग्रता के एक समारोह के रूप में ईएमएफ और इलेक्ट्रोड क्षमता के माप पर आधारित है।

यदि विद्युत रासायनिक प्रणाली में - गैल्वेनिक सेल में - इलेक्ट्रोड पर प्रतिक्रिया होती है:

स्थानांतरण के साथ एनइलेक्ट्रॉन, फिर EMF के लिए नर्नस्ट समीकरण इयह प्रतिक्रिया दिखती है:

प्रतिक्रिया का मानक ईएमएफ कहां है (मानक इलेक्ट्रोड क्षमता का अंतर); आर- सार्वभौमिक गैस स्थिरांक; टीपूर्ण तापमान है जिस पर प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है; एफ- फैराडे संख्या; -

अभिकर्मकों की गतिविधि - प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले।

समीकरण (1) विपरीत रूप से संचालित गैल्वेनिक सेल के EMF के लिए मान्य है।

कमरे के तापमान के लिए, समीकरण (1) को इस रूप में दर्शाया जा सकता है:


(2)

परिस्थितियों में जब अभिकर्मकों की गतिविधि लगभग उनकी एकाग्रता के बराबर होती है, समीकरण (1) समीकरण (3) में बदल जाता है:


(3)

अभिकारकों की सांद्रता कहाँ हैं।

कमरे के तापमान के लिए, इस समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:


(4)

एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में पोटेंशियोमेट्रिक मापन के लिए, दो इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है:

. सूचक इलेक्ट्रोड,जिसकी क्षमता विश्लेषित समाधान में निर्धारित (संभावित-निर्धारण) पदार्थ की एकाग्रता पर निर्भर करती है;

. रेफ्रेन्स इलेक्ट्रोड,जिसकी क्षमता विश्लेषण की शर्तों के तहत स्थिर रहती है।

यही कारण है कि समीकरणों (14) द्वारा निर्धारित ईएमएफ मूल्य की गणना इन दो इलेक्ट्रोडों की वास्तविक क्षमता के बीच के अंतर के रूप में की जा सकती है।

पोटेंशियोमेट्री में, निम्न प्रकार के इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है: पहले, दूसरे प्रकार, रेडॉक्स, झिल्ली के इलेक्ट्रोड।

पहली तरह के इलेक्ट्रोड।ये इलेक्ट्रोड हैं जो इलेक्ट्रोड सामग्री के लिए एक सामान्य कटियन के संदर्भ में प्रतिवर्ती हैं। पहले प्रकार के तीन प्रकार के इलेक्ट्रोड हैं:

एक) धातु एम उसी धातु के नमक के घोल में डूबा हुआ है।ऐसे इलेक्ट्रोड की सतह पर एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होती है:

पहली तरह के ऐसे इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता गतिविधि पर निर्भर करती है मेटल केशन और समीकरणों (5-8) द्वारा वर्णित है। सामान्य तौर पर, किसी भी तापमान के लिए:


(5)

कमरे के तापमान के लिए:


(6)

कम सांद्रता पर जब गतिविधि फैटायनों

धातु लगभग उनकी सांद्रता के बराबर है,


(7)

कमरे के तापमान के लिए:


(8)

बी) गैस इलेक्ट्रोड, जैसे हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड, मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड सहित।रिवर्सली ऑपरेटिंग गैस हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड की क्षमता हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि से निर्धारित होती है, अर्थात समाधान का पीएच मान, और कमरे के तापमान पर इसके बराबर है:

चूंकि हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए मानक क्षमता शून्य मानी जाती है , और इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के अनुसार

इस प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक के बराबर है: एन= 1;

में) अमलगम इलेक्ट्रोड, जो एक ही धातु के धनायनों वाले विलयन में डूबे हुए धातु के मिश्रण होते हैं।पोटेन-

पहली तरह के ऐसे इलेक्ट्रोड की संख्या गतिविधि पर निर्भर करती है का-

समाधान और गतिविधि में धातु आयन हूँ)अमलगम में धातु:


अमलगम इलेक्ट्रोड अत्यधिक प्रतिवर्ती हैं। दूसरी तरह के इलेक्ट्रोडआयनों के संबंध में प्रतिवर्ती। दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड निम्न प्रकार के होते हैं:

और। एक धातु, जिसकी सतह उसी धातु के विरल रूप से घुलनशील नमक से ढकी होती है, जो इस विरल रूप से घुलनशील नमक का हिस्सा होने वाले आयनों वाले घोल में डूबी होती है।एक उदाहरण सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड है। , या कैलोमेल इलेक्ट्रोड ,

सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड में एक नमक के साथ लिपटे चांदी के तार होते हैं जो पानी में घुलनशील होते हैं और पोटेशियम क्लोराइड के जलीय घोल में डूबे रहते हैं। सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड पर एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होती है:

कैलोमेल इलेक्ट्रोड में धात्विक पारा होता है जिस पर विरल रूप से घुलनशील पारा (I) क्लोराइड का लेप लगा होता है। - कैलोमल्स, संपर्क

पोटेशियम क्लोराइड के जलीय घोल से बांधना। कैलोमेल इलेक्ट्रोड पर एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होती है:


दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता आयनों की गतिविधि और एक विपरीत रूप से ऑपरेटिंग इलेक्ट्रोड के लिए निर्भर करती है, जिस पर प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है


नर्नस्ट समीकरणों (9-12) द्वारा वर्णित है।

सामान्य तौर पर, किसी भी स्वीकार्य तापमान पर टी:


. (9)

कमरे के तापमान के लिए:

उन स्थितियों के लिए जिनमें आयनों की गतिविधि लगभग उनकी सांद्रता के बराबर होती है :

. (11)

कमरे के तापमान के लिए:


(12)

उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता और क्रमशः, के रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है:


बाद के मामले में, इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में 2 इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं (एन\u003d 2) और 2 क्लोराइड आयन भी बनते हैं, इसलिए लघुगणक का गुणक भी 0.059 है।

दूसरे प्रकार के माने जाने वाले इलेक्ट्रोड ऑपरेशन में अत्यधिक प्रतिवर्ती और स्थिर होते हैं, इसलिए उन्हें अक्सर संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है, जो एक निरंतर संभावित मूल्य को स्थिर रूप से बनाए रखने में सक्षम होते हैं;

बी) दूसरी तरह के गैस इलेक्ट्रोड, जैसे क्लोराइड इलेक्ट्रोड,मात्रात्मक क्षमता में दूसरी तरह के गैस इलेक्ट्रोड-

साइटोमेट्रिक विश्लेषण का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

रेडॉक्स इलेक्ट्रोड।वे एक अक्रिय सामग्री (प्लैटिनम, सोना, टंगस्टन, टाइटेनियम, ग्रेफाइट, आदि) से मिलकर बने होते हैं, जो इस पदार्थ के ऑक्सीकृत ऑक्स और कम लाल रूपों वाले घोल में डूबे होते हैं। रेडॉक्स इलेक्ट्रोड दो प्रकार के होते हैं:

1) इलेक्ट्रोड, जिसकी क्षमता हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि पर निर्भर नहीं करती है, उदाहरण के लिए, आदि;

2) इलेक्ट्रोड, जिसकी क्षमता हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि पर निर्भर करती है, उदाहरण के लिए, क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड।

रेडॉक्स इलेक्ट्रोड पर, जिसकी क्षमता हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि पर निर्भर नहीं करती है, एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होती है:

इस तरह के रेडॉक्स इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता किसी दिए गए पदार्थ के ऑक्सीकृत और कम रूपों की गतिविधि पर निर्भर करती है और एक विपरीत रूप से ऑपरेटिंग इलेक्ट्रोड के लिए वर्णित है, शर्तों के आधार पर (उपरोक्त क्षमता के अनुरूप), Nernst समीकरणों द्वारा (13-16):

(13) (14) (15) (16)

जहां सभी नोट पारंपरिक हैं।

यदि हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, तो उनकी गतिविधि (एकाग्रता) को प्रत्येक विशिष्ट मामले के लिए संबंधित नर्नस्ट समीकरणों में ध्यान में रखा जाता है।

झिल्ली,या आयन-चयनात्मक, इलेक्ट्रोड- इलेक्ट्रोड जो एक ठोस या तरल झिल्ली द्वारा सोखे गए कुछ आयनों (उद्धरण या आयनों) के संबंध में प्रतिवर्ती होते हैं। ऐसे इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता समाधान में उन आयनों की गतिविधि पर निर्भर करती है जो झिल्ली द्वारा सोख ली जाती हैं।

एक ठोस झिल्ली के साथ मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड में एक बहुत पतली झिल्ली होती है, जिसके दोनों किनारों पर एक ही विश्लेषण आयन वाले अलग-अलग समाधान होते हैं, लेकिन अलग-अलग सांद्रता के साथ: एक समाधान (मानक) विश्लेषण आयनों की सटीक ज्ञात एकाग्रता के साथ और एक विश्लेषण समाधान के साथ विश्लेषण आयनों की एक अज्ञात एकाग्रता। दोनों समाधानों में आयनों की अलग-अलग सांद्रता के कारण, झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर आयनों को असमान मात्रा में सोख लिया जाता है, और झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर आयनों के सोखने के दौरान उत्पन्न होने वाला विद्युत आवेश समान नहीं होता है। नतीजतन, एक झिल्ली संभावित अंतर उत्पन्न होता है।

झिल्ली आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके आयनों का निर्धारण कहा जाता है आयनोमेट्री।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पोटेंशियोमेट्रिक माप के दौरान, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में दो इलेक्ट्रोड - संकेतक शामिल होते हैं

और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड। सेल में उत्पन्न ईएमएफ का परिमाण इन दो इलेक्ट्रोडों के संभावित अंतर के बराबर है। चूंकि पोटेंशियोमेट्रिक निर्धारण की शर्तों के तहत संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता स्थिर रहती है, ईएमएफ केवल संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता पर निर्भर करता है, अर्थात। समाधान में कुछ आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) पर। यह विश्लेषित विलयन में दिए गए पदार्थ की सांद्रता के विभवमितीय निर्धारण का आधार है।

किसी विलयन में किसी पदार्थ की सांद्रता के पोटेंशियोमेट्रिक निर्धारण के लिए, प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री और पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन दोनों का उपयोग किया जाता है, हालांकि दूसरी विधि का उपयोग पहले की तुलना में बहुत अधिक बार किया जाता है।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री में किसी पदार्थ की सांद्रता का निर्धारण।यह आमतौर पर अंशांकन वक्र विधि या मानक जोड़ विधि द्वारा किया जाता है।

. अंशांकन वक्र विधि।विश्लेषण की ज्ञात सामग्री के साथ 5-7 मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार करें। संदर्भ समाधानों में विश्लेषण और आयनिक शक्ति की एकाग्रता विश्लेषण किए गए समाधान की एकाग्रता और आयनिक शक्ति से बहुत भिन्न नहीं होनी चाहिए: इन शर्तों के तहत, निर्धारण त्रुटियां कम हो जाती हैं। उदासीन इलेक्ट्रोलाइट को पेश करके सभी समाधानों की आयनिक शक्ति को स्थिर रखा जाता है। संदर्भ समाधान क्रमिक रूप से इलेक्ट्रोकेमिकल (पोटेंशियोमेट्रिक) सेल में पेश किए जाते हैं। आमतौर पर, यह सेल एक ग्लास बीकर होता है जिसमें एक संकेतक इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड रखा जाता है।

प्रत्येक संदर्भ समाधान के साथ सेल को भरने से पहले आसुत जल के साथ इलेक्ट्रोड और बीकर को अच्छी तरह से धोकर संदर्भ समाधान के ईएमएफ को मापें। प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, निर्देशांक में एक अंशांकन ग्राफ बनाया जाता है कहां साथ- एकाग्रता परिभाषित है -

संदर्भ समाधान में वें पदार्थ। आमतौर पर ऐसा ग्राफ एक सीधी रेखा होता है।

फिर, विश्लेषण किए गए समाधान को इलेक्ट्रोकेमिकल सेल (डिस्टिल्ड वॉटर से सेल धोने के बाद) में पेश किया जाता है और सेल के ईएमएफ को मापा जाता है। अंशांकन चार्ट के अनुसार, खोजें , विश्लेषण किए गए समाधान में विश्लेषण की एकाग्रता कहां है।

. मानक जोड़ विधि।सांद्रता के साथ विश्लेषित विलयन का एक ज्ञात आयतन V(X) इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में डाला जाता है और सेल के EMF को मापा जाता है। फिर उसी घोल में बिल्कुल मापा जाता है छोटाएक ज्ञात के साथ एक मानक समाधान की मात्रा

विश्लेषण की पर्याप्त उच्च सांद्रता और फिर से सेल के ईएमएफ का निर्धारण।

सूत्र (17) के अनुसार विश्लेषण किए गए समाधान में विश्लेषण की एकाग्रता की गणना करें:

(17)

कहां - दो मापा ईएमएफ मूल्यों के बीच अंतर; - इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री का अनुप्रयोग।विधि का उपयोग हाइड्रोजन आयनों (पीएच समाधान), आयनों, धातु आयनों (आयनोमेट्री) की एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री का उपयोग करते समय, एक उपयुक्त संकेतक इलेक्ट्रोड का चुनाव और संतुलन क्षमता का सटीक माप महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

समाधान के पीएच का निर्धारण करते समय, इलेक्ट्रोड का उपयोग संकेतक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है, जिसकी क्षमता हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है: ग्लास, हाइड्रोजन, क्विनहाइड्रोन और कुछ अन्य। हाइड्रोजन आयनों के संबंध में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला मेम्ब्रेन ग्लास इलेक्ट्रोड प्रतिवर्ती है। ऐसे ग्लास इलेक्ट्रोड की क्षमता हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता द्वारा निर्धारित की जाती है, इसलिए सर्किट के EMF, जिसमें ग्लास इलेक्ट्रोड एक संकेतक के रूप में शामिल है, को कमरे के तापमान पर समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

स्थिर कहाँ है कझिल्ली की सामग्री, संदर्भ इलेक्ट्रोड की प्रकृति पर निर्भर करता है।

ग्लास इलेक्ट्रोड आपको 0-10 की पीएच रेंज (2-10 की पीएच रेंज में अधिक बार) में पीएच निर्धारित करने की अनुमति देता है और ऑपरेशन में उच्च प्रतिवर्तीता और स्थिरता है।

क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड,अक्सर पहले इस्तेमाल किया जाता था, एक रेडॉक्स इलेक्ट्रोड होता है, जिसकी क्षमता हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता पर निर्भर करती है। यह एक एसिड समाधान (आमतौर पर एचसी 1) में विसर्जित एक प्लेटिनम तार है जो क्विनहाइड्रोन के साथ संतृप्त होता है, संरचना के हाइड्रोक्विनोन (गहरे हरे पाउडर, पानी में थोड़ा घुलनशील) के साथ क्विनोन का एक सम-आण्विक यौगिक होता है। क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड का योजनाबद्ध पदनाम:

क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड पर एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया होती है:

कमरे के तापमान पर क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड की क्षमता सूत्र द्वारा वर्णित है:

क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड आपको 0-8.5 की पीएच रेंज में समाधान के पीएच को मापने की अनुमति देता है। पीएच पर< 0 хингидрон гидролитически расщепляется; при рН >8,5 उदकुनैन, जो एक कमजोर अम्ल है, एक उदासीनीकरण प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है।

मजबूत ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंटों की उपस्थिति में क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।

मेम्ब्रेन आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग आयनोमेट्री में विभिन्न उद्धरणों के निर्धारण के लिए संकेतक के रूप में किया जाता है।

आदि) और आयनों ,

और आदि।)।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री के फायदों में माप की सरलता और गति शामिल है। मापन के लिए छोटे मात्रा में समाधान की आवश्यकता होती है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन एक सूचक इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड से बना गैल्वेनिक सर्किट का उपयोग करके EMF (अनुमापन प्रक्रिया के दौरान) को मापकर विश्लेषण किए गए समाधान में विश्लेषण के अनुमापन पर खर्च किए गए टाइट्रेंट की मात्रा निर्धारित करने की एक विधि है। पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में, एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में स्थित विश्लेषित समाधान को एक उपयुक्त टाइट्रेंट के साथ अनुमापित किया जाता है, जो मापा सर्किट के EMF में तेज परिवर्तन द्वारा अनुमापन के अंत को ठीक करता है - संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता, जो निर्भर करती है संबंधित आयनों की सांद्रता और तुल्यता बिंदु पर तेजी से परिवर्तन होता है।

अनुमापन प्रक्रिया के दौरान संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता में परिवर्तन को अतिरिक्त टाइट्रेंट की मात्रा के आधार पर मापा जाता है। प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, एक पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन वक्र बनाया जाता है, और इस वक्र से ईंधन सेल में उपभोग किए गए टाइट्रेंट की मात्रा निर्धारित की जाती है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के लिए ईंधन सेल के पास रंग बदलने वाले संकेतकों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है।

इलेक्ट्रोड जोड़ी (संदर्भ इलेक्ट्रोड और संकेतक इलेक्ट्रोड) को इस तरह से बनाया जाता है कि सूचक इलेक्ट्रोड की क्षमता अनुमापन के दौरान होने वाली प्रतिक्रिया में शामिल या बनने वाले आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है। अनुमापन के दौरान संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता स्थिर रहनी चाहिए। दोनों इलेक्ट्रोड सीधे इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में स्थापित होते हैं या प्रवाहकीय समाधान (संकेतक इलेक्ट्रोड - विश्लेषित समाधान में) के साथ अलग-अलग जहाजों में रखे जाते हैं, जो एक उदासीन इलेक्ट्रोलाइट से भरे इलेक्ट्रोलाइटिक पुल से जुड़े होते हैं।

टाइट्रेंट को बराबर भागों में जोड़ा जाता है, हर बार संभावित अंतर को मापता है। अनुमापन (ईंधन सेल के पास) के अंत में, टाइट्रेंट को ड्रॉपवाइज जोड़ा जाता है, साथ ही टाइट्रेंट के अगले हिस्से को जोड़ने के बाद संभावित अंतर को मापता है।

इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर को उच्च-प्रतिरोध पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके मापा जाता है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन वक्र

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन वक्र एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के EMF में परिवर्तन का एक ग्राफिक प्रतिनिधित्व है जो कि अतिरिक्त टाइट्रेंट की मात्रा पर निर्भर करता है।

विभवमितीय अनुमापन वक्र विभिन्न निर्देशांकों में निर्मित होते हैं:

निर्देशांक में अनुमापन वक्र , कभी-कभी ऐसे वक्रों को अभिन्न अनुमापन वक्र कहा जाता है;

विभेदक अनुमापन घटता - निर्देशांक में

ग्रैन का अनुमापन घटता - निर्देशांक में

पोटेंशियोमेट्रिक सेल का ईएमएफ कहां है, - मात्रा जोड़ा गया -

वां अनुमापक, अनुमापक के योग के संगत विभव में परिवर्तन है।

अंजीर पर। 3-8 योजनाबद्ध रूप से विभिन्न प्रकार के विभवमितीय अनुमापन वक्र दिखाते हैं।

निर्मित अनुमापन वक्रों के अनुसार, अनुमापक का आयतन निर्धारित किया जाता है

एफसी में, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 3-8। टाइट्रेंट वॉल्यूम एफसी में जोड़ा गया, यह निर्धारित करना संभव है

न केवल रेखांकन, बल्कि सूत्र (18) के अनुसार गणना द्वारा भी:

जहां TE से पहले अंतिम माप के अनुरूप जोड़े गए टाइट्रेंट का आयतन है, TE के बाद पहले माप के अनुरूप जोड़े गए टाइट्रेंट का आयतन है;



चावल। 3-8।विभवमितीय अनुमापन वक्रों के प्रकार (E - मापा गया EMF, - अतिरिक्त टाइट्रेंट का आयतन, - अनुमापक का आयतन, पर-

तुल्यता बिंदु पर जोड़ा गया): ए - निर्देशांक में अनुमापन वक्र ; बी, सी - अंतर अनुमापन वक्र; डी - ग्रैन विधि के अनुसार अनुमापन वक्र

तालिका 3-9, एक उदाहरण के रूप में (फार्माकोपियल), विभवमितीय अनुमापन के दौरान निर्धारण और गणना के परिणाम दिखाता है।

सूत्र (18) द्वारा मान की गणना करें वी(टीई) तालिका के डेटा का उपयोग कर। 3-9। जाहिर है, अधिकतम मूल्य = 1000. इसलिए, = 5.20 और = 5.30; = 720, .= -450। यहां से:

तालिका 3-9।पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के परिणामों को संसाधित करने का एक उदाहरण


पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन का अनुप्रयोग।विधि सार्वभौमिक है, इसका उपयोग सभी प्रकार के अनुमापन में अनुमापन के अंत को इंगित करने के लिए किया जा सकता है: एसिड-बेस, रेडॉक्स, कॉम्प्लेक्सिमेट्रिक, वर्षा, गैर-जलीय मीडिया में अनुमापन। ग्लास, पारा, आयन-चयनात्मक, प्लेटिनम, सिल्वर इलेक्ट्रोड का उपयोग संकेतक के रूप में किया जाता है, और कैलोमेल, सिल्वर क्लोराइड, ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है।

विधि में उच्च सटीकता, उच्च संवेदनशीलता है; टर्बिड, रंगीन, गैर-जलीय मीडिया में अनुमापन की अनुमति देता है, एक विश्लेषित समाधान में मिश्रण घटकों के अलग-अलग निर्धारण, उदाहरण के लिए, अर्जेंटोमेट्रिक अनुमापन के दौरान क्लोराइड और आयोडाइड आयनों का अलग-अलग निर्धारण।

कई औषधीय पदार्थों का विश्लेषण पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन विधियों द्वारा किया जाता है, उदाहरण के लिए, एस्कॉर्बिक एसिड, सल्फा ड्रग्स, बार्बिटुरेट्स, अल्कलॉइड्स आदि।

"पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण" विषय पर प्रयोगशाला कक्षाओं के लिए स्व-तैयारी का कार्य

विषय का अध्ययन करने का उद्देश्य

पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण के सिद्धांत और व्यावहारिक कौशल के विकास के ज्ञान के आधार पर, किसी पदार्थ के मात्रात्मक निर्धारण के लिए प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री और पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के तरीकों को यथोचित रूप से चुनना और व्यावहारिक रूप से लागू करना सीखें; पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण के परिणामों का सांख्यिकीय मूल्यांकन करने में सक्षम हो।

लक्ष्यों को

1. फ्लोराइड-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा समाधान में फ्लोराइड आयन की सामग्री को मापना सीखें।

2. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा दवा में नोवोकेन के द्रव्यमान अंश की मात्रा निर्धारित करना सीखें।

विषय के अध्ययन के लिए दो प्रयोगशाला सत्र समर्पित हैं। एक पाठ में, छात्र पहला प्रयोगशाला कार्य करते हैं और पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण के मुख्य वर्गों में विशिष्ट गणना समस्याओं को हल करते हैं; दूसरे पाठ में, छात्र दूसरा प्रयोगशाला कार्य करते हैं। कक्षाओं का क्रम वास्तव में मायने नहीं रखता।

ग्रन्थसूची

1. पाठ्यपुस्तक। - पुस्तक 2, अध्याय 10. - एस 447-457; 493-507; 510-511।

2.खारितोनोव यू.वाई। ग्रिगोरिएवा वी.यू.विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उदाहरण और कार्य।- एम।: जीओटार-मीडिया, 2007। - पी। 214-225; 245-259; 264-271।

3. विषय पर व्याख्यान: "विभवमितीय विश्लेषण"।

4.एफ़्रेमेन्को ओ.ए.पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण। - एम .: एमएमए आईएम। उन्हें। सेचेनोव, 1998।

काम के लिए जानना चाहिए

1. पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण विधियों का सिद्धांत। नर्नस्ट समीकरण।

2. पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण के तरीकों की विविधता।

3. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री के लिए सेटअप आरेख।

4. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री में उपयोग किए जाने वाले संकेतक इलेक्ट्रोड और संदर्भ इलेक्ट्रोड।

5. अंशांकन ग्राफ का उपयोग करके प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा किसी पदार्थ की सांद्रता निर्धारित करने का सार।

6. फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा समाधान में फ्लोराइड आयन की सामग्री का निर्धारण करने का सार।

काम करने में सक्षम होना चाहिए

1. किसी पदार्थ का मानक विलयन तैयार करने के लिए नमूने के द्रव्यमान की गणना करें।

2. कमजोर पड़ने की विधि द्वारा मानक समाधान तैयार करें।

3. अंशांकन ग्राफ बनाएँ और किसी पदार्थ के मात्रात्मक निर्धारण के लिए उनका उपयोग करें।

आत्मनिरीक्षण के लिए प्रश्न

1. प्रत्यक्ष विभवमिति की विधि के अंतर्गत कौन-सा सिद्धांत निहित है?

3. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा किसी पदार्थ का निर्धारण करते समय किस विद्युत रासायनिक पैरामीटर को मापा जाता है?

4. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा किसी पदार्थ के निर्धारण के लिए संस्थापन का आरेख दें।

5. किस इलेक्ट्रोड को सूचक कहा जाता है? सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले संकेतक आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का नाम बताइए।

6. किस इलेक्ट्रोड को संदर्भ इलेक्ट्रोड कहा जाता है? किस संदर्भ इलेक्ट्रोड को अंतर्राष्ट्रीय मानक के रूप में स्वीकार किया जाता है? इसकी व्यवस्था कैसे की जाती है? सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले संदर्भ इलेक्ट्रोड का नाम बताइए। उनकी व्यवस्था कैसे की जाती है:

ए) संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड;

ख) संतृप्त सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड?

7. अंशांकन वक्र विधि द्वारा किसी पदार्थ के पोटेंशियोमेट्रिक निर्धारण का सार क्या है?

8. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा पदार्थ के निर्धारण में निर्धारित सांद्रता की सीमा और प्रतिशत (सापेक्ष) त्रुटि का नाम दें।

9. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा फ्लोराइड आयन का निर्धारण किस सिद्धांत के अंतर्गत आता है? विश्लेषण के मुख्य चरणों की सूची बनाएं।

प्रयोगशाला कार्य "फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके समाधान में फ्लोराइड आयन की सामग्री का निर्धारण"

काम का उद्देश्य

अंशांकन वक्र का उपयोग करके किसी पदार्थ के मात्रात्मक निर्धारण के लिए आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री की विधि को लागू करना सीखें।

लक्ष्यों को

1. सोडियम फ्लोराइड का एक मानक समाधान तैयार करना, जिसकी सांद्रता निर्दिष्ट एक के बराबर है।

2. विश्लेषित विलयन के संघटन और आयनिक शक्ति के समान सोडियम फ्लोराइड के मानक विलयनों की श्रृंखला को तनु करके तैयार करना।

3. फ्लोराइड आयन सांद्रता के एक समारोह के रूप में एक संकेतक फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड और एक सिल्वर क्लोराइड संदर्भ इलेक्ट्रोड से बना गैल्वेनिक सेल के इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) का मापन।

4. निर्देशांक में एक अंशांकन ग्राफ का निर्माण: "ईएमएफ - फ्लोराइड आयन की एकाग्रता का संकेतक"।

5. अंशांकन वक्र का उपयोग करके विश्लेषण किए गए समाधान में फ्लोराइड आयन की सामग्री का निर्धारण।

सामग्री समर्थन

अभिकर्मकों

1. सोडियम फ्लोराइड, रासायनिक रूप से शुद्ध

2. एसीटेट बफर समाधान, पीएच ~ 6।

3. आसुत जल। कांच के बने पदार्थ

1. 100 मिली - 1 पीसी के लिए वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क।

2. 50 मिली - 6 पीसी के लिए वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क।

3. 5 मिली मापने वाला पिपेट - 1 पीसी।

4. 200-250 मिलीलीटर के लिए रासायनिक ग्लास - 1 पीसी।

5. 50 मिलीलीटर के लिए रासायनिक ग्लास - 2 पीसी।

6. बक्स - 1 पीसी।

7. फ़नल - 1 पीसी।

8. ग्लास स्टिक - 1 पीसी।

9. 250 या 500 मिली - 1 पीसी के लिए बोतल धोएं।

उपकरण

2. संकेतक इलेक्ट्रोड, फ्लोराइड-चयनात्मक। ऑपरेशन से पहले, फ्लोराइड इलेक्ट्रोड को सोडियम फ्लोराइड के 0.01 mol/l घोल में 1-2 घंटे के लिए रखा जाता है।

3. संदर्भ इलेक्ट्रोड, सहायक प्रयोगशाला सिल्वर क्लोराइड EVL-IMZ या समान। ऑपरेशन से पहले, सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड को साइड होल के माध्यम से एक केंद्रित, लेकिन असंतृप्त, लगभग 3 mol / l, पोटेशियम क्लोराइड घोल से भर दिया जाता है। पोटेशियम क्लोराइड के एक संतृप्त समाधान का उपयोग करते समय, मापा समाधान के साथ इलेक्ट्रोड के संपर्क क्षेत्र के पास सीधे नमक क्रिस्टलीकरण संभव है, जो वर्तमान के पारित होने को रोकता है और मापने वाले उपकरण के अनुत्पादक रीडिंग की ओर जाता है। इलेक्ट्रोड को पोटेशियम क्लोराइड के 3 mol/l घोल से भरने के बाद, साइड होल को रबर डाट से बंद कर दिया जाता है, इलेक्ट्रोड को उसी सांद्रता के पोटेशियम क्लोराइड के घोल में डुबोया जाता है और ~ 48 घंटे के लिए इस घोल में रखा जाता है। ऑपरेशन, प्लग को इलेक्ट्रोड के साइड होल से हटा दिया जाना चाहिए। 20±5 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर इलेक्ट्रोड की इलेक्ट्रोलाइटिक कुंजी के माध्यम से पोटेशियम क्लोराइड समाधान की बहिर्वाह दर 0.3-3.5 मिली / दिन है।

4. दो इलेक्ट्रोड लगाने के लिए खड़े हो जाओ।

5. चुंबकीय उत्तेजक।

अन्य सामग्री

1. फिल्टर पेपर की पट्टी 3 5 सेमी.

2. ग्राफ पेपर 912 सेमी.

3. शासक।

काम का सार

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री द्वारा फ्लोराइड आयन का निर्धारण गैल्वेनिक सेल के इलेक्ट्रोमोटिव बल को मापने पर आधारित होता है, जिसमें संकेतक इलेक्ट्रोड एक फ्लोराइड-चयनात्मक इलेक्ट्रोड होता है, और संदर्भ इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड या कैलोमेल होता है, जो कि सांद्रता के कार्य के रूप में होता है। समाधान में फ्लोराइड आयन।

फ्लोराइड इलेक्ट्रोड का संवेदनशील हिस्सा (चित्र 3-9) यूरोपियम (II) के साथ सक्रिय लैंथेनम (III) फ्लोराइड के एकल क्रिस्टल की झिल्ली है।

चावल। 3-9।फ्लोराइड-चयनात्मक इलेक्ट्रोड डिवाइस की योजना: 1 - एकल क्रिस्टल झिल्ली 2 - आंतरिक अर्ध-तत्व (आमतौर पर सिल्वर क्लोराइड-

एनवाई); 3 - निरंतर आयन गतिविधि के साथ आंतरिक समाधान (0.01 mol/l imol/l); 4 - इलेक्ट्रोड बॉडी; 5 - इलेक्ट्रोड को मापने के उपकरण से जोड़ने के लिए तार

आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के लिए नर्नस्ट समीकरण के अनुसार फ्लोराइड इलेक्ट्रोड की संतुलन क्षमता, समाधान में फ्लोराइड आयन की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है:


(19) या 25 डिग्री सेल्सियस पर:

(20)

फ्लोराइड इलेक्ट्रोड की मानक क्षमता कहां है, वी; -

क्रमशः, गतिविधि, गतिविधि गुणांक, समाधान में फ्लोराइड आयन की दाढ़ एकाग्रता।

समीकरण (20) के दाईं ओर पहला पद एक स्थिर मान है। लगभग समान आयनिक शक्ति वाले समाधानों के लिए, फ्लोराइड आयन का गतिविधि गुणांक, और इसलिए समीकरण के दाईं ओर दूसरा पद (20) भी एक स्थिर मान है। तब नर्नस्ट समीकरण को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

इ= स्थिरांक - 0.0591gc (एफ -) = स्थिरांक + 0.059pF, (21)

जहाँ pF \u003d -1gc ​​​​(F -) घोल में फ्लोराइड आयन की सांद्रता का सूचक है।

इस प्रकार, पर स्थिर आयनिक शक्तिसमाधान, फ्लोराइड इलेक्ट्रोड की संतुलन क्षमता रैखिक रूप से फ्लोराइड आयन की एकाग्रता पर निर्भर करती है। इस तरह की निर्भरता का अस्तित्व एक अंशांकन ग्राफ का उपयोग करके फ्लोराइड आयन की एकाग्रता को निर्धारित करना संभव बनाता है, जो कि निर्देशांक में प्लॉट किया गया है सोडियम फ्लोराइड के मानक समाधानों की एक श्रृंखला के लिए, विश्लेषण किए गए समाधान की संरचना और आयनिक शक्ति के समान।

फ्लोराइड इलेक्ट्रोड का उपयोग पीएच रेंज 5-9 में किया जाता है, क्योंकि पीएच में< 5 наблюдается неполная ионизация или образование और पीएच> 9 पर - हाइड्रोक्साइडियन के साथ इलेक्ट्रोड सामग्री की बातचीत:

एक स्थिर पीएच मान बनाए रखने और मानक और विश्लेषित समाधानों में एक निरंतर आयनिक शक्ति बनाने के लिए, आमतौर पर एक बफर समाधान (उदाहरण के लिए, एसीटेट या साइट्रेट) का उपयोग किया जाता है। एक जटिल नमक संरचना के साथ समाधानों का विश्लेषण करते समय, बफर समाधान भी स्थिर एसीटेट, साइट्रेट या अन्य जटिल यौगिकों में बाध्य करके विदेशी उद्धरणों के हस्तक्षेप प्रभाव को खत्म करने में काम करता है। उसी उद्देश्य के लिए, अतिरिक्त जटिल अभिकर्मकों (उदाहरण के लिए, ईडीटीए) को बफर समाधान में पेश किया जाता है।

फ्लोराइड इलेक्ट्रोड का उपयोग करके दृढ़ संकल्प की चयनात्मकता बहुत अधिक है; केवल हाइड्रॉक्साइड आयनों और उन कुछ धनायनों के साथ हस्तक्षेप करें जो बफर समाधान के घटकों की तुलना में फ्लोराइड आयन के साथ अधिक स्थिर जटिल यौगिक बनाते हैं

फ्लोराइड आयन की निर्धारित सांद्रता की सीमा बहुत विस्तृत है: 10 -6 से 1 mol/l तक; इस मामले में, निर्धारण की प्रतिशत त्रुटि ±2% है।

फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड का व्यापक रूप से विभिन्न वस्तुओं के विश्लेषण में उपयोग किया जाता है: पीने का पानी, फार्मास्यूटिकल्स, जैविक सामग्री, पर्यावरण प्रदूषण नियंत्रण, आदि।

चूंकि सोडियम फ्लोराइड समाधान जिसमें विदेशी आयन नहीं होते हैं, इस कार्य में विश्लेषण किया जाता है, बफर समाधान को छोड़ा जा सकता है। इस मामले में, किसी को रैखिक निर्भरता से अंशांकन वक्र के मामूली विचलन की उम्मीद करनी चाहिए, क्योंकि फ्लोराइड आयन की एकाग्रता में वृद्धि के साथ मानक समाधानों में, आयनिक शक्ति बढ़ जाती है, और फ्लोराइड आयन का गतिविधि गुणांक स्थिर नहीं रहता है .

कार्य आदेश

1. (अनुबंध 1 देखें)।

2. उद्देश्य, संचालन के सिद्धांत और "सार्वभौमिक आयन मीटर EV-74 के संचालन के लिए निर्देश" (या इसी तरह के उपकरण) के साथ परिचित (परिशिष्ट 2, 3 देखें)।

3.

ध्यान!इस कार्य में EV-74 प्रकार के आयनोमर के उपयोग की परिकल्पना की गई है। विभिन्न प्रकार के उपकरणों का उपयोग करते समय, उनका अतिरिक्त विवरण देना आवश्यक है।

3.1. एक गैल्वेनिक सेल को एक संकेतक फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड और एक सिल्वर क्लोराइड संदर्भ इलेक्ट्रोड से इकट्ठा किया जाता है।

ध्यान!आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ काम करते समय, ध्यान रखा जाना चाहिए कि इलेक्ट्रोड की कामकाजी सतह को नुकसान न पहुंचे - झिल्ली, जो खरोंच और जमा के बिना चिकनी होनी चाहिए।

स्थापना से पहले, फ्लोराइड इलेक्ट्रोड को एक चिकित्सा थर्मामीटर की तरह जोर से हिलाया जाता है, इसे झिल्ली के नीचे एक ऊर्ध्वाधर स्थिति में रखा जाता है। यह हवा के बुलबुले को हटाने के लिए किया जाता है जो बाहर से अदृश्य होते हैं, जो झिल्ली की सतह और इलेक्ट्रोड के आंतरिक समाधान (चित्र 3-9 देखें) के बीच बन सकते हैं और मीटर रीडिंग की अस्थिरता को जन्म दे सकते हैं।

फ्लोराइड इलेक्ट्रोड संदर्भ इलेक्ट्रोड के बगल में एक स्टैंड में तय किया गया है।

ध्यान!तिपाई में इलेक्ट्रोड को ठीक करने के लिए धारक आमतौर पर ठीक से पूर्व-स्थापित होते हैं; उनकी स्थिति बदलने की अनुशंसा नहीं की जाती है। फ्लोराइड इलेक्ट्रोड को ठीक करने या सेल में समाधान को बदलने के लिए, चुंबकीय विलोडक को पहले सेल के नीचे से सावधानी से हटाया जाना चाहिए।

फिक्सिंग करते समय, फ्लोराइड इलेक्ट्रोड को नीचे से तिपाई के पैर में लाया जाता है ताकि इसका निचला सिरा संदर्भ इलेक्ट्रोड के निचले सिरे के समान स्तर पर हो। इलेक्ट्रोड डिवाइस के रियर पैनल (परिशिष्ट 3, पी। 1.1) पर स्थित सॉकेट "चेंज" के माध्यम से आयन मीटर से जुड़ा हुआ है। संदर्भ इलेक्ट्रोड को औक्स सॉकेट के माध्यम से आयन मीटर से जोड़ा जाना चाहिए।

200-250 मिलीलीटर की क्षमता वाले गिलास के ऊपर वॉशर से आसुत जल के साथ इलेक्ट्रोड को बार-बार खंगाला जाता है, जिसके बाद आसुत जल के साथ 50 मिलीलीटर की क्षमता वाला एक गिलास इलेक्ट्रोड के नीचे लाया जाता है, जिसे केंद्र में रखा जाता है चुंबकीय सरगर्मी तालिका। उचित रूप से तय किए गए इलेक्ट्रोड को दीवारों और तल को नहीं छूना चाहिए

एक गिलास, साथ ही एक चुंबकीय छड़, जिसका उपयोग बाद में घोल को मिलाने के लिए किया जाता है।

3.2. आयन मीटर एक शिक्षक की देखरेख में नेटवर्क से जुड़ा है, डिवाइस के लिए निर्देश पुस्तिका द्वारा निर्देशित (परिशिष्ट 3, आइटम 1.2-1.7)। उपकरण को 30 मिनट तक गर्म होने दें।

4. मानक 0.1000 mol/l सोडियम फ्लोराइड घोल तैयार करना। 0.0001 ग्राम की सटीकता के साथ गणना करें, सूत्र के अनुसार 0.1000 mol/l समाधान के 100 मिलीलीटर तैयार करने के लिए आवश्यक सोडियम फ्लोराइड के नमूने का द्रव्यमान:

कहाँ एस, - क्रमशः, सोडियम फ्लोराइड के एक मानक समाधान की दाढ़ एकाग्रता (mol / l) और आयतन (l); - सोडियम फ्लोराइड का दाढ़ द्रव्यमान, g / mol।

एक विश्लेषणात्मक तुला पर, ± 0.0002 ग्राम की सटीकता के साथ, पहले एक साफ और सूखी वजन वाली बोतल का वजन किया जाता है, और फिर इस वजन वाली बोतल में रासायनिक रूप से शुद्ध का एक नमूना तोला जाता है। सोडियम फ्लोराइड, जिसके द्रव्यमान की सटीक गणना की जानी चाहिए।

लिया गया नमूना मात्रात्मक रूप से एक सूखे फ़नल के माध्यम से 100 मिलीलीटर की क्षमता के साथ एक वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में स्थानांतरित किया जाता है, वजन की बोतल की दीवारों से नमक के कणों को धोने और एक एसीटेट बफर समाधान (पीएच ~ 6) के साथ फ़नल। तोलने की बोतल के घोल को शीशे की छड़ के साथ फ्लास्क में डाला जाता है, इसे तोलने वाली बोतल के किनारे पर झुका दिया जाता है। नमक का पूर्ण विघटन प्राप्त किया जाता है, जिसके बाद समाधान की मात्रा को बफर समाधान के साथ फ्लास्क चिह्न में समायोजित किया जाता है। फ्लास्क की सामग्री को हिलाया जाता है।

5. निरंतर आयनिक शक्ति के साथ सोडियम फ्लोराइड के मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार करना। 10 -2, 10 -3, 10 -4, 10 -5 और 10 -6 mol / l के बराबर फ्लोराइड आयन की सांद्रता के साथ मानक समाधानों की एक श्रृंखला 0.1000 मानक से 50 मिलीलीटर की क्षमता वाले वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में तैयार की जाती है। एक बफर समाधान के साथ सीरियल कमजोर पड़ने से मोल / एल सोडियम फ्लोराइड समाधान।

तो, 10 -2 mol / l घोल तैयार करने के लिए, 0.1000 mol / l सोडियम फ्लोराइड घोल के 5 मिली को पिपेट के साथ 50 मिली वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में रखा जाता है, पिपेट को इस घोल की थोड़ी मात्रा में 2-3 के साथ रिंस करने के बाद बार, समाधान की मात्रा को बफर समाधान के साथ निशान पर लाया जाता है, फ्लास्क की सामग्री मिश्रित होती है। इसी प्रकार 10 -2 मोल/लीटर घोल आदि से 10-3 मोल/लीटर घोल तैयार किया जाता है। 10 -6 mol/l सोडियम फ्लोराइड घोल तक।

6. फ्लोराइड आयन सांद्रता के कार्य के रूप में गैल्वेनिक सेल के इलेक्ट्रोमोटिव बल का मापन। 50 मिली क्षमता वाले एक बीकर में तैयार मानक विलयनों को क्रमानुसार किस पर रखा जाता है-

ट्राइम फ्लोराइड, सबसे पतला से शुरू करते हुए, बीकर को मापा समाधान के साथ 2-3 बार धोने के बाद। फ्लोराइड और सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड की सतह को फिल्टर पेपर से सावधानी से सुखाया जाता है, जिसके बाद इलेक्ट्रोड को मापे गए घोल में डुबोया जाता है, चुंबकीय छड़ को नीचे किया जाता है, और सेल को चुंबकीय विलोडक तालिका के केंद्र में रखा जाता है। यदि शिक्षक का कोई निर्देश है, तो सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड के साइड होल को खोलें, इससे रबर प्लग को हटा दें। परिशिष्ट 3, पीपी में संकेत के अनुसार एक संकीर्ण माप सीमा - 14 में ईवी-74 आयन मीटर का उपयोग करके चुंबकीय उत्तेजक चालू करें और तत्व के ईएमएफ (फ्लोराइड इलेक्ट्रोड की सकारात्मक क्षमता) को मापें। 2.1-2.5। माप परिणाम तालिका में दर्ज किए गए हैं। 3-10।

तालिका 3-10।फ्लोराइड आयन की सांद्रता के कार्य के रूप में गैल्वेनिक सेल के इलेक्ट्रोमोटिव बल को मापने के परिणाम

7. एक अंशांकन ग्राफ का निर्माण।तालिका के अनुसार। 3-10, एक अंशांकन ग्राफ मिलीमीटर पेपर पर बनाया गया है, जिसमें एब्सिस्सा के साथ फ्लोराइड आयन सांद्रता और ऑर्डिनेट के साथ मिलिवोल्ट्स में तत्व का EMF प्लॉट किया गया है। (इ,एमवी)। यदि निर्भरता (21) संतुष्ट हो जाती है, तो एक सीधी रेखा प्राप्त होती है, जिसके झुकाव के कोण का भुज अक्ष पर स्पर्शरेखा 59 ± 2 mV (25 °C पर) है। ग्राफ को प्रयोगशाला जर्नल में चिपकाया गया है।

8. अंशांकन वक्र का उपयोग करके विश्लेषण किए गए समाधान में फ्लोराइड आयन की सामग्री का निर्धारण।फ्लोराइड आयन युक्त विश्लेषण समाधान 50 मिलीलीटर वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में प्रशिक्षक से प्राप्त किया जाता है। समाधान की मात्रा को एसीटेट बफर समाधान के साथ निशान पर समायोजित किया गया था। फ्लास्क की सामग्री को हिलाया जाता है और परिणामी घोल में फ्लोराइड और सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड से बने तत्व का EMF मापा जाता है।

माप के अंत में, रबर डाट के साथ सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड के छेद को बंद करें और डिवाइस को बंद कर दें, जैसा कि परिशिष्ट 3, पैरा 2.6 में दर्शाया गया है।

अंशांकन वक्र के अनुसार, फ्लोराइड आयन सांद्रता संकेतक पाया जाता है, जो विश्लेषण किए गए समाधान में तत्व के EMF से मेल खाता है, फिर दाढ़ की एकाग्रता निर्धारित की जाती है और समाधान में फ्लोराइड आयन सामग्री की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है:


कहां - विश्लेषित विलयन में फ्लोराइड आयन का अनुमापांक, g/ml; - दाढ़-

फ्लोराइड आयन की आयनिक सांद्रता, एक अंशांकन वक्र, mol/l का उपयोग करके पाई जाती है; - फ्लोराइड आयन का मोलर द्रव्यमान, g/mol।

अनुमापांक की गणना तीन महत्वपूर्ण अंकों की सटीकता के साथ की जाती है।

9. अंशांकन वक्र के समीकरण के अनुसार विश्लेषण किए गए समाधान में फ्लोराइड आयन की सामग्री का निर्धारण।विश्लेषित समाधान के लिए पीएफ मान अंशांकन ग्राफ के समीकरण से पाया जा सकता है, जो अंशांकन ग्राफ का उपयोग करने से अधिक सटीक प्रतीत होता है। यह समीकरण ऐसा दिखता है:

कहां परीक्षण समाधान के साथ सर्किट ;जंजीरों पर = 0 -

खंड y-अक्ष के साथ एक सीधी रेखा से कट जाता है ;- कोण की स्पर्शरेखा

एक्स-अक्ष के लिए एक सीधी रेखा का ढलान:

कहां एन- मानक समाधानों की संख्या। इस प्रकार:

शेड्यूल और गणना के अनुसार निर्धारित किया गया गिनती करना

सूत्र के अनुसार:

फिर दाढ़ की सघनता निर्धारित करें और ऊपर दिए गए सूत्र के अनुसार घोल में फ्लोराइड आयन की सामग्री की गणना करें।

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा एक विलयन में फ्लोराइड आयन की सांद्रता (गतिविधि) निर्धारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले गैल्वेनिक सेल के घटकों का नाम बताइए।

2. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा एक विलयन में फ्लोराइड आयन की सांद्रता (गतिविधि) के निर्धारण में कौन सी गणितीय निर्भरता निहित है?

3. फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड के डिजाइन का वर्णन करें। इसकी क्षमता किन कारकों पर निर्भर करती है?

4. विश्लेषित और मानक समाधानों में प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा फ्लोराइड आयन की सांद्रता का निर्धारण करते समय समान आयनिक शक्ति बनाना क्यों आवश्यक है?

5. फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके फ्लोराइड आयन का निर्धारण करने के लिए कौन सी पीएच रेंज इष्टतम है?

6. कैसे, एक जटिल नमक संरचना के साथ समाधान में फ्लोराइड आयन का निर्धारण करते समय, इष्टतम पीएच मान और निरंतर आयनिक शक्ति को बनाए रखा जाता है?

7. फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके कौन से आयन समाधान में फ्लोराइड आयन के निर्धारण में बाधा डालते हैं? उनके दखल देने वाले प्रभाव को कैसे खत्म किया जाए?

8. अंशांकन वक्र का उपयोग करके विभवमितीय विधि द्वारा विलयन में फ्लोराइड आयन की सांद्रता निर्धारित करने के लिए मुख्य चरणों की सूची बनाएं।

9. प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा फ्लोराइड आयन की सांद्रता का निर्धारण करते समय एक अंशांकन वक्र किस निर्देशांक में बनाया जाता है?

10. निर्देशांक में प्लॉट किए गए अंशांकन ग्राफ के कोणीय गुणांक (ढलान स्पर्शरेखा) के बराबर क्या होना चाहिए 25 डिग्री सेल्सियस पर समान आयनिक शक्ति वाले सोडियम फ्लोराइड के मानक समाधान के लिए?

11. निर्देशांक में निर्मित अंशांकन ग्राफ के डेटा का उपयोग करके समाधान में फ्लोराइड आयन की एकाग्रता की गणना कैसे करें यदि विश्लेषित विलयन में तत्व का EMF ज्ञात हो?

12. सोडियम फ्लोराइड के एक क्रिस्टलीय पदार्थ से एक मानक समाधान कैसे तैयार किया जाए, जिसमें निर्दिष्ट एक के बराबर सांद्रता हो, उदाहरण के लिए, 0.1000 mol / l?

13. अधिक सान्द्र विलयन से सोडियम फ्लोराइड का मानक विलयन कैसे तैयार करें?

14. अंशांकन वक्र विधि का उपयोग करके फ्लोराइड चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके फ्लोराइड आयन का निर्धारण करने में निर्धारित सांद्रता की सीमा और प्रतिशत त्रुटि का नाम दें।

15. फ्लोराइड-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के अनुप्रयोग के क्षेत्रों का नाम बताइए।

पाठ 2. विभवमितीय अनुमापन

काम के लिए जानना चाहिए

1. पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण विधियों का सिद्धांत। नर्नस्ट समीकरण। पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण के तरीकों की किस्में।

2. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के लिए स्थापना का योजनाबद्ध आरेख।

3. अनुमापन प्रतिक्रिया के प्रकार के आधार पर पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में प्रयुक्त संकेतक इलेक्ट्रोड; संदर्भ इलेक्ट्रोड।

4. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में तुल्यता बिंदु को इंगित करने के तरीके।

5. तुल्यता बिंदु के दृश्य संकेत के साथ अनुमापनीय विश्लेषण पर विभवमितीय अनुमापन के लाभ।

6. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा नोवोकेन के निर्धारण का सार।

काम करने में सक्षम होना चाहिए

1. परीक्षण नमूने के वजन वाले हिस्से को सटीक ज्ञात द्रव्यमान के साथ भंग करके विश्लेषण करने के लिए समाधान तैयार करें।

2. अनुमापन परिणामों के आधार पर विश्लेषित नमूने में पदार्थ के द्रव्यमान अंश की गणना करें।

3. अनुमापन के दौरान होने वाली अभिक्रिया के लिए एक समीकरण लिखिए।

आत्मनिरीक्षण के लिए प्रश्न

1. विभवमितीय अनुमापन की विधि किस सिद्धांत पर आधारित है?

2. समाधान में संभावित-निर्धारक घटकों की एकाग्रता (गतिविधि) पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता को कौन सा समीकरण व्यक्त करता है?

3. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा किसी पदार्थ का निर्धारण करते समय किस विद्युत रासायनिक पैरामीटर को मापा जाता है?

4. "संकेतक इलेक्ट्रोड", "संदर्भ इलेक्ट्रोड" शब्दों को परिभाषित करें।

5. समतुल्यता बिंदु के पास अनुमापन विलयन में गैल्वेनिक सेल (इंडिकेटर इलेक्ट्रोड की क्षमता) के इलेक्ट्रोमोटिव बल में तेज परिवर्तन का कारण क्या है?

6. विभवमितीय अनुमापन डेटा के आधार पर तुल्यता बिंदु निर्धारित करने के लिए ज्ञात विधियों का नाम बताइए।

7. किस प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए विभवमितीय अनुमापन विधि का उपयोग किया जा सकता है? इसके लिए कौन से इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है?

8. तुल्यता बिंदु के दृश्य संकेत के साथ अनुमापनीय विश्लेषण की तुलना में विभवमितीय अनुमापन का क्या लाभ है?

9. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन की विधि द्वारा निर्धारित सांद्रता की सीमा और पदार्थ के निर्धारण में प्रतिशत (सापेक्ष) त्रुटि का नाम दें।

10. नाइट्रिटोमेट्रिक अनुमापन द्वारा एक प्राथमिक सुगंधित अमीनो समूह वाले पदार्थ के निर्धारण के तहत कौन सी रासायनिक प्रतिक्रिया होती है? इसके लिए क्या शर्तें हैं? लागू संकेतक?

11. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा नोवोकेन के निर्धारण का सिद्धांत क्या है? विश्लेषण के मुख्य चरणों की सूची बनाएं।

प्रयोगशाला कार्य "तैयारी में नोवोकेन के द्रव्यमान अंश का निर्धारण"

काम का उद्देश्य

किसी पदार्थ के मात्रात्मक निर्धारण के लिए पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन की विधि को लागू करना सीखें।

लक्ष्यों को

1. सोडियम नाइट्राइट के घोल के साथ नोवोकेन का अनुमानित पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन।

2. सोडियम नाइट्राइट घोल के साथ नोवोकेन का सटीक पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन।

3. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के अंत बिंदु का पता लगाना।

4. तैयारी में नोवोकेन के द्रव्यमान अंश की गणना।

सामग्री समर्थन

अभिकर्मकों

1. सोडियम नाइट्राइट, मानक ~ 0.1 mol/l समाधान।

2. नोवोकेन, पाउडर।

3. पोटेशियम ब्रोमाइड, पाउडर।

4. केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड (= 1.17 ग्राम / एमएल)।

5. आसुत जल। कांच के बने पदार्थ

1. वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क, 100 मिली।

2. वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क, 20 मिली।

3. ब्यूरेट 25 मिली।

4. 20 एमएल के लिए स्नातक सिलेंडर।

5. सिलेंडर की माप 100 मिली।

6. 150 मिली अनुमापन बीकर।

7. बक्स।

8. कीप।

9. बोतल को 250 या 500 एमएल तक धो लें।

उपकरण

1. यूनिवर्सल आयन मीटर EV-74 या समान।

2. प्लेटिनम सूचक इलेक्ट्रोड ETPL-01 M या समान।

3. संदर्भ इलेक्ट्रोड, सहायक प्रयोगशाला सिल्वर क्लोराइड EVL-1MZ या समान।

ऑपरेशन के लिए सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड तैयार करना - ऊपर देखें, पिछला प्रयोगशाला कार्य।

4. दो इलेक्ट्रोड और ब्यूरेट लगाने के लिए स्टैंड।

5. चुंबकीय उत्तेजक।

6. वजन के साथ विश्लेषणात्मक संतुलन।

7. वजन के साथ टेक्नोकेमिकल स्केल।

अन्य सामग्री:पिछले कार्य में "सामग्री समर्थन" देखें।

काम का सार

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन अनुमापन के दौरान संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता में तेज परिवर्तन (कूद) द्वारा समतुल्यता बिंदु के संकेत पर आधारित है।

नोवोकेन निर्धारित करने के लिए, एक पदार्थ जिसमें एक प्राथमिक सुगंधित अमीनो समूह होता है, नाइट्रिटोमेट्रिक अनुमापन विधि का उपयोग किया जाता है, जिसके अनुसार नोवोकेन को पोटेशियम ब्रोमाइड की उपस्थिति में हाइड्रोक्लोरिक एसिड माध्यम में सोडियम नाइट्राइट के मानक 0.1 मोल / एल समाधान के साथ अनुमापित किया जाता है (त्वरित करता है) प्रतिक्रिया) 18-20 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं के तापमान पर ऐसी परिस्थितियों में, अनुमापन प्रतिक्रिया मात्रात्मक और काफी तेज़ी से आगे बढ़ती है:


डायज़ोटाइजेशन रिएक्शन की निगरानी एक इंडिकेटर प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके की जाती है, जो एक उपयुक्त संदर्भ इलेक्ट्रोड (सिल्वर क्लोराइड या कैलोमेल) के साथ मिलकर एक टाइट्रेटेड सॉल्यूशन में डुबोया जाता है, और इलेक्ट्रोमोटिव बल को मापा जाता है। तत्व निर्भर करता है

अतिरिक्त टाइट्रेंट की मात्रा का मूल्य

नेर्नस्ट समीकरण के अनुसार संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता अनुमापन प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों की एकाग्रता (गतिविधि) पर निर्भर करती है। तुल्यता बिंदु (TE) के पास, संभावित-निर्धारण करने वाले पदार्थों की सांद्रता में नाटकीय रूप से परिवर्तन होता है, जो संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता में तेज परिवर्तन (कूद) के साथ होता है। तत्व का ईएमएफ सूचक इलेक्ट्रोड और संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर से निर्धारित होता है। चूंकि संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता को स्थिर रखा जाता है, संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता में उछाल सेल के ईएमएफ में तेज बदलाव का कारण बनता है, जो टीई की उपलब्धि को इंगित करता है। टीई के निर्धारण में अधिक सटीकता के लिए, टाइट्रेंट को अनुमापन के अंत में ड्रॉपवाइज जोड़ा जाता है।

ग्राफिकल तरीके, आमतौर पर TE को खोजने के लिए उपयोग किए जाते हैं, इस मामले में, इसका उपयोग करना शायद ही उचित है, क्योंकि अनुमापन वक्र निर्देशांक में प्लॉट किया गया है , TE के संबंध में असममित है; पर्याप्त उच्च सटीकता के साथ एफसी स्थापित करना काफी कठिन है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा दवा में नोवोकेन के निर्धारण में प्रतिशत त्रुटि 0.5% से अधिक नहीं होती है।

नोवोकेन के निर्धारण के समान, पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन विधि का उपयोग कई अन्य कार्बनिक यौगिकों और एक प्राथमिक सुगंधित अमीनो समूह वाली दवाओं को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, सल्फासिल, नोरसल्फ़ाज़ोल, पी-एमिनोबेंजोइक एसिड डेरिवेटिव, आदि।

टिप्पणी।डायज़ोटाइजेशन प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है। विभिन्न कारक इसकी गति को प्रभावित करते हैं। अम्लता में वृद्धि से प्रतिक्रिया की दर में कमी आती है, इसलिए, अनुमापन करते समय, वे हाइड्रोक्लोरिक एसिड की एक बड़ी मात्रा से बचने की कोशिश करते हैं। प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण में पोटेशियम ब्रोमाइड मिलाया जाता है। तापमान का सामान्य प्रभाव होता है

प्रतिक्रिया दर पर: तापमान में 10 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि से दर में लगभग 2 गुना वृद्धि होती है। हालांकि, अनुमापन, एक नियम के रूप में, 18-20 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं के तापमान पर किया जाता है, और कई मामलों में इससे भी कम, जब प्रतिक्रिया मिश्रण को 0-10 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है, क्योंकि डायज़ो यौगिक एक के रूप में बनते हैं। प्रतिक्रिया के परिणाम अस्थिर होते हैं और उच्च तापमान पर विघटित होते हैं।

डायज़ोटाइजेशन प्रतिक्रिया का उपयोग करके अनुमापन धीरे-धीरे किया जाता है: पहले 1-2 मिली / मिनट की दर से, और अनुमापन के अंत में - 0.05 मिली / मिनट।

कार्य आदेश

ध्यान!यह कार्य सार्वभौमिक आयन मीटर EV-74 के उपयोग के लिए प्रदान करता है। एक अलग प्रकार के उपकरणों का उपयोग करते समय, प्रयोगशाला दिशानिर्देशों में अतिरिक्त रूप से उनका विवरण देना आवश्यक है।

1. "विद्युत उपकरणों के साथ काम करने के लिए सुरक्षा निर्देश" के साथ परिचित(परिशिष्ट 1 देखें)।

2. उद्देश्य, संचालन के सिद्धांत और "सार्वभौमिक आयन मीटर EV-74 के संचालन के लिए निर्देश" से परिचित(परिशिष्ट 2, 3 देखें) या समान उपकरण।

3. मापन के लिए आयनोमीटर तैयार करना।

3.1. एक गैल्वेनिक सेल को एक संकेतक प्लैटिनम इलेक्ट्रोड और एक सिल्वर क्लोराइड संदर्भ इलेक्ट्रोड से इकट्ठा किया जाता है।

संदर्भ इलेक्ट्रोड के बगल में एक स्टैंड में प्लैटिनम इलेक्ट्रोड तय किया गया है।

ध्यान!एक रैक में इलेक्ट्रोड और ब्यूरेट रखने के लिए डिज़ाइन किए गए धारक आमतौर पर ठीक से पूर्व-स्थापित होते हैं। उनकी स्थिति बदलने की अनुशंसा नहीं की जाती है। प्लेटिनम इलेक्ट्रोड को ठीक करने या सेल में समाधान को बदलने के लिए, चुंबकीय विलोडक को पहले सेल के नीचे से सावधानी से हटाया जाना चाहिए।

फिक्सिंग के लिए, प्लैटिनम इलेक्ट्रोड को नीचे से तिपाई के पैर में लाया जाता है ताकि इसका निचला सिरा संदर्भ इलेक्ट्रोड के निचले सिरे से थोड़ा अधिक (लगभग 0.5 सेमी) हो। संकेतक इलेक्ट्रोड डिवाइस के रियर पैनल पर स्थित सॉकेट "चेंज" के माध्यम से आयन मीटर से जुड़ा होता है (देखें परिशिष्ट 3, पैरा 1.1)। संदर्भ इलेक्ट्रोड को औक्स सॉकेट के माध्यम से आयन मीटर से जोड़ा जाना चाहिए।

इलेक्ट्रोड को बार-बार 200-250 मिलीलीटर के बीकर पर धोने की बोतल से आसुत जल से धोया जाता है, जिसके बाद आसुत जल के साथ 150 मिलीलीटर बीकर को इलेक्ट्रोड के नीचे लाया जाता है, जिसे चुंबकीय विलोडक तालिका के केंद्र में रखा जाता है। उचित रूप से तय किए गए इलेक्ट्रोड को कांच की दीवारों और तल के साथ-साथ चुंबकीय छड़ को नहीं छूना चाहिए, जो बाद में समाधान को हल करने के लिए उपयोग किया जाता है।

3.2. आयनोमर नेटवर्क में शामिल है एक शिक्षक की देखरेख मेंडिवाइस के लिए ऑपरेटिंग निर्देशों द्वारा निर्देशित (परिशिष्ट 3, आइटम 1.2-1.7)। उपकरण को 30 मिनट तक गर्म होने दें।

4. नोवोकेन के विश्लेषण किए गए समाधान की तैयारी। 2 mol/l हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान में लगभग 0.05 mol/l नोवोकेन का घोल तैयार करें। ऐसा करने के लिए, दवा के लगभग 0.9 ग्राम (± 0.0002 ग्राम की सटीकता के साथ एक विश्लेषणात्मक संतुलन पर एक वजन की बोतल में एक नमूना तौला जाता है) को 100 मिलीलीटर वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क, 20-30 मिलीलीटर आसुत जल, 16.6 मिलीलीटर में रखा जाता है। सान्द्र हाइड्रोक्लोरिक अम्ल विलयन मिलाया जाता है (= 1.17 g/ml)। मिश्रण को तब तक हिलाया जाता है जब तक कि दवा पूरी तरह से भंग न हो जाए, आसुत जल के साथ समाधान की मात्रा को निशान पर समायोजित किया जाता है, फ्लास्क की सामग्री को मिलाया जाता है।

5. अभिविन्यास अनुमापन। 150 मिलीलीटर की क्षमता वाले एक गिलास में, नोवोकेन के विश्लेषण किए गए समाधान के 20 मिलीलीटर को पिपेट के साथ रखा जाता है, 60 मिलीलीटर आसुत जल एक सिलेंडर और लगभग 2 ग्राम पोटेशियम ब्रोमाइड का उपयोग करके जोड़ा जाता है। इलेक्ट्रोड - सूचक प्लेटिनम और सहायक सिल्वर क्लोराइड - एक अनुमापनीय घोल में डुबोए जाते हैं, चुंबकीय छड़ को नीचे किया जाता है और सेल को चुंबकीय विलोडक तालिका के केंद्र में स्थापित किया जाता है। यदि शिक्षक का कोई निर्देश है, तो सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड के साइड होल को खोलें, इससे रबर प्लग को हटा दें। एक 25 मिलीलीटर ब्यूरेट को 0.1 मोल/ली सोडियम नाइट्राइट के मानक घोल से भरकर तिपाई में स्थिर किया जाता है ताकि ब्यूरेट का निचला सिरा उसके किनारे से 1-2 सेमी नीचे बीकर में डाला जाए। चुंबकीय विलोडक चालू करें। संपूर्ण अनुमापन प्रक्रिया के दौरान सरगर्मी बंद नहीं होती है।

सकारात्मक क्षमता (+ mV) को मापने के लिए डिवाइस को मिलीवोल्टमीटर मोड में शामिल किया गया है। अनुमानित अनुमापन के दौरान, सिस्टम का EMF एक विस्तृत श्रृंखला (-119) पर मापा जाता है जैसा कि परिशिष्ट 3, पीपी में दर्शाया गया है। 2.1-2.5, टिट्रेंट समाधान 1 मिलीलीटर के भागों में जोड़ा जाता है, हर बार उपकरण पढ़ने के बाद सिस्टम के ईएमएफ को मापने के बाद एक स्थिर मान लेता है।

EMF में एक तेज परिवर्तन देखा जाता है (अनुमापन कूद), और फिर 1 मिलीलीटर के भागों में एक और 5-7 मिलीलीटर टाइट्रेंट जोड़ा जाता है और मापा मूल्य में मामूली बदलाव के बारे में आश्वस्त होता है। अनुमापन के अंत में, चुंबकीय विलोडक बंद कर दें। माप परिणाम तालिका में दर्ज किए गए हैं। 3-11।

अनुमानित अनुमापन के परिणामों के आधार पर, अनुमापन की मात्रा निर्धारित की जाती है, जिसके बाद एक अनुमापन छलांग देखी जाती है। इस मात्रा को अनुमापन के अंत बिंदु (सीटीटी) के अनुरूप मात्रा के करीब माना जाता है।

मेज पर। 3-11 उदाहरण, अनुमानित अनुमापन के लिए प्रयुक्त टाइट्रेंट की मात्रा 11 मिली है।

तालिका 3-11।अनुमानित अनुमापन (उदाहरण)

अनुमानित अनुमापन के परिणामों के आधार पर, एक अनुमापन वक्र निर्देशांक में निर्मित होता है। वक्र की असममित प्रकृति को नोट किया जाता है, जिससे उचित सटीकता के साथ सीटीटी को ग्राफिकल रूप से निर्धारित करना मुश्किल हो जाता है।

6. सटीक अनुमापन।विश्लेषण किए गए नोवोकेन समाधान, आसुत जल, पोटेशियम ब्रोमाइड के एक नए हिस्से को एक साफ 150 मिलीलीटर बीकर में उसी मात्रा में रखा जाता है जैसा कि अनुमानित अनुमापन में होता है। पहले डिस्टिल्ड वॉटर से धोए गए इलेक्ट्रोड को घोल में डुबोया जाता है, मैग्नेटिक रॉड को नीचे किया जाता है और मैग्नेटिक स्टिरर को चालू किया जाता है। सटीक अनुमापन के साथ, EMF माप एक संकीर्ण सीमा (49) में किया जाता है जैसा कि परिशिष्ट 3, खंड 2.5 में दर्शाया गया है।

सबसे पहले, टाइट्रेंट की मात्रा को 1 मिली / मिनट की दर से समाधान में मिलाया जाता है, जो अनुमानित अनुमापन पर खर्च की गई मात्रा से 1 मिली कम होनी चाहिए, जिसके बाद तत्व का ईएमएफ मापा जाता है। दिखाए गए उदाहरण में, अतिरिक्त टाइट्रेंट का आयतन है: 11 - 1 = 10 मिली।

फिर टाइट्रेंट को 2 बूंदों के भागों में जोड़ा जाता है, हर बार ईएमएफ को मापने के बाद उपकरण पढ़ने के बाद एक स्थिर मान लेता है। ईएमएफ में एक तेज बदलाव देखा गया है (अनुमापन कूद), और फिर 2 बूंदों के हिस्से में अनुमापन जारी रखा जाता है और कमी और मामूली बदलाव के बारे में आश्वस्त किया जाता है। अनुमापन के अंत में, अतिरिक्त टाइट्रेंट की कुल मात्रा है एक मिलीलीटर के निकटतम सौवें भाग पर नोट किया गया।

चुंबकीय विलोडक बंद कर दें। अनुमापन के परिणाम तालिका में दर्ज किए गए हैं। 3-12।

सटीक अनुमापन कम से कम तीन बार किया जाता है। माप के अंत में, रबर डाट के साथ सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड के छेद को बंद करें और डिवाइस को बंद कर दें, जैसा कि परिशिष्ट 3, पैरा 2.6 में दर्शाया गया है।

7. विश्लेषण के परिणाम की गणना।सटीक अनुमापन डेटा के आधार पर, पहले एक बूंद के आयतन की गणना करें और उसके बाद अनुमापक के आयतन की गणना करें सूत्रों के अनुसार:

अनुमापक का आयतन कहाँ है, जिसके अतिरिक्त अनुमापन को ड्रॉपवाइज़ जारी रखा जाता है, मिली; अनुमापन के अंत में अनुमापक का आयतन है, मिली; एनजोड़ा गया टाइट्रेंट ड्रॉप्स की कुल संख्या है; टाइट्रेंट जंप होने से पहले जोड़े गए टाइट्रेंट ड्रॉप्स की संख्या है; उन ड्रॉप्स की संख्या है जो टाइट्रेंट सॉल्यूशन के उस हिस्से को बनाते हैं जो टाइट्रेशन जंप का कारण बनता है।

तालिका 3-12।सटीक अनुमापन (उदाहरण)

उदाहरण।तालिका के अनुसार गणना। 3-12।


अनुमापन के लिए प्रयुक्त टाइट्रेंट की मात्रा प्रत्येक i-th अनुमापन के लिए निर्धारित की जाती है।

तैयारी में नोवोकेन का द्रव्यमान अंश (प्रतिशत में)। गणना

सूत्र के अनुसार प्रतिशत के सौवें हिस्से की सटीकता के साथ tyut:


कहां साथ- अनुमापक की मोलर सांद्रता: सोडियम नाइट्राइट का मानक विलयन, mol/l; - आई-वें सटीक अनुमापन, एमएल पर खर्च किए गए टाइट्रेंट की मात्रा;

नोवोकेन, एमएल के समाधान के विभाज्य की मात्रा; - नोवोकेन, एमएल के विश्लेषित समाधान की कुल मात्रा; एम- नोवोकेन का दाढ़ द्रव्यमान, 272.78 g / mol के बराबर; एम- नोवोकेन युक्त दवा के नमूने का द्रव्यमान, जी।

तैयारी में नोवोकेन के द्रव्यमान अंश के प्राप्त मूल्यों को गणितीय आँकड़ों की विधि द्वारा संसाधित किया जाता है, जो विश्लेषण के परिणाम को 0.95 के विश्वास स्तर के लिए विश्वास अंतराल के रूप में प्रस्तुत करता है।

प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा नोवोकेन के निर्धारण का सिद्धांत क्या है?

2. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा नोवोकेन के निर्धारण के तहत कौन सी रासायनिक प्रतिक्रिया होती है?

3. सोडियम नाइट्राइट के घोल के साथ नोवोकेन के अनुमापन के दौरान डायज़ोटाइजेशन प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम की निगरानी के लिए किस इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जा सकता है?

4. समतुल्यता बिंदु के क्षेत्र में ईएमएफ (संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता में उछाल) में उछाल का क्या कारण है जब नोवोकेन को सोडियम नाइट्राइट के समाधान के साथ अनुमापित किया जाता है?

5. किन परिस्थितियों में डायज़ोटाइजेशन रिएक्शन (नोवोकेन की भागीदारी के साथ) मात्रात्मक और तेज़ी से आगे बढ़ता है?

6. सोडियम नाइट्राइट विलयन के साथ नोवोकेन के विभवमितीय अनुमापन की गति क्या है?

7. सोडियम नाइट्राइट के घोल के साथ नोवोकेन के अनुमापन वक्र का रूप क्या है, जो "ईएमएफ - टाइट्रेंट वॉल्यूम" के निर्देशांक में बनाया गया है?

8. क्या नोवोकेन के पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में समतुल्यता बिंदु निर्धारित करने के लिए ग्राफिकल विधियों का उपयोग करना उचित है?

10. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा दवा में नोवोकेन के निर्धारण में प्रतिशत (सापेक्ष) त्रुटि क्या है?

11. नाइट्रोमेट्रिक अनुमापन द्वारा नोवोकेन का निर्धारण करने में दृश्य विधि की तुलना में तुल्यता बिंदु को इंगित करने के पोटेंशियोमेट्रिक विधि के क्या फायदे हैं?

12. नोवोकेन के निर्धारण के साथ सादृश्य द्वारा पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा किन पदार्थों का निर्धारण किया जा सकता है?

परिशिष्ट 1

बिजली के उपकरणों के साथ काम करने के लिए सुरक्षा निर्देश

अपंजीकृत उपकरणों के साथ काम करें;

स्विच ऑन डिवाइस को उपेक्षित छोड़ दें;

स्विच ऑन डिवाइस को ले जाएं;

डिवाइस के खुले वर्तमान-वाहक भागों के पास काम करें;

डिवाइस को गीले हाथों से चालू और बंद करें।

2. बिजली गुल होने की स्थिति में, उपकरण को तुरंत बंद कर दें।

3. तारों या बिजली के उपकरण में आग लगने की स्थिति में, उन्हें तुरंत डी-एनर्जेट करना और आग बुझाने के यंत्र, एस्बेस्टस कंबल, रेत, से आग बुझाना आवश्यक है। लेकिन पानी से नहीं।

परिशिष्ट 2

यूनिवर्सल आयन मीटर EV-74 के संचालन का उद्देश्य और सिद्धांत

1. डिवाइस का उद्देश्य

यूनिवर्सल आयन मीटर EV-74 को आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ मिलकर एकल और दोहरे आवेशित आयनों की गतिविधि (गतिविधि सूचकांक - pX) निर्धारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है (उदाहरण के लिए, , और अन्य), साथ ही जलीय इलेक्ट्रोलाइट समाधानों में संबंधित इलेक्ट्रोड सिस्टम की रेडॉक्स क्षमता (इलेक्ट्रोमोटिव बल) को मापने के लिए।

आयनोमर का उपयोग उच्च-प्रतिरोध मिलिवोल्टमीटर के रूप में भी किया जा सकता है।

2. डिवाइस के संचालन का सिद्धांत

आयनोमीटर का संचालन इलेक्ट्रोड सिस्टम के इलेक्ट्रोमोटिव बल के मापा मूल्य के प्रत्यक्ष वर्तमान आनुपातिक में रूपांतरण पर आधारित है। रूपांतरण एक उच्च-प्रतिरोध ऑटो-मुआवजा प्रकार कनवर्टर का उपयोग करके किया जाता है।

इलेक्ट्रोड सिस्टम के इलेक्ट्रोमोटिव बल की तुलना सटीक प्रतिरोध के विपरीत वोल्टेज ड्रॉप के साथ की जाती है आर,जिसके माध्यम से एम्पलीफायर करंट प्रवाहित होता है। एम्पलीफायर के इनपुट पर एक वोल्टेज लगाया जाता है:

पर्याप्त रूप से बड़े लाभ के साथ, वोल्टेज इलेक्ट्रोमोटिव बल से थोड़ा अलग होता है, और इसके कारण, माप प्रक्रिया के दौरान इलेक्ट्रोड के माध्यम से बहने वाली धारा बहुत छोटी होती है, और प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धारा आर,इलेक्ट्रोड सिस्टम के इलेक्ट्रोमोटिव बल के आनुपातिक:

एक माइक्रोएमीटर ए के साथ वर्तमान को मापकर, यह निर्धारित करना और परीक्षण समाधान में भी संभव है।

अनुलग्नक 3

इलेक्ट्रोड सिस्टम के रेडॉक्स क्षमता (EMF) को मापने के लिए यूनिवर्सल आयन मीटर EV-74 के उपयोग के निर्देश

डिवाइस के पैमाने पर मिलीवोल्ट और पीएक्स इकाइयों दोनों में माप किए जा सकते हैं। ईएमएफ को मापते समय, परीक्षण समाधान के तापमान के लिए कोई सुधार नहीं किया जाता है।

1. मापन के लिए ईवी-74 आयनोमीटर तैयार करना।

1.1। आवश्यक इलेक्ट्रोड चुनें और उन्हें एक तिपाई में ठीक करें। संकेतक इलेक्ट्रोड "चेंज" सॉकेट से जुड़ा है। सीधे या एडाप्टर प्लग का उपयोग करके, और "एएफ" के संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करना। उपकरण के पीछे। इलेक्ट्रोड को धोया जाता है और आसुत जल के एक गिलास में डुबोया जाता है।

1.2। उपकरण मामले की ग्राउंडिंग की जाँच करें।

1.3। संकेतक उपकरण का यांत्रिक शून्य सेट किया जाता है, जिसके लिए शून्य सुधारक को पेचकश के साथ घुमाकर, सूचक को पैमाने के शून्य (प्रारंभिक) चिह्न पर सेट किया जाता है।

1.4। माप सीमा का चयन करने के लिए काम के प्रकार और ऊपरी बटन "-119" का चयन करने के लिए निचला बटन "t °" दबाएं।

1.5। कॉर्ड का उपयोग करके डिवाइस को 220 V नेटवर्क से कनेक्ट करें।

1.6। "नेटवर्क" टॉगल स्विच का उपयोग करके डिवाइस चालू करें। जब पावर लागू होती है, तो पावर-ऑन इंडिकेटर लाइट जलेगी।

1.7। डिवाइस 30 मिनट तक गर्म होता है।

2. इलेक्ट्रोड सिस्टम की रेडॉक्स क्षमता (EMF) का मापन।

2.1। फिल्टर पेपर के साथ इलेक्ट्रोड की सतह से अतिरिक्त आसुत जल को हटाने के बाद, इलेक्ट्रोड को परीक्षण समाधान के साथ एक बीकर में डुबोया जाता है।

2.2। चुंबकीय विलोडक चालू करें।

2.3। बटन दबाओ और चयनित मापने की सीमा के लिए बटन।

2.4। अयन छोड़ो | धनायन; +|-” यदि सकारात्मक क्षमता मापी जाती है, और जब नकारात्मक क्षमता मापी जाती है तो दबाया जाता है।

2.5। उपकरण रीडिंग को सेट करने की अनुमति दें और संभावित मान को मिलिवोल्ट्स में इंगित करने वाले उपकरण के संबंधित पैमाने पर पढ़ें, उपकरण रीडिंग को 100 से गुणा करें:

"-119" की एक विस्तृत श्रृंखला पर मापने पर, रीडिंग -1 से 19 तक डिजिटलीकरण के साथ निचले पैमाने पर की जाती है;

"-14" की एक संकीर्ण सीमा पर मापते समय, ऊपरी पैमाने पर -1 से 4 तक डिजिटलीकरण के साथ रीडिंग की जाती है;

जब एक संकीर्ण सीमा "49", "914", "1419" पर माप की जाती है, तो रीडिंग को ऊपरी पैमाने पर 0 से 5 तक डिजिटलीकरण के साथ किया जाता है, और इंस्ट्रूमेंट रीडिंग को निचली सीमा के मूल्य में जोड़ा जाता है। चयनित रेंज।

उदाहरण।रेंज स्विच को "49" पर सेट किया गया है, और इंस्ट्रूमेंट पॉइंटर को 3.25 पर सेट किया गया है। इस स्थिति में, मापा गया मान है: (4 + 3.25)। 100=725 एमवी।

2.6। माप के अंत में, "t °" और "-119" बटन दबाएं, "नेटवर्क" टॉगल स्विच का उपयोग करके डिवाइस को बंद करें और डिवाइस और चुंबकीय स्टिरर को मुख्य से डिस्कनेक्ट करें। इलेक्ट्रोड और मैग्नेटिक स्टिरर रॉड को आसुत जल से धोया जाता है और प्रयोगशाला सहायक को सौंप दिया जाता है।

पाठ 3. कूलोमेट्रिक विश्लेषणविधि सिद्धांत

कूलोमेट्रिक विश्लेषण (कूलोमेट्री)द्रव्यमान के बीच संबंध का उपयोग करने पर आधारित है एमपदार्थ जो एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्रतिक्रिया करता है, और बिजली क्यू की मात्रा जो केवल इस पदार्थ के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोकेमिकल सेल से गुजरती है। एम। फैराडे द्वारा इलेक्ट्रोलिसिस के संयुक्त कानून के अनुसार, द्रव्यमान एम(ग्राम में) बिजली की मात्रा से संबंधित है क्यू(कूलॉम्ब में) अनुपात से:

(1)

कहां एम- इलेक्ट्रोलिसिस, जी / मोल के दौरान प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान; एन- इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या; एफ\u003d 96 487 C / mol - फैराडे संख्या।

इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोकेमिकल सेल से गुजरने वाली बिजली की मात्रा (कूलम्ब्स में) विद्युत प्रवाह (एम्पीयर में) और इलेक्ट्रोलिसिस समय (सेकंड में) के उत्पाद के बराबर होती है:

(2)

यदि विद्युत की मात्रा मापी जाए तो (1) के अनुसार द्रव्यमान की गणना संभव है एम।यह उस मामले में सच है जब इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोकेमिकल सेल से गुजरने वाली बिजली की पूरी मात्रा किसी दिए गए पदार्थ के इलेक्ट्रोलिसिस पर ही खर्च होती है; पक्ष-

नई प्रक्रियाओं को बाहर रखा जाना चाहिए। दूसरे शब्दों में, वर्तमान उत्पादन (दक्षता) 100% होना चाहिए।

चूंकि, एम। फैराडे (1) द्वारा इलेक्ट्रोलिसिस के संयुक्त कानून के अनुसार, इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थ के द्रव्यमान एम (जी) को निर्धारित करने के लिए, बिजली की मात्रा को मापना आवश्यक है क्यू,विश्लेषण के विद्युत रासायनिक परिवर्तन पर खर्च किया गया, पेंडेंट मेंविधि को कूलोमेट्री कहा जाता है। कूलोमेट्रिक मापन का मुख्य कार्य बिजली की मात्रा को यथासंभव सटीक रूप से निर्धारित करना है। क्यू।

कूलोमेट्रिक विश्लेषण या तो एम्पेरोस्टैटिक (गैल्वैनोस्टैटिक) मोड में किया जाता है, यानी। प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह के साथ मैं= const, या काम कर रहे इलेक्ट्रोड (पोटेंशियोस्टैटिक कूलोमेट्री) की नियंत्रित स्थिर क्षमता पर, जब इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान विद्युत प्रवाह बदलता है (घटता है)।

पहले मामले में, बिजली की मात्रा निर्धारित करने के लिए क्यूयह इलेक्ट्रोलिसिस समय, प्रत्यक्ष वर्तमान को यथासंभव सटीक रूप से मापने और मूल्य की गणना करने के लिए पर्याप्त है क्यूसूत्र (2) के अनुसार। दूसरे मामले में, मूल्य क्यूया तो गणना द्वारा या रासायनिक द्वारा निर्धारित किया जाता है कलोमीटर।

प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष कूपोमेट्री (कूलोमेट्रिक अनुमापन) हैं।

डायरेक्ट कूलोमेट्री

विधि सार

डायरेक्ट करंट पर डायरेक्ट कूलोमेट्री का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। अधिक बार, कूलोमेट्री का उपयोग कार्यशील इलेक्ट्रोड या प्रत्यक्ष पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री की नियंत्रित स्थिर क्षमता पर किया जाता है।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री में, सीधे निर्धारित पदार्थ का इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है। इस पदार्थ के इलेक्ट्रोलिसिस पर खर्च की गई बिजली की मात्रा को मापा जाता है और समीकरण (1) के अनुसार द्रव्यमान की गणना की जाती है एमपदार्थ निर्धारित किया जा रहा है।

इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कार्यशील इलेक्ट्रोड की क्षमता स्थिर बनी रहती है, पोटेंशियोस्टैट्स आमतौर पर किसके लिए उपयोग किए जाते हैं?

संभावित स्थिर मान इनिर्देशांक "वर्तमान" में निर्मित वर्तमान-वोल्टेज (ध्रुवीकरण) वक्र के विचार के आधार पर प्रारंभिक रूप से चयनित मैं- संभावित ई", उन्हीं परिस्थितियों में प्राप्त किया जाता है जिनमें इलेक्ट्रोलिसिस किया जाएगा। आमतौर पर चुनें

संभावित मूल्य इ,विश्लेषण के लिए सीमित धारा के क्षेत्र के अनुरूप और इसकी आधी-तरंग क्षमता (~ 0.05-0.2 V द्वारा) से थोड़ा अधिक। इस संभावित मूल्य पर, सहायक इलेक्ट्रोलाइट को इलेक्ट्रोलिसिस से नहीं गुजरना चाहिए।

एक कार्यशील इलेक्ट्रोड के रूप में, एक प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, जिस पर विद्युत रासायनिक कमी या विश्लेषण का ऑक्सीकरण होता है। काम करने वाले इलेक्ट्रोड के अलावा, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में 1 या 2 अन्य इलेक्ट्रोड शामिल होते हैं - एक संदर्भ इलेक्ट्रोड, उदाहरण के लिए, सिल्वर क्लोराइड, और एक सहायक इलेक्ट्रोड, उदाहरण के लिए, स्टील से बना होता है।

जैसे-जैसे इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया एक स्थिर क्षमता पर आगे बढ़ती है, सेल में विद्युत प्रवाह घटता जाता है, क्योंकि इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की सांद्रता कम हो जाती है। इस मामले में, समय के क्षण में प्रारंभिक मूल्य से समय के मूल्य तक एक घातीय कानून के अनुसार विद्युत प्रवाह समय के साथ घटता है

(3)

जहां गुणांक प्रतिक्रिया की प्रकृति, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल की ज्यामिति, कार्यशील इलेक्ट्रोड का क्षेत्र, विश्लेषण के प्रसार गुणांक, समाधान के मिश्रण की दर और इसकी मात्रा पर निर्भर करता है।

फ़ंक्शन का ग्राफ़ (3) योजनाबद्ध रूप से अंजीर में दिखाया गया है। 3-10।


चावल। 3-10।प्रत्यक्ष विभवस्थैतिक कूलोमेट्री में समय के साथ धारा का परिवर्तन

वर्तमान उत्पादन मात्रात्मक होगा जब वर्तमान घटकर शून्य हो जाता है, अर्थात। अनंत समय पर। व्यवहार में, इलेक्ट्रोलिसिस

निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ को मात्रात्मक माना जाता है जब वर्तमान मूल्य के ~0.1% से अधिक नहीं, बहुत छोटे मान तक पहुंचता है। इस मामले में, निर्धारण त्रुटि लगभग ~0.1% है।

चूंकि बिजली की मात्रा को वर्तमान और इलेक्ट्रोलिसिस के समय के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है, यह स्पष्ट है कि बिजली की कुल मात्रा क्यू,विश्लेषण के इलेक्ट्रोलिसिस पर खर्च के बराबर है:

(4)

वे। निर्देशांक अक्षों और अंजीर में घातांक से घिरे क्षेत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है। 3-10।

द्रव्यमान ज्ञात करना एमबिजली की मात्रा को मापने या गणना करने के लिए (1) के अनुसार प्रतिक्रियाशील पदार्थ की आवश्यकता होती है क्यू।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री में एक समाधान के माध्यम से पारित बिजली की मात्रा निर्धारित करने के तरीके

महत्व क्यूगणना विधियों द्वारा या रासायनिक कलोमीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।

. i पर निर्भरता के वक्र के अंतर्गत क्षेत्र द्वारा Q के मान की गणनानिर्देशांक अक्षों और घातांक (3) द्वारा सीमित क्षेत्र को मापें (चित्र 3-10 देखें)। यदि वर्तमान मैंएम्पीयर में व्यक्त और सेकंड में समय, मापा क्षेत्र बिजली की मात्रा के बराबर है क्यूपेंडेंट में।

निर्धारण के लिए क्यूध्यान देने योग्य त्रुटि के बिना, विधि को इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया के लगभग पूर्ण समापन की आवश्यकता होती है, अर्थात लंबे समय तक। व्यवहार में, क्षेत्रफल को m के संगत मान पर मापा जाता है मैं= 0.001 (0.1% का।

. निर्भरता के आधार पर क्यू मान की गणना(3) और (4) के अनुसार हमारे पास:


क्यों कि:

इस प्रकार, और मूल्य निर्धारित करने के लिए क्यूज़रूरी

मूल्यों का पता लगाएं

(3) के अनुसार . इस समीकरण का लघुगणक लेने के बाद,

हम पर एक रैखिक निर्भरता प्राप्त करते हैं

(5)

यदि कई मानों को अलग-अलग समय पर मापा जाता है (उदाहरण के लिए, चित्र 3-10 या सीधे अनुभवजन्य रूप से दिखाए गए वक्र का उपयोग करके), अंजीर में योजनाबद्ध रूप से दिखाए गए फ़ंक्शन (5) को प्लॉट करना संभव है। 3-11 और एक सीधी रेखा का प्रतिनिधित्व करते हैं।

कोटि अक्ष पर एक सीधी रेखा द्वारा काटा गया खंड सीधी रेखा के भुज अक्ष के झुकाव के कोण के स्पर्शरेखा के बराबर है:

अर्थ जानना और इसलिए, मूल्य की गणना करना संभव है

कुंआ , और फिर द्रव्यमान एमसूत्र (1) के अनुसार।


चावल। 3-11।प्रत्यक्ष पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री में इलेक्ट्रोलिसिस की समय पर निर्भरता

. रासायनिक कलोमीटर का उपयोग करके क्यू मान का निर्धारण।इस पद्धति के साथ, कूपोमेट्रिक इंस्टॉलेशन के इलेक्ट्रिकल सर्किट में एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के साथ श्रृंखला में एक रासायनिक कूलोमीटर शामिल होता है जिसमें विश्लेषण का इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है। बिजली की मात्रा क्यू,श्रृंखला में जुड़े कूलोमीटर से गुजरना और इलेक्ट्रोकेमिकल सेल समान है। कूलोमीटर का डिज़ाइन प्रयोगात्मक रूप से मान निर्धारित करना संभव बनाता है क्यू।

अधिकतर, चांदी, तांबा और गैस कलोमीटर का उपयोग किया जाता है, कम अक्सर कुछ अन्य। सिल्वर और कॉपर कलोमीटर का उपयोग इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्लेटिनम कैथोड पर जमा चांदी या तांबे के द्रव्यमान के इलेक्ट्रोग्रैविमेट्रिक निर्धारण पर आधारित है।

कूलोमीटर में कैथोड पर जारी धातु के द्रव्यमान को जानने के बाद, हम बिजली क्यू की मात्रा की गणना करने के लिए समीकरण (1) का उपयोग कर सकते हैं।

कूलोमीटर, विशेष रूप से चांदी और तांबे, आपको बिजली की मात्रा निर्धारित करने की अनुमति देते हैं क्यूउच्च सटीकता के साथ, लेकिन उनके साथ काम करना काफी श्रमसाध्य और समय लेने वाला है।

कूलोमेट्री में, बिजली की मात्रा को रिकॉर्ड करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक इंटीग्रेटर्स का भी उपयोग किया जाता है। क्यू,संबंधित डिवाइस के संकेतों के अनुसार, इलेक्ट्रोलिसिस पर खर्च किया गया।

प्रत्यक्ष कूलोमेट्री का अनुप्रयोग

विधि में उच्च चयनात्मकता, संवेदनशीलता (10 -8 -10 -9 ग्राम तक या ~10 -5 mol/l तक), पुनरुत्पादन (~1-2% तक) है, और सूक्ष्म अशुद्धियों की सामग्री को निर्धारित करने की अनुमति देता है। विधि के नुकसान में उच्च जटिलता और विश्लेषण की अवधि, महंगे उपकरण की आवश्यकता शामिल है।

धातु आयनों, कार्बनिक नाइट्रो और हलोजन डेरिवेटिव, क्लोराइड, ब्रोमाइड, आयोडाइड, थियोसायनेट आयनों, धातु आयनों को कम ऑक्सीकरण राज्यों में स्थानांतरित करने के लिए प्रत्यक्ष कूपोमेट्री का उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए:

आदि।

फार्मास्युटिकल विश्लेषण में, एस्कॉर्बिक और पिक्रिक एसिड, नोवोकेन, ऑक्सीक्विनोलिन और कुछ अन्य मामलों में प्रत्यक्ष कूपोमेट्री का उपयोग किया जाता है।

डायरेक्ट कूलोमेट्री बल्कि श्रमसाध्य और लंबी है। इसके अलावा, कुछ मामलों में, मुख्य विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के पूरा होने से पहले ही पक्ष प्रक्रियाएं स्पष्ट रूप से आगे बढ़ने लगती हैं, जिससे वर्तमान दक्षता कम हो जाती है और विश्लेषण में महत्वपूर्ण त्रुटियां हो सकती हैं। यही कारण है कि अप्रत्यक्ष कूपोमेट्री का अक्सर उपयोग किया जाता है - कूलोमेट्रिक अनुमापन।

कूलोमेट्रिक अनुमापन

विधि सार

कूलोमेट्रिक टाइट्रेशन के दौरान, एनालायट एक्स, जो एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में समाधान में है, टाइट्रेंट टी के साथ प्रतिक्रिया करता है, एक पदार्थ जो जनरेटर इलेक्ट्रोड पर एक सहायक पदार्थ के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान लगातार बनता है (उत्पन्न होता है) भी समाधान में मौजूद होता है। अनुमापन का अंत वह क्षण होता है जब सभी विश्लेषण एक्स पूरी तरह से उत्पन्न टाइट्रेंट टी के साथ प्रतिक्रिया करता है, या तो संकेतक विधि द्वारा दृष्टिगत रूप से तय किया जाता है

घर, समाधान में एक उपयुक्त संकेतक पेश करना जो ईंधन सेल के पास रंग बदलता है, या वाद्य तरीकों का उपयोग करते हुए - पोटेंशियोमेट्रिक, एम्परोमेट्रिक, फोटोमेट्रिक रूप से।

इस प्रकार, कूलोमेट्रिक अनुमापन में, अनुमापक ब्यूरेट से अनुमापन किए जा रहे विलयन में नहीं मिलाया जाता है। टाइट्रेंट की भूमिका पदार्थ टी द्वारा निभाई जाती है, जो जनरेटर इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के दौरान लगातार उत्पन्न होती है। जाहिर है, सामान्य अनुमापन के बीच एक सादृश्य है, जब टाइट्रेंट को बाहर से टिट्रेट किए गए समाधान में पेश किया जाता है और, जैसा कि जोड़ा जाता है, विश्लेषण के साथ प्रतिक्रिया करता है, और पदार्थ टी की पीढ़ी, जो विश्लेषण के साथ भी प्रतिक्रिया करता है क्योंकि यह बनता है, इसलिए विचाराधीन विधि को "कूलोमेट्रिक अनुमापन" कहा जाता था।

कूलोमेट्रिक अनुमापन एम्पेरोस्टैटिक (गैल्वैनोस्टैटिक) या पोटेंशियोस्टेटिक मोड में किया जाता है। सबसे अधिक बार, कूपोमेट्रिक अनुमापन एक एम्पेरोस्टैटिक मोड में किया जाता है, पूरे इलेक्ट्रोलिसिस समय में एक निरंतर विद्युत प्रवाह बनाए रखता है।

कूलोमेट्रिक अनुमापन में जोड़े गए टाइट्रेंट के आयतन के बजाय, समय टी और करंट को मापा जाता है मैंइलेक्ट्रोलिसिस। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एक कूलोमेट्रिक सेल में पदार्थ T के बनने की प्रक्रिया कहलाती है टाइट्रेंट पीढ़ी।

प्रत्यक्ष धारा पर कूलोमेट्रिक अनुमापन

एम्परोस्टैटिक मोड (डायरेक्ट करंट पर) में कूपोमेट्रिक अनुमापन में, वह समय जिसके दौरान इलेक्ट्रोलिसिस किया गया था और बिजली की मात्रा को मापा जाता है क्यू,इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान खपत की गणना सूत्र (2) द्वारा की जाती है, जिसके बाद संबंध (1) द्वारा विश्लेषण एक्स का द्रव्यमान पाया जाता है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन आयनों के अनुमापन द्वारा कूलोमेट्रिक अनुमापन की विधि द्वारा हाइड्रोक्लोरिक एसिड के समाधान का मानकीकरण किया जाता है एचसीएल युक्त मानकीकृत समाधान, हाइड्रॉक्साइड आयनों ओएच - पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्लैटिनम कैथोड पर इलेक्ट्रोजेनरेट किया गया:

परिणामी अनुमापक - हाइड्रॉक्साइड आयन - आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है मिश्रण में:


अनुमापन फेनोल्फथेलिन संकेतक की उपस्थिति में किया जाता है और जब समाधान का हल्का गुलाबी रंग दिखाई देता है तो इसे रोक दिया जाता है।

एम्पीयर में प्रत्यक्ष धारा का मान जानने के बाद) और समय (सेकंड में) अनुमापन पर खर्च किया जाता है, सूत्र (2) का उपयोग करके बिजली की मात्रा की गणना की जाती है। क्यू(पेंडेंट में) और सूत्र (1) के अनुसार - प्रतिक्रियाशील एचसीएल का द्रव्यमान (ग्राम में) कूपोमेट्रिक सेल (जनरेटर पोत में) में पेश किए गए मानकीकृत एचसीएल समाधान के विभाज्य में निहित है।

अंजीर पर। 3-12 एक जनरेटर कैथोड और एक सहायक एनोड के साथ अनुमापन के अंत के संकेत के दृश्य (संकेतक के रंग को बदलकर) के साथ कूपोमेट्रिक अनुमापन के लिए एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के विकल्पों में से एक को योजनाबद्ध रूप से दिखाता है।

जनरेटर प्लैटिनम इलेक्ट्रोड 1 (विचाराधीन मामले में, एनोड) और सहायक प्लैटिनम इलेक्ट्रोड 2 (विचाराधीन मामले में, कैथोड) को क्रमशः जनरेशन (जनरेटर) पोत 3 और सहायक पोत 4 में रखा जाता है। इलेक्ट्रोलाइट के साथ एक सहायक इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ और एक संकेतक। सहायक पदार्थ ही सहायक इलेक्ट्रोलाइट की भूमिका निभा सकता है; ऐसे मामलों में, समाधान में एक और सहायक इलेक्ट्रोलाइट डालने की कोई आवश्यकता नहीं है।

इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत संपर्क सुनिश्चित करने के लिए पीढ़ी और सहायक जहाजों को एक इलेक्ट्रोलाइटिक (नमक) पुल 5 से जोड़ा जाता है जो एक मजबूत तटस्थ इलेक्ट्रोलाइट से भरा होता है। इलेक्ट्रोलाइटिक ब्रिज ट्यूब के सिरों को फिल्टर पेपर प्लग के साथ बंद कर दिया जाता है। जनरेशन वेसल में मैग्नेटिक स्टिरर के साथ घोल को मिलाने के लिए मैग्नेटिक रॉड 6 होती है।

इलेक्ट्रोकेमिकल सेल को कूपोमेट्रिक अनुमापन के लिए स्थापना के विद्युत सर्किट में शामिल किया गया है, जो एक निरंतर चालू और आवश्यक मान बनाए रखने में सक्षम है (उदाहरण के लिए, एक सार्वभौमिक शक्ति स्रोत जैसे प्रयोगशाला उपकरण UIP-1 और इसी तरह के उपकरण का उपयोग करें)।

कूलोमेट्रिक अनुमापन से पहले, इलेक्ट्रोड को आसुत जल से अच्छी तरह से धोया जाता है, एक सहायक इलेक्ट्रोएक्टिव (दी गई शर्तों के तहत) पदार्थ के साथ एक समाधान पीढ़ी पोत में जोड़ा जाता है, और यदि आवश्यक हो, एक सहायक इलेक्ट्रोलाइट और एक संकेतक।

चूंकि इस तरह से तैयार किए गए बैकग्राउंड सॉल्यूशन में इलेक्ट्रोरेड्यूसिबल या इलेक्ट्रोऑक्सीडाइजिंग अशुद्धियां हो सकती हैं, इसलिए इसे पहले किया जाता है प्री-इलेक्ट्रोलिसिसइलेक्ट्रोरिडक्शन या अशुद्धियों के इलेक्ट्रोक्सिडेशन के लिए पृष्ठभूमि समाधान। ऐसा करने के लिए, स्थापना के विद्युत सर्किट को बंद कर दिया जाता है और इसके लिए इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है

कुछ (आमतौर पर कम) समय जब तक सूचक रंग नहीं बदलता है, जिसके बाद सर्किट खोला जाता है।


चावल। 3-12।अनुमापन के अंत के दृश्य संकेतक निर्धारण के साथ कूपोमेट्रिक अनुमापन के लिए एक विद्युत रासायनिक सेल की योजना: 1 - काम करने वाला जनरेटर प्लैटिनम इलेक्ट्रोड; 2 - सहायक प्लैटिनम इलेक्ट्रोड; 3 - परीक्षण समाधान के साथ उत्पादन पोत; 4 - एक मजबूत उदासीन इलेक्ट्रोलाइट के समाधान के साथ सहायक पोत; 5 - इलेक्ट्रोलाइटिक ब्रिज; 6 - चुंबकीय उत्तेजक रॉड

प्री-इलेक्ट्रोलिसिस के पूरा होने के बाद, विश्लेषण किए गए समाधान की एक सटीक मापी गई मात्रा को जनरेशन वेसल में पेश किया जाता है, मैग्नेटिक स्टिरर चालू होता है, इंस्टॉलेशन का इलेक्ट्रिकल सर्किट बंद होता है, जबकि स्टॉपवॉच चालू होता है, और इलेक्ट्रोलिसिस होता है संकेतक (समाधान) के रंग में तेजी से परिवर्तन होने तक प्रत्यक्ष धारा पर किया जाता है, जब स्टॉपवॉच को तुरंत बंद कर दिया जाता है और विद्युत सर्किट खोल दिया जाता है।

यदि अनुमापन के लिए कूपोमेट्रिक सेल में पेश किए गए विश्लेषित समाधान में इलेक्ट्रोरेड्यूसिबल या इलेक्ट्रोऑक्सीडाइजिंग पदार्थों की अशुद्धियाँ होती हैं, जिसके परिवर्तन के लिए इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एक निश्चित मात्रा में बिजली की आवश्यकता होती है, तो प्री-इलेक्ट्रोलिसिस के बाद (सेल में विश्लेषण किए गए समाधान को जोड़ने से पहले) रिक्त अनुमापन,एनालिसिस एक्स के अपवाद के साथ, विश्लेषण किए गए समाधान के बजाय, विश्लेषण किए गए समाधान के बजाय, समाधान की समान मात्रा में, जिसमें सभी समान पदार्थ होते हैं और समान मात्रा में जोड़े गए विश्लेषण किए गए समाधान के रूप में पेश किए जाते हैं। विश्लेषण के साथ विश्लेषण किए गए समाधान के एक विभाज्य की मात्रा के बराबर मात्रा में आसुत जल को पृष्ठभूमि समाधान में जोड़ा जाता है।

विश्लेषण के साथ परीक्षण समाधान के अनुमापन पर खर्च किए गए समय से रिक्त अनुमापन पर खर्च किए गए समय को और घटाया जाता है।

कूलोमेट्रिक अनुमापन के लिए शर्तें। 100% वर्तमान आउटपुट प्रदान करना चाहिए। ऐसा करने के लिए, कम से कम निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा।

1. सहायक अभिकर्मक, जिससे काम करने वाले इलेक्ट्रोड पर टाइट्रेंट उत्पन्न होता है, विश्लेषण के सापेक्ष एक बड़े अतिरिक्त समाधान में मौजूद होना चाहिए (~1000 गुना अधिक)। इन शर्तों के तहत, साइड इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं आमतौर पर समाप्त हो जाती हैं, जिनमें से मुख्य सहायक इलेक्ट्रोलाइट का ऑक्सीकरण या कमी है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन आयन:

2. डीसी करंट मैं= इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कास्ट सहायक इलेक्ट्रोलाइट आयनों की भागीदारी के साथ प्रतिक्रिया से बचने के लिए सहायक अभिकर्मक के प्रसार प्रवाह से कम होना चाहिए।

3. इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान खपत बिजली की मात्रा को यथासंभव सटीक रूप से निर्धारित करना आवश्यक है, जिसके लिए उलटी गिनती के समय की शुरुआत और अंत और इलेक्ट्रोलिसिस वर्तमान के परिमाण को सही ढंग से रिकॉर्ड करना आवश्यक है।

अनुमापन संकेत का अंत।कूलोमेट्रिक अनुमापन में, TE का निर्धारण या तो दृश्य संकेतक या वाद्य (स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक, इलेक्ट्रोकेमिकल) विधियों द्वारा किया जाता है।

उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोजेनरेटेड आयोडीन के साथ सोडियम थायोसल्फेट घोल का अनुमापन करते समय, एक संकेतक, एक स्टार्च समाधान, एक कूलोमेट्रिक सेल में जोड़ा जाता है। TE तक पहुँचने के बाद, जब विलयन में सभी थायोसल्फेट आयनों का अनुमापन किया जाता है, तो इलेक्ट्रोजेनरेटेड आयोडीन का पहला भाग विलयन को नीला कर देता है। इलेक्ट्रोलिसिस बाधित है।

एफसी के विद्युत रासायनिक संकेत के दौरान, इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी, जो एक अतिरिक्त संकेतक विद्युत सर्किट में शामिल होती है, को परीक्षण समाधान (उत्पादन पोत में) में रखा जाता है। अनुमापन के अंत को एक अतिरिक्त संकेतक विद्युत सर्किट का उपयोग करके पोटेंशियोमेट्रिकली (पीएच-मेट्रिकली) या बायोएम्परोमेट्रिक रूप से रिकॉर्ड किया जा सकता है।

ईंधन कोशिकाओं के बायोएम्परोमेट्रिक संकेत के साथ, अनुमापन वक्र वर्तमान को मापकर निर्देशांक में बनाए जाते हैं मैंअतिरिक्त इंडी में

एक कूपोमेट्रिक सेल में इलेक्ट्रोलिसिस के समय के एक समारोह के रूप में कैटर इलेक्ट्रिक सर्किट।

निरंतर क्षमता पर कूलोमेट्रिक अनुमापन

कूपोमेट्रिक अनुमापन में पोटेंशियोस्टेटिक मोड का उपयोग कम बार किया जाता है।

पोटेंशियोस्टैटिक मोड में कूलोमेट्रिक अनुमापन कार्यशील इलेक्ट्रोड पर पदार्थ के निर्वहन की क्षमता के अनुरूप क्षमता के निरंतर मूल्य पर किया जाता है, उदाहरण के लिए, प्लैटिनम वर्किंग इलेक्ट्रोड पर M n + मेटल केशन की कैथोडिक कमी के दौरान। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, तब तक क्षमता स्थिर रहती है जब तक कि सभी धातु के पिंजरों ने प्रतिक्रिया नहीं दी है, जिसके बाद यह तेजी से घट जाती है, क्योंकि विलयन में संभावित-निर्धारक धातु के पिंजरा नहीं होते हैं।

कूलोमेट्रिक अनुमापन का अनुप्रयोग।कूलोमेट्रिक अनुमापन में, टिट्रिमेट्रिक विश्लेषण की सभी प्रकार की प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है: एसिड-बेस, रेडॉक्स, वर्षा, जटिल गठन प्रतिक्रियाएं।

एसिड की छोटी मात्रा (~10 -4 -10 -5 mol / l तक) कैथोड पर पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान बनने वाले इलेक्ट्रोजेनरेटेड आयनों के साथ कूलोमेट्रिक एसिड-बेस अनुमापन द्वारा निर्धारित की जा सकती है:

आप पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एनोड पर उत्पन्न हाइड्रोजन आयनों के साथ आधारों का अनुमापन भी कर सकते हैं:


रेडॉक्स ब्रोमोमेट्रिक कूपोमेट्रिक अनुमापन के साथ, आर्सेनिक (III), एंटीमनी (III) यौगिक, आयोडाइड्स, हाइड्राज़ीन, फ़िनॉल और अन्य कार्बनिक पदार्थ निर्धारित किए जा सकते हैं। एनोड पर इलेक्ट्रोजेनरेट ब्रोमीन एक अनुमापक के रूप में कार्य करता है:

अवक्षेपण कूपोमेट्रिक अनुमापन इलेक्ट्रोजेनरेटेड फेरोसायनाइड आयनों आदि द्वारा इलेक्ट्रोजेनरेटेड सिल्वर केशन, जिंक केशन द्वारा हलाइड आयनों और कार्बनिक सल्फर युक्त यौगिकों को निर्धारित कर सकता है।

पारा (II) कॉम्प्लेक्सनेट कैथोड पर इलेक्ट्रोजेनरेट किए गए ईडीटीए आयनों के साथ धातु के पिंजरों का कॉम्प्लेक्सोमेट्रिक कूपोमेट्रिक अनुमापन किया जा सकता है।

Coulometric अनुमापन में उच्च सटीकता है, मात्रात्मक विश्लेषण में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला, आपको पदार्थों की छोटी मात्रा, कम प्रतिरोधी यौगिकों (क्योंकि वे उनके गठन के तुरंत बाद प्रतिक्रिया करते हैं) निर्धारित करने की अनुमति देती है, उदाहरण के लिए, तांबा (I), चांदी (II) , टिन (II), टाइटेनियम (III), मैंगनीज (III), क्लोरीन, ब्रोमीन, आदि।

विधि के फायदों में यह तथ्य भी शामिल है कि टाइट्रेंट की तैयारी, मानकीकरण और भंडारण की कोई आवश्यकता नहीं है, क्योंकि यह इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान लगातार बनता है और विश्लेषण के साथ प्रतिक्रिया में तुरंत भस्म हो जाता है।

विषय के अध्ययन के उद्देश्य

कूलोमेट्रिक अनुमापन की विधि और व्यावहारिक कौशल के विकास की सैद्धांतिक नींव के ज्ञान के आधार पर, किसी पदार्थ के मात्रात्मक निर्धारण के लिए विश्लेषण की इस पद्धति को यथोचित रूप से चुनना और व्यावहारिक रूप से लागू करना सीखें; Coulometric अनुमापन के परिणामों का एक सांख्यिकीय मूल्यांकन करने में सक्षम हो।

लक्ष्यों को

1. कूलोमेट्रिक अनुमापन द्वारा विलयन में सोडियम थायोसल्फेट के द्रव्यमान की मात्रा निर्धारित करना सीखें।

2. कूलोमेट्रिक अनुमापन द्वारा हाइड्रोक्लोरिक एसिड के समाधान का मानकीकरण करना सीखें।

3. विशिष्ट गणना समस्याओं का समाधान।

विषय का अध्ययन करने के लिए, इस मैनुअल में वर्णित दो में से एक प्रयोगशाला पाठ आवंटित किया गया है। प्रयोगशाला कार्य "कूलोमेट्रिक अनुमापन द्वारा समाधान में सोडियम थायोसल्फेट के द्रव्यमान का निर्धारण" करने की सिफारिश की जाती है।

स्वाध्याय के लिए कार्य

काम के लिए जानना चाहिए

1. कूलोमेट्री विधियों का सिद्धांत।

2. निर्धारण में कूलोमेट्रिक अनुमापन की विधि का सार:

क) सोडियम थायोसल्फेट;

बी) हाइड्रोक्लोरिक एसिड।

इसे करने में सक्षम

1. कूलोमेट्रिक अनुमापन के दौरान इलेक्ट्रोड पर होने वाली विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के समीकरण लिखिए:

क) सोडियम थायोसल्फेट;

बी) हाइड्रोक्लोरिक एसिड।

2. कूलोमीट्रिक अनुमापन के दौरान समाधान में होने वाली विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के समीकरण लिखिए:

क) सोडियम थायोसल्फेट;

बी) हाइड्रोक्लोरिक एसिड।

3. कूलोमेट्रिक अनुमापन के परिणामों के आधार पर किसी पदार्थ की बिजली की मात्रा और द्रव्यमान (एकाग्रता) की गणना करें।

4. गणितीय आँकड़ों की विधि द्वारा पदार्थ के समानांतर निर्धारण के परिणामों को संसाधित करें।

ग्रन्थसूची

1. पाठ्यपुस्तक। - पुस्तक 2, अध्याय 10. - एस 481-492; 507-509; 512-513।

2.खारितोनोव यू.वाई., ग्रिगोरिएवा वी.यू.विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उदाहरण और कार्य।- एम।: जीओटार-मीडिया, 2009।- पी। 240-244; 261-264; 277-281।

पाठ्यक्रम कार्य

अनुशासन द्वारा: ______ ___________

व्याख्यात्मक नोट

_______ पोटेंशियोमेट्री और पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन ________

(पूरा नाम) (हस्ताक्षर)

श्रेणी: _____________

तारीख: ___________________

जाँच

प्रोजेक्ट मैनेजर: त्सिबिज़ोव ए.वी. /________________/

(पूरा नाम) (हस्ताक्षर)

सेंट पीटर्सबर्ग

अलौह धातुओं का धातुकर्म विभाग

पाठ्यक्रम कार्य

अनुशासन द्वारा _________ पदार्थ विश्लेषण के भौतिक और रासायनिक तरीके __________

(पाठ्यक्रम के अनुसार शैक्षणिक अनुशासन का नाम)

कार्य

समूह छात्र: ओएनजी-10-1फैंडोफन ए.ए. . (समूह कोड) (पूरा नाम)

1. प्रोजेक्ट थीम: पोटेंशियोमेट्री और पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन।

3. ग्राफिक सामग्री की सूची: रेखांकन, तालिकाओं, आंकड़ों के रूप में परिणामों की प्रस्तुति।

4. पूर्ण परियोजना के लिए समय सीमा 10.12.12

प्रोजेक्ट मैनेजर: त्सिबिज़ोव ए.वी. /________________/

(पूरा नाम) (हस्ताक्षर)

नौकरी जारी करने की तारीख: 24.10.12


टिप्पणी

यह व्याख्यात्मक नोट पाठ्यक्रम परियोजना के कार्यान्वयन पर एक रिपोर्ट है। कार्य का उद्देश्य विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान पर जानकारी के मुख्य प्रवाह को नेविगेट करना सीखना है, गैर-लौह धातुओं के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में शास्त्रीय और आवधिक साहित्य के साथ काम करना, विश्लेषण के प्रस्तावित तरीकों और तरीकों को तकनीकी रूप से सक्षम रूप से समझना और मूल्यांकन करना .

पृष्ठ 17, चित्र 0।

समीक्षा

यह व्याख्यात्मक नोट एक पाठ्यक्रम परियोजना के कार्यान्वयन पर एक रिपोर्ट है। उद्देश्य विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में मुख्यधारा के मीडिया को नेविगेट करना सीखना है, गैर-लौह धातुओं के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में शास्त्रीय साहित्य और पत्रिकाओं के साथ काम करना, प्रस्तावित विधियों और विश्लेषण तकनीकों को समझने और मूल्यांकन करने के लिए तकनीकी रूप से सक्षम है।



पृष्ठ 17, अंक 0।


सार.. 3

परिचय। पंज

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का संक्षिप्त विवरण... 6

पोटेंशियोमेट्री... 7.

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री... 10

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन। 13

निष्कर्ष। 16

सन्दर्भ.. 17


परिचय

काम का उद्देश्य विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान पर सूचना के मुख्य प्रवाह को नेविगेट करना सीखना है, गैर-लौह धातुओं के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में शास्त्रीय और आवधिक साहित्य के साथ काम करना, विश्लेषण के प्रस्तावित तरीकों और तरीकों को तकनीकी रूप से सक्षम रूप से समझना और मूल्यांकन करना .

भौतिक-रासायनिक विश्लेषण के तरीकों के बीच गैर-लौह धातु विज्ञान (गैंग्यू तत्वों, उपग्रह तत्वों सहित कई निर्धारित तत्व, खनिजों में तत्वों के जटिल संयोजन; तत्व सांद्रता की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला, आदि) में विश्लेषणात्मक नियंत्रण की ख़ासियत को ध्यान में रखते हुए कारखाने और अनुसंधान प्रयोगशालाओं में सबसे व्यापक रूप से प्राप्त किया गया है, किसी को ऐसे शास्त्रीय तरीकों को शामिल करना चाहिए जैसे टिट्रीमेट्री (कॉम्प्लेक्सोमेट्री सहित), ग्रेविमेट्री (तत्वों की उच्च सांद्रता और मध्यस्थता विश्लेषण के लिए) और विश्लेषण के ऑप्टिकल तरीके जो हाल ही में विशेष रूप से गहन रूप से विकसित हो रहे हैं (स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री) , निष्कर्षण-फोटोमेट्रिक विधि, परमाणु-अवशोषण विश्लेषण, एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण) और इलेक्ट्रोकेमिकल (पोटेंशियोमेट्री, वोल्टामेट्री)।

कच्चे माल की विविधता हमें धातुओं और तत्वों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ प्रस्तुत करती है जिन्हें परिमाणित करने की आवश्यकता होती है: अलौह और लौह धातु विज्ञान (तांबा, निकल, सीसा, जस्ता, टिन, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, टाइटेनियम, सुरमा, आर्सेनिक) की मूल धातु , लोहा, कैडमियम, चांदी, क्रोमियम आदि), चट्टान बनाने वाले तत्व (सिलिकॉन, कैल्शियम, सोडियम, क्लोरीन, फ्लोरीन, सल्फर, फास्फोरस, आदि) और दुर्लभ धातुएं (लिथियम, रुबिडियम, सीज़ियम, जिरकोनियम, हेफ़नियम, वैनेडियम, नाइओबियम, टैंटलम, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, रेनियम, गैलियम, इंडियम, थैलियम, जर्मेनियम, सेलेनियम, टेल्यूरियम, आदि)।


विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का संक्षिप्त विवरण

विश्लेषण और अनुसंधान के विद्युत रासायनिक तरीके इलेक्ट्रोड सतह पर या निकट-इलेक्ट्रोड अंतरिक्ष में होने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन और उपयोग पर आधारित हैं। कोई भी विद्युत पैरामीटर (संभावित, वर्तमान शक्ति, प्रतिरोध, आदि) जो विश्लेषण किए गए समाधान की एकाग्रता से कार्यात्मक रूप से संबंधित है और सही ढंग से मापा जा सकता है, एक विश्लेषणात्मक संकेत के रूप में काम कर सकता है।

एक बड़ी सुविधा यह है कि विद्युत रासायनिक विधियाँ विद्युत प्रभावों का उपयोग करती हैं, और इस प्रभाव (प्रतिक्रिया) का परिणाम विद्युत संकेत के रूप में भी प्राप्त होता है। यह गिनती की उच्च गति और सटीकता प्रदान करता है, स्वचालन के लिए व्यापक संभावनाएं खोलता है। विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों को अच्छी संवेदनशीलता और चयनात्मकता द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है; कुछ मामलों में, उन्हें माइक्रोएनालिसिस के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, क्योंकि कभी-कभी 1 मिलीलीटर से कम समाधान विश्लेषण के लिए पर्याप्त होता है।

किसी भी प्रकार के इलेक्ट्रोकेमिकल मापन के लिए, एक इलेक्ट्रोकेमिकल सर्किट या इलेक्ट्रोकेमिकल सेल की आवश्यकता होती है, जिसका घटक विश्लेषित समाधान है। निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ को सेल भरने वाले इलेक्ट्रोलाइट की संरचना में और एक इलेक्ट्रोड की संरचना में दोनों में शामिल किया जा सकता है। यदि विश्लेषणात्मक रेडॉक्स प्रतिक्रिया सेल के इलेक्ट्रोड पर सहज रूप से आगे बढ़ती है, अर्थात, किसी बाहरी स्रोत से वोल्टेज के आवेदन के बिना, लेकिन केवल इसके इलेक्ट्रोड के संभावित अंतर (ईएमएफ) के कारण, ऐसे सेल को गैल्वेनिक सेल कहा जाता है .

प्रत्यक्ष भेद औरअप्रत्यक्ष विद्युत रासायनिक तरीके . प्रत्यक्ष तरीकों में, विश्लेषण की एकाग्रता पर वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) की निर्भरता का उपयोग किया जाता है। अप्रत्यक्ष तरीकों में, वर्तमान शक्ति (क्षमता, आदि) को एक उपयुक्त अनुमापक के साथ निर्धारित करने के लिए घटक के अनुमापन के अंत बिंदु को खोजने के लिए मापा जाता है, अर्थात। अनुमापक की मात्रा पर मापा पैरामीटर की निर्भरता का उपयोग करें।

विश्लेषणात्मक संकेत के प्रकार के अनुसार, ईएमए को विभाजित किया गया है: 1) कंडक्टोमेट्री - परीक्षण समाधान की विद्युत चालकता का माप; 2) विभवमिति- संकेतक इलेक्ट्रोड की वर्तमान रहित संतुलन क्षमता का माप, जिसके लिए अध्ययन के तहत पदार्थ एक शक्ति-निर्धारण करने वाला है; 3) कूलोमेट्री - अध्ययन के तहत पदार्थ के पूर्ण परिवर्तन (ऑक्सीकरण या कमी) के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा का माप; 4) वोल्टामेट्री - परीक्षण पदार्थ को शामिल करने वाली प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रोड की स्थिर या गैर-स्थिर ध्रुवीकरण विशेषताओं का माप;

5) इलेक्ट्रोग्रेविमेट्री - इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान किसी घोल से निकलने वाले पदार्थ के द्रव्यमान का माप।


पोटेंशियोमेट्री

पोटेंशियोमेट्री (लैटिन पोटेंशिया से - शक्ति, शक्ति और ग्रीक मेट्रिओ - आई माप) परीक्षण समाधान में डूबे एक संकेतक इलेक्ट्रोड की संतुलन इलेक्ट्रोड क्षमता को मापने के आधार पर विभिन्न भौतिक रासायनिक मात्रा निर्धारित करने के लिए एक विद्युत रासायनिक विधि है। संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता, जो विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के घटकों की गतिविधि से निर्धारित होती है, को संदर्भ इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापा जाता है। हाइड्रोजन आयनों (पीएच-मेट्री), साथ ही अन्य आयनों (आयनोमेट्री) की एकाग्रता को मापने के लिए समाधान (पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन) में पदार्थों की एकाग्रता का निर्धारण करने के लिए विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में पोटेंशियोमेट्री का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

पोटेंशियोमेट्री संतुलन इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता पर आधारित है इथर्मोडायनामिक गतिविधि से एकविद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के घटक:

एए +बी बी + ... + एनइ एमएम + आरपी + ...

यह निर्भरता नर्नस्ट समीकरण द्वारा वर्णित है:

इ = इ° + आर टी/(एन एफ) लॉग ( एकऑक्साइड / एकपुनर्स्थापित करना)

इ = इ° + आर टी /(एन एफ) ln ([ऑक्साइड] ү ऑक्साइड /([पुनर्स्थापना] ү पुनर्स्थापित करें)), जहां

आर- सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, 8.31 J / (mol। K) के बराबर; टी- निरपेक्ष तापमान; एफ- फैराडे स्थिरांक (96500 C/mol); एन- इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या; एकऑक्साइड, एकरेस - क्रमशः रेडॉक्स सिस्टम के ऑक्सीकृत और कम रूपों की गतिविधियाँ; [ऑक्साइड] और [पुनर्स्थापना] - उनकी दाढ़ सांद्रता; ү ऑक्साइड, ү बहाल - गतिविधि गुणांक; इ° - रेडॉक्स सिस्टम की मानक क्षमता।

स्थानापन्न टी= 298.15 K और समीकरण में स्थिरांक के संख्यात्मक मान, हम प्राप्त करते हैं:

इ = इ° + (0.059 / एन) एलजी ( एकऑक्साइड / एकपुनर्स्थापित करना)

इ = इ° + (0.059 / एन) एलजी ([ऑक्साइड] ү ऑक्साइड /([पुनर्स्थापना] ү बहाल))

पोटेंशियोमेट्रिक माप के लिए, एक संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ एक गैल्वेनिक सेल बनाया जाता है , जिसकी क्षमता विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के कम से कम एक घटक की गतिविधि पर निर्भर करती है, और संदर्भ इलेक्ट्रोड और इस तत्व के इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) को मापता है।

पोटेंशियोमेट्री में, गैल्वेनिक कोशिकाओं का उपयोग बिना स्थानांतरण के किया जाता है, जब दोनों इलेक्ट्रोड एक ही परीक्षण समाधान में रखे जाते हैं, और स्थानांतरण के साथ, जब इलेक्ट्रोड एक दूसरे के साथ इलेक्ट्रोलाइटिक संपर्क वाले विभिन्न समाधानों में होते हैं। उत्तरार्द्ध को इस तरह से किया जाता है कि समाधान केवल प्रसार द्वारा एक दूसरे के साथ मिश्रित हो सकते हैं। आम तौर पर वे एक झरझरा सिरेमिक या प्लास्टिक विभाजन या कसकर जमीन कांच की आस्तीन से अलग होते हैं। स्थानांतरण के बिना तत्व मुख्य रूप से रासायनिक संतुलन स्थिरांक को मापने के लिए उपयोग किए जाते हैं। प्रतिक्रियाएं, इलेक्ट्रोलाइट्स के पृथक्करण स्थिरांक। जटिल यौगिकों, घुलनशीलता उत्पादों, मानक इलेक्ट्रोड क्षमता, साथ ही साथ आयनों की गतिविधियों और गतिविधि गुणांकों की स्थिरता स्थिरांक। स्थानांतरण तत्वों का उपयोग "स्पष्ट" संतुलन स्थिरांक (क्योंकि वे तरल क्षमता को ध्यान में नहीं रखते हैं), आयनों की गतिविधियों और गतिविधि गुणांक, साथ ही साथ विश्लेषण के विभवमितीय तरीकों में निर्धारित करने के लिए किया जाता है।


प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री विधियां सर्किट या इलेक्ट्रोड क्षमता के प्रयोगात्मक रूप से मापे गए EMF से इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया प्रतिभागी की गतिविधि या एकाग्रता का पता लगाने के लिए Nernst समीकरण के अनुप्रयोग पर आधारित हैं। प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री का उपयोग सीधे निर्धारित करने के लिए किया जाता है एकआयनों (उदाहरण के लिए, एजीएनओ 3 के समाधान में एजी +) संबंधित संकेतक इलेक्ट्रोड (उदाहरण के लिए, चांदी) के ईएमएफ के मूल्य के अनुसार; इस मामले में, इलेक्ट्रोड प्रक्रिया प्रतिवर्ती होनी चाहिए। ऐतिहासिक रूप से, प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री की पहली विधियाँ pH मान निर्धारित करने की विधियाँ थीं। . पीएच को निर्धारित करने के लिए अक्सर एक ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। ग्लास इलेक्ट्रोड के मुख्य लाभ ऑपरेशन में आसानी, तेजी से संतुलन और रेडॉक्स सिस्टम में पीएच निर्धारित करने की क्षमता है। नुकसान में इलेक्ट्रोड सामग्री की नाजुकता और दृढ़ता से क्षारीय और दृढ़ता से अम्लीय समाधानों के संक्रमण में काम की जटिलता शामिल है।

झिल्ली आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड की उपस्थिति से आयनोमेट्री (पीएक्स-मेट्री) का उदय हुआ, जहां पीएक्स \u003d - एलजी आह आह -विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के घटक X की गतिविधि। कभी-कभी पीएच-मेट्री को आयनोमेट्री का एक विशेष मामला माना जाता है। उचित मानकों की कमी के कारण पीएक्स मूल्यों द्वारा पोटेंशियोमीटर उपकरणों के तराजू को कैलिब्रेट करना मुश्किल है। इसलिए, आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) एक नियम के रूप में, अंशांकन वक्र या परिवर्धन की विधि का उपयोग करके निर्धारित की जाती है। गैर-जलीय समाधानों में ऐसे इलेक्ट्रोड का उपयोग कार्बनिक सॉल्वैंट्स की क्रिया के लिए उनके शरीर और झिल्ली की अस्थिरता के कारण सीमित है।

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री में रेडॉक्समेट्री भी शामिल है - रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के मानक और वास्तविक रेडॉक्स क्षमता और संतुलन स्थिरांक का माप। रेडॉक्स क्षमता ऑक्सीकृत (ओ) की गतिविधियों पर निर्भर करती है और कम हो जाती है ( एकवोस) पदार्थ के रूप। समाधान में आयनों की एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए रेडॉक्समेट्री का भी उपयोग किया जाता है। धातु इलेक्ट्रोड का उपयोग कर प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री का उपयोग वर्षा और जटिल प्रतिक्रियाओं के तंत्र और कैनेटीक्स का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

अंशांकन वक्र विधि का भी उपयोग किया जाता है। . ऐसा करने के लिए, EMF के निर्देशांक में एक अंशांकन ग्राफ अग्रिम में बनाया गया है - एलजी साथएनसमाधान के समान आयनिक शक्ति वाले विश्लेषित आयन के मानक समाधानों का उपयोग करना।

इस मामले में एफएन(गतिविधि अनुपात) और इअंतर(प्रसार क्षमता) स्थिर रहती है और ग्राफ रैखिक हो जाता है। फिर, उसी आयनिक शक्ति का उपयोग करते हुए, विश्लेषण किए गए समाधान के साथ सर्किट का ईएमएफ मापा जाता है और समाधान की एकाग्रता ग्राफ से निर्धारित होती है। परिभाषा का एक उदाहरण अंजीर में दिखाया गया है। एक।

चित्र .1।प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा एकाग्रता का निर्धारण करने के लिए अंशांकन वक्र

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री के महत्वपूर्ण फायदे हैं। माप के दौरान, विश्लेषित समाधान की संरचना नहीं बदलती है। इस मामले में, एक नियम के रूप में, विश्लेषण के प्रारंभिक पृथक्करण की आवश्यकता नहीं होती है। विधि को आसानी से स्वचालित किया जा सकता है, जो तकनीकी प्रक्रियाओं की निरंतर निगरानी के लिए इसका उपयोग करना संभव बनाता है।

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