विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों की सामान्य विशेषताएं। विषय iii. विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके। "उपकरण और विश्लेषणात्मक प्रौद्योगिकी"

विद्युत रासायनिक तरीके- पर्यावरण निगरानी में उनके आवेदन के मामले में सबसे गतिशील रूप से विकासशील। बहुधा, वोल्टामेट्री (पोलरोग्राफी सहित), पोटेंशियोमेट्री (आयनोमेट्री सहित), कूलोमेट्री और कंडक्टोमेट्री का उपयोग एमओसी सिस्टम में किया जाता है।

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके इसमें विश्लेषण किए गए पदार्थों की मात्रात्मक सामग्री और गुणात्मक संरचना पर माध्यम के विभिन्न विद्युत गुणों की निर्भरता का उपयोग करते हैं:

· परिवर्तन क्षमतापदार्थ में होने वाली भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं के आधार पर इलेक्ट्रोड ( पोटेंशियोमेट्रिकविधि), सहित। आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड की चयनात्मक प्रतिक्रियाएं, बड़ी संख्या में धनायनों और आयनों के प्रति व्यक्तिगत रूप से संवेदनशील ( आयनोमेट्रिकतरीका);

· परिवर्तन विद्युत चालकता (वर्तमान)और माध्यम की प्रकृति और उसके घटकों की एकाग्रता के आधार पर किसी पदार्थ का ढांकता हुआ स्थिरांक ( कंडक्टोमेट्रिकतथा amperometricतरीके);

· परिवर्तन बिजली की मात्राजब विश्लेषक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में प्रवेश करता है ( कूलोमेट्रिकतरीका);

एक टपकता या घूर्णन पारा इलेक्ट्रोड पर विश्लेषण किए गए यौगिक की कमी, एक नियम के रूप में, एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में पदार्थों की ट्रेस मात्रा का विश्लेषण करते समय ( ध्रुवीयया voltammetricतरीका)।

इस समूह के सभी उपकरणों के पोलरोग्राफ में उच्चतम संवेदनशीलता है, जो नमूने के 0.005-1 माइक्रोग्राम / एमएल के बराबर है।

voltammetryध्रुवीकरण घटता के अध्ययन के आधार पर विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का एक समूह शामिल है। ये तरीके हैं- पोलरोग्राफीतथा एम्परोमेट्रिक अनुमापन - कई किस्में और संशोधन हैं। सबसे आम सतत प्रवाहपोलरोग्राफी.

एक पोलरोग्राफिक सेटअप में एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत, एक वोल्टेज विभक्त, एक बूंद (आमतौर पर पारा) या घूर्णन इलेक्ट्रोड, और एक सहायक (आमतौर पर पारा या अन्य) इलेक्ट्रोड होता है। करंट को मापने के लिए एक माइक्रोमीटर को सिस्टम से जोड़ा जाता है। इलेक्ट्रोड को एक इलेक्ट्रोलाइज़र (सेल) में परीक्षण समाधान के साथ रखा जाता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक सेल पर लागू वोल्टेज एनोड और कैथोड के ध्रुवीकरण का कारण बनता है। इ= एफ ए- एफ क +आईआर, कहां मैं- वर्तमान ताकत; प्रति -समाधान प्रतिरोध; एफ एऔर f क- एनोड और कैथोड की क्षमता।

यदि आप एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट (पृष्ठभूमि) जोड़कर समाधान के प्रतिरोध को कम करते हैं, तो मान आईआर(समाधान में संभावित गिरावट) की उपेक्षा की जा सकती है।

सेल के संचालन के दौरान एनोड की क्षमता व्यावहारिक रूप से स्थिर रहती है, क्योंकि वर्तमान घनत्व कम है और एनोड की अपेक्षाकृत बड़ी सतह ध्रुवीकृत नहीं है। तब एक छोटी सतह के साथ टपकने वाले ध्रुवीकरण कैथोड की क्षमता बराबर होगी: इ= -f क... अक्सर ध्रुवीय मापन में, पोत के तल पर पारा की एक परत के बजाय, एक गैर-ध्रुवीय संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जिसकी क्षमता शून्य मानी जाती है।

इलेक्ट्रोड पर लागू क्षमता के एक समारोह के रूप में इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के माध्यम से गुजरने वाले वर्तमान को मापने के द्वारा ध्रुवीय डेटा प्राप्त किया जाता है। क्षमता पर वर्तमान ताकत की ग्राफिकल निर्भरता को एक ध्रुवीय तरंग कहा जाता है ( चावल। 2).

इलेक्ट्रोलिसिस की शुरुआत में, आरोपित ईएमएफ के कम मूल्यों पर, करंट लगभग स्थिर रहेगा और केवल बहुत धीरे-धीरे बढ़ेगा। यह तथाकथित अवशिष्ट धारा है, जिसे संपूर्ण इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया के दौरान बनाए रखा जाता है।

चावल। 2... 10 -3 एम जिंक क्लोराइड समाधान और 1 एम पोटेशियम क्लोराइड समाधान (वक्र 1) और 1 एम पोटेशियम क्लोराइड समाधान (वक्र 2) का पोलरोग्राम

जैसे ही आयनों की पुनर्प्राप्ति क्षमता पहुंच जाती है (उदाहरण के लिए, निर्धारित जस्ता आयनों के लिए यह -1.0 V के बराबर है), पारा की एक बूंद पर उनका निर्वहन शुरू होता है:

Zn 2+ + 2 + Hg ® Zn (Hg)।

कैथोड पर एक तनु जस्ता अमलगम Zn (Hg) बनता है, जो गिरती हुई बूंद एनोड के संपर्क में आते ही अपने घटकों में विघटित हो जाता है:

जेडएन (एचजी) - 2 ® जेडएन 2+ + एचजी।

जिंक आयनों की कमी क्षमता पर, करंट तेजी से बढ़ता है ( चावल। 2), लेकिन एक निश्चित मूल्य तक पहुंचने के बाद, लागू ईएमएफ में वृद्धि के बावजूद, यह लगभग स्थिर रहता है। इस करंट को लिमिटिंग या डिफ्यूजन करंट कहा जाता है, इसका मान, एक नियम के रूप में, एनालिट की सांद्रता के समानुपाती होता है।

पोलरोग्राम को हटाते समय, धनायनों के साथ एक उदासीन इलेक्ट्रोलाइट, जो विश्लेषण किए गए धनायन की तुलना में बहुत अधिक कठिन हो जाता है, उदाहरण के लिए, KCl, KNO 3, NH 4 Cl, को जांचे गए इलेक्ट्रोलाइट में जोड़ा जाता है; विश्लेषण की एकाग्रता से 100-1000 गुना अधिक एकाग्रता पर। इस इलेक्ट्रोलाइट को "पृष्ठभूमि" कहा जाता है। यह विद्युत चालकता बढ़ाने और संकेतक इलेक्ट्रोड (कैथोड) के विद्युत क्षेत्र को स्क्रीन करने के लिए परीक्षण समाधान में बनाया गया है। इसलिए, निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ के धनायन कैथोड के विद्युत क्षेत्र द्वारा आकर्षित नहीं होते हैं, बल्कि प्रसार के कारण इसकी ओर बढ़ते हैं।

पोलरोग्राम की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता अर्ध-लहर क्षमता है इ 1/2 और ध्रुवीय तरंग ऊंचाई एच(प्रसार वर्तमान सीमित)। अर्ध-लहर क्षमता का उपयोग किया जाता है गुणवत्ताध्रुवीय विश्लेषण। विभिन्न पदार्थों की अर्ध-लहर क्षमता, उनके नकारात्मक मूल्यों के आरोही क्रम में व्यवस्थित, तथाकथित "ध्रुवीय स्पेक्ट्रम" का गठन करती है। चूंकि अर्ध-लहर क्षमता काफी हद तक समाधान की संरचना (विश्लेषण किए गए माध्यम) पर निर्भर करती है, पृष्ठभूमि हमेशा ध्रुवीय तालिकाओं में इंगित की जाती है।

वी मात्रात्मकअंशांकन ग्राफ, एडिटिव्स, तुलना और गणना पद्धति के तरीकों का उपयोग करके एकाग्रता को मापने के लिए ध्रुवीय विश्लेषण।

पोलरोग्राफी के विभिन्न विकल्पों में से, विधि डिफरेंशियल पल्स पोलरोग्राफी (डीआईपी .) पर्यावरण निगरानी की समस्याओं को हल करने के लिए सबसे प्रभावी है, मुख्य रूप से इसकी उच्च संवेदनशीलता के कारण। आरआईपी विधि शास्त्रीय ध्रुवीकरण की विधि द्वारा निर्धारित सभी पदार्थों की सामग्री का आकलन करने की अनुमति देती है। अन्य ध्रुवीय तरीकों में, यह ट्रेस विश्लेषण के लिए विशेष रूप से उपयोगी है। स्क्वेर वेवपोलरोग्राफी, जो डीआईपी की पता लगाने की सीमा के करीब एक पता लगाने की सीमा प्रदान करता है, लेकिन केवल प्रतिवर्ती इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं के मामले में, और इसलिए इस पद्धति का उपयोग अक्सर भारी धातुओं के निशान को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। डीआईपी विधि का उपयोग उन सर्फेक्टेंट को निर्धारित करने के लिए भी किया जा सकता है जो इलेक्ट्रोड की इलेक्ट्रिक डबल परत की समाई को बदलते हैं।

भारी धातु आयनों की सूक्ष्म सामग्री को निर्धारित करने के तरीकों का इस्तेमाल किया जा सकता है उलटा विद्युत रासायनिक विश्लेषण (IEA) या दूसरे तरीके से, उलटा वोल्टमैट्रिक विश्लेषण (आईवीए) ), जिसमें निर्धारित की जाने वाली धातुओं को पहले इलेक्ट्रोड पर जमा किया जाता है और फिर ध्रुवीय नियंत्रण के तहत भंग कर दिया जाता है। आरआईपी के साथ संयोजन में यह विकल्प विद्युत रासायनिक विश्लेषण के सबसे संवेदनशील तरीकों में से एक है। आईईए (आईवीए) हार्डवेयर अपेक्षाकृत सरल है, जो क्षेत्र में विश्लेषण करना संभव बनाता है, और स्वचालित निरंतर नियंत्रण (निगरानी) स्टेशन भी इस सिद्धांत पर काम कर सकते हैं।

IEA (IVA) विधियाँ Cu, Pb, Bi, Sb, As, Sn In, Ga, Ag, Tl, Cd, Zn, Hg, Au, Ge, Te, Ni, Co आयनों और कई आयनों का निर्धारण प्रदान करती हैं। IEA (IVA) विधियों का एक महत्वपूर्ण लाभ है (अन्य विधियों के विपरीत, उदाहरण के लिए, जैसे परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोमेट्री) मुक्त आयनों को उनके बाध्य रासायनिक रूपों से अलग करने की क्षमता, जो पारिस्थितिक नियंत्रण के दृष्टिकोण से विश्लेषण किए गए पदार्थों के भौतिक रासायनिक गुणों का आकलन करने के लिए भी महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, पानी की गुणवत्ता का आकलन करते समय)। इलेक्ट्रोड सतह पर उनके सोखने के संचय के बाद कई कार्बनिक पदार्थ IEA (IVA) विधियों द्वारा भी निर्धारित किए जा सकते हैं।

ध्रुवीय विधियाँ औद्योगिक परिसर के वातावरण और हवा में विभिन्न धातुओं के एरोसोल को उपयुक्त फिल्टर पर कब्जा करने के बाद निर्धारित कर सकती हैं, इसके बाद सांद्रता को घोल में स्थानांतरित कर सकती हैं। वायुमंडल में गैसों और वाष्प के रूप में कार्बनिक यौगिकों को विशेष रूप से चयनित समाधानों द्वारा अवशोषित होने के बाद ध्रुवीय रूप से निर्धारित किया जा सकता है। जैविक सामग्री में धातुओं और विभिन्न यौगिकों को आमतौर पर निष्कर्षण के बाद ध्रुवीय रूप से निर्धारित किया जाता है। आईईए (आईवीए) सहित सभी पोलरोग्राफिक माप पूरी तरह से स्वचालित हो सकते हैं, जो सीरियल विश्लेषण करते समय आवश्यक है।

पोलरोग्राफी के अनुप्रयोग के सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों में से एक पानी में ऑक्सीजन का निर्धारण है। इसके लिए, एम्परोमेट्रिक डिटेक्टरों का उपयोग किया जाता है जो घोल में ऑक्सीजन की सांद्रता के समानुपाती धारा उत्पन्न करते हैं।

एंजाइम को डिटेक्टर झिल्ली की सतह पर लागू करके, विभिन्न एंजाइमेटिक एम्परोमेट्रिक सेंसर प्राप्त करना संभव है, जो जैव रासायनिक और नैदानिक ​​विश्लेषण के लिए सुविधाजनक हैं। ऐसे सेंसर का उपयोग पर्यावरण निगरानी प्रणालियों में भी किया जाता है।

इलेक्ट्रोकैटलिटिक सिद्धांत पर काम करने वाले इलेक्ट्रोड औद्योगिक परिसर की हवा में विभिन्न गैसों (SO 2, H 2 S, CO, NO x) की निगरानी के लिए उपयुक्त हैं। इलेक्ट्रोड सतह पर होने वाली इन गैसों (एक उत्प्रेरक की भूमिका निभाते हुए) की विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाएं इलेक्ट्रोड प्रणाली में एक धारा उत्पन्न करती हैं जो कार्यात्मक रूप से हवा में गैसों की एकाग्रता से संबंधित होती है।

पोलरोग्राफी का उपयोग असतत नमूनों के विश्लेषण तक सीमित नहीं है, और यह विधि धीरे-धीरे गैसों और तरल पदार्थों के निरंतर विश्लेषण के सिद्धांतों की ओर बढ़ रही है।

उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी (एचपीएलसी) में वोल्टमैट्रिक पोलरोग्राफिक डिटेक्टरों का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है। इस मामले में, एक संवेदनशील पहचान विधि के साथ एक अत्यधिक चयनात्मक पृथक्करण विधि के संयोजन से क्रोमैटोग्राफिक विधि (अत्यधिक विषाक्त पदार्थों, जड़ी-बूटियों, दवाओं, विकास उत्तेजक, आदि के निशान) द्वारा निर्धारित पदार्थों की सीमा का ध्यान देने योग्य विस्तार होता है।

विधि का विवरण विशेष साहित्य में पाया जा सकता है।

पोटेंशियोमेट्री- प्रतिवर्ती गैल्वेनिक कोशिकाओं के ईएमएफ को मापने के आधार पर पदार्थों की एकाग्रता का निर्धारण करने की एक विधि।

व्यवहार में, दो विश्लेषणात्मक विधियों का उपयोग किया जाता है: सीधापोटेंशियोमेट्रीकणों की गतिविधि निर्धारित करने के लिए, जिसे गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ के लिए नर्नस्ट समीकरण का उपयोग करके गणना की जा सकती है, और विभवमितीय अनुमापन , जिसमें अनुमापन के दौरान रसायनों की गतिविधियों में परिवर्तन से गैल्वेनिक सेल के EMF में परिवर्तन होता है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन और प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री के लिए उपकरण समान हैं। पोटेंशियोमेट्रिक माप सर्किट में एक संकेतक इलेक्ट्रोड और एक स्थिर स्थिर क्षमता के साथ एक संदर्भ इलेक्ट्रोड, साथ ही एक माध्यमिक उपकरण शामिल है। विधि का योजनाबद्ध आरेख में दिखाया गया है चावल। 3.

1 - संकेतक इलेक्ट्रोड; 2 - संदर्भ इलेक्ट्रोड

चावल। 3. पोटेंशियोमेट्रिक सेल

इलेक्ट्रोड की जोड़ी की क्षमता स्थिर है। समाधान में विश्लेषक की एकाग्रता में परिवर्तन सर्किट के ईएमएफ को बदल देता है। संकेतक इलेक्ट्रोड आमतौर पर चार होते हैं प्रकार, प्रयुक्त झिल्ली के आधार पर, जो परीक्षण समाधान से इलेक्ट्रोड समाधान को अलग करता है: 1) पाउडर या क्रिस्टलीय सामग्री से बने एक सजातीय झिल्ली के साथ इलेक्ट्रोड; 2) एक विषम झिल्ली के साथ इलेक्ट्रोड, जिसमें इलेक्ट्रोड सक्रिय पदार्थ वितरित किया जाता है, उदाहरण के लिए, सिलिकॉन रबर में; 3) एक तरल झिल्ली के साथ इलेक्ट्रोड, जिसमें झिल्ली एक तटस्थ पदार्थ पर लागू एक समाधान है, उदाहरण के लिए, झरझरा कांच; 4) कांच की विभिन्न रासायनिक संरचना वाले ग्लास इलेक्ट्रोड।

संकेतक इलेक्ट्रोड उस समाधान की क्षमता प्राप्त करते हैं जिसमें उन्हें रखा जाता है। दो में अंतर करें प्रकार कासंकेतक इलेक्ट्रोड:

1) उदासीन इलेक्ट्रोड (इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान अविनाशी);

2) माप के दौरान इलेक्ट्रोड बदलते (ऑक्सीकरण या कम करने)।

भूमिका उदासीन इलेक्ट्रोड(उन्हें कभी-कभी इलेक्ट्रोड कहा जाता है तीसरादयालु) इलेक्ट्रॉनों को देना या संलग्न करना है, अर्थात। विद्युत के सुचालक हों। इस तरह के इलेक्ट्रोड सोने, पॉलिश प्लेटिनम, ग्रेफाइट और अन्य सामग्रियों से बने हो सकते हैं। चर इलेक्ट्रोड के उदाहरण (कभी-कभी इलेक्ट्रोड कहा जाता है सबसे पहलाजीनस) तांबे, जस्ता और अन्य धातुओं की प्लेट, साथ ही क्विनहाइड्रोन और हाइड्रोजन संकेतक इलेक्ट्रोड हो सकते हैं। इसके अलावा, संकेतक इलेक्ट्रोड हो सकते हैं, आयन चयनात्मक झिल्ली इलेक्ट्रोड कई धनायनों के निर्धारण के लिए: Li +, Pb +, Cs +, Tl +, NH +, Na +, K +, Ag +, आदि। संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में ( मानकइलेक्ट्रोड), जिसकी क्षमता पूरे माप में स्थिर रहती है, उदाहरण के लिए, सामान्य और डेसीनॉर्मल कैलोमेल (कैलोमेल) इलेक्ट्रोड क्रमशः +0.282 वी और +0.334 वी, साथ ही साथ एक संतृप्त सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोड होते हैं। +0.201 वी की क्षमता।

आदर्श मामले में, गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ के प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रिक माप को नर्नस्ट समीकरण के माध्यम से निर्धारित कण की गतिविधि के साथ, या एकाग्रता के साथ संबंधित किया जा सकता है, यदि संबंधित गतिविधि गुणांक ज्ञात हैं:

कहां इ 0 – इलेक्ट्रोड की मानक क्षमता, वी; आर- गैस स्थिरांक; टी- निरपेक्ष तापमान; एफ -फैराडे संख्या; एन- खोए या प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या; , [कमी] - ऑक्सीकृत, कम रूपों की संतुलन सांद्रता, क्रमशः, mol / dm 3।

यदि हम स्थिरांक के संदर्भ मानों को प्रतिस्थापित करते हैं और प्राकृतिक लघुगणक से दशमलव एक तक जाते हैं, तो 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान के लिए हमें मिलता है;

ओएस की स्थिति को दर्शाने में सबसे महत्वपूर्ण संकेतक इस वातावरण का पीएच मान है, जिसका निर्धारण ( पीएच-Metry ) वर्तमान में आमतौर पर ग्लास इंडिकेटर (मापने) इलेक्ट्रोड का उपयोग करके किया जाता है। लंबी अवधि के माप के लिए, कांच की झिल्ली की सफाई के लिए अतिरिक्त उपकरणों के साथ ग्लास इलेक्ट्रोड के विशेष डिजाइन विकसित किए गए हैं। इलेक्ट्रोलाइट फिल्म के साथ अर्ध-पारगम्य झिल्ली से ढके ग्लास इलेक्ट्रोड भी विभिन्न प्रकार की जांच के लिए आधार के रूप में काम करते हैं ( सेंसर ), कई दूषित पदार्थों (एनएच 3, सीओ 2, एनओ एक्स, एसओ 2, एच 2 एस, आदि) के लिए उत्पादन की स्थिति के तहत पानी और हवा के विश्लेषण में उपयोग किया जाता है।

आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड (ISE) बनाने के क्षेत्र में प्रक्रिया आयनों F -, I -, Br -, Cl -, CN -, SCN -, NO 3 -, NO 2 -, ClO 4 - को नियंत्रित करना संभव बनाती है। एस 2-, ना + , K + Ca 2+, Ag +, Cu 2+, Cd 2+, Pb 2+ सांद्रता में 10 -2 से 10 -7 mol / l (लगभग 1–10 -5 mg / ml) तक होता है। आईएसई के साथ निरीक्षण तेज, सरल है, और इसमें निरंतर माप के लिए महान क्षमताएं हैं। आईएसई विकसित किए गए हैं जो कार्बनिक पदार्थों की एक विस्तृत श्रेणी के साथ-साथ उनके द्रव्यमान में आइसोमर, उत्पादन क्षेत्र की हवा में सर्फेक्टेंट और डिटर्जेंट और औद्योगिक उद्यमों के जल-आर्थिक शासन के लिए चुनिंदा हैं।

पोटेंशियोमेट्री का उपयोग पानी में विभिन्न रेडॉक्स (ओ / वी) प्रणालियों की रेडॉक्स क्षमता को मापने के लिए भी किया जाता है। एक नियम के रूप में, माप परिणाम मिश्रित क्षमता के अनुरूप होते हैं, क्योंकि आमतौर पर कई ओ / डब्ल्यू सिस्टम एक ही समय में पानी में सह-अस्तित्व में होते हैं।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अर्धचालक धातु ऑक्साइड रासायनिक रूप से चयनात्मक और आयन-चयनात्मक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (सीएसएफटी, आईएसएफटी) पर आधारित सेंसर का उपयोग आशाजनक है। इन प्रणालियों में चयनात्मकता झिल्ली की संरचना और ट्रांजिस्टर के गेट पर जमा परत को चुनकर प्राप्त की जाती है। सिस्टम विश्लेषण किए गए समाधान में डूबा हुआ है, और इसके स्रोत और नाली के बीच बहने वाली धारा को संदर्भ इलेक्ट्रोड और ट्रांजिस्टर के गेट के बीच संभावित अंतर से नियंत्रित किया जाता है। झिल्ली या जमा परत की चयनात्मकता के कारण, संशोधित धारा समाधान के संबंधित घटक की गतिविधि का एक कार्य बन जाती है। सेमीकंडक्टर सेंसर विभिन्न गैसों और वाष्पों के लिए मॉनिटर-विश्लेषक का आधार बनाते हैं। ऐसे सेंसरों का छोटा आकार एक ही सब्सट्रेट पर मोज़ेक के रूप में अपनी असेंबली को जोड़ना संभव बनाता है, ताकि एक विश्लेषक प्राप्त हो जो हानिकारक पदार्थों के पूरे सेट की निगरानी करने में सक्षम हो। मोज़ेक में शामिल अलग-अलग सेंसर से सिग्नल क्रमिक रूप से और समय-समय पर विश्लेषणात्मक प्रणाली के माप केंद्र द्वारा दर्ज किए जा सकते हैं।

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक का विकास आधुनिक आईएसई का उपयोग करते हुए जांच जैसे कॉम्पैक्ट एनालाइजर डिजाइन करना संभव बनाता है। उसी समय, जांच हैंडल में एक सर्किट लगाया जा सकता है जो पर्यावरण नियंत्रण वस्तु से प्रतिक्रिया को संसाधित करता है, और यहां तक ​​​​कि एक डिस्प्ले भी।

विशेष साहित्य में, आप विधि के विवरण से परिचित हो सकते हैं,,,।

कूलोमेट्रिकविश्लेषण विधि इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया की धारा का एक माप है, जिसमें परीक्षण पदार्थ प्रवेश करता है, विश्लेषण प्रवाह के साथ कूपोमेट्रिक सेल में प्रवेश करता है। एक कूलमेट्रिक सेल का एक योजनाबद्ध आरेख दिखाया गया है चावल। 4.

1 - कैथोड कक्ष; 2 - एनोड कक्ष; 3 - माइक्रोमीटर

चावल। 4... कूलोमेट्रिक सेल आरेख

कूलोमेट्रिक विश्लेषण किसी दिए गए नमूने में दी गई विद्युत रासायनिक प्रक्रिया को मात्रात्मक रूप से संचालित करने के लिए खपत की गई बिजली की मात्रा को मापने पर आधारित है, अर्थात। बशर्ते कि वर्तमान दक्षता 100% हो। यह मापने वाले सेल, या एक कूलोमीटर-इलेक्ट्रोलाइज़र के साथ श्रृंखला में जुड़े वर्तमान-समय के इंटीग्रेटर का उपयोग करके बिजली की मात्रा है, जिसमें एक पदार्थ की रिहाई के साथ एक सौ प्रतिशत वर्तमान दक्षता के साथ एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया की जाती है, जिसकी मात्रा को आसानी से और सटीक रूप से बहाल किया जा सकता है।

के अनुसार फैराडे का नियम:

एम ( एक्स)/ एम(एक्स) = एम(क)/ एम(क),

कहां एम(एक्स), मी (के) -विश्लेषण का द्रव्यमान एन एसऔर क्रमशः कूलोमीटर में छोड़ा गया पदार्थ; एम(एक्स), एम(क) - पदार्थ समकक्षों का दाढ़ द्रव्यमान एन एसऔर कूलोमीटर में छोड़ा गया पदार्थ, g/mol.

फैराडे के नियम का वर्णन करने वाले समीकरण के अनुसार गणना भी की जा सकती है:

यदि विश्लेषण के दौरान करंट को मापा जाता है मैं, और समय टी, एस, विद्युत रासायनिक प्रक्रिया को पूरा करने पर खर्च किया गया।

इस पद्धति के एक अन्य संशोधन में, कहा जाता है
कूलोमेट्रिक अनुमापन , किसी दिए गए वर्तमान में विश्लेषण किए गए समाधान में टाइट्रेंट इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से उत्पन्न होता है। एनालिटिकल रिएक्शन में टाइट्रेंट की खपत, टाइट्रेंट जनरेशन के दौरान सॉल्यूशन के माध्यम से बहने वाले चार्ज द्वारा तब तक भर दी जाती है जब तक कि तुल्यता बिंदु तक नहीं पहुंच जाता।

में से एक कूलमेट्रिक विधियों के लाभयह है कि टाइट्रेंट मानकीकरण प्रक्रिया अक्सर अनावश्यक होती है, क्योंकि गणना फैराडे स्थिरांक पर आधारित होती है, अर्थात। विधि पूर्ण है और आपको विश्लेषण की मात्रा का अनुमान लगाने की अनुमति देती है, न कि इसकी एकाग्रता... किसी दी गई क्षमता के साथ कूलोमेट्री का नुकसान विश्लेषण प्रक्रिया की अवधि है, जो इलेक्ट्रोलिसिस के पूर्ण समापन की आवश्यकता से जुड़ा है। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी इलेक्ट्रोलिसिस के प्रारंभिक चरणों के लिए वर्तमान-समय वक्र के गणितीय प्रसंस्करण द्वारा इलेक्ट्रोलिसिस के अंत की भविष्यवाणी करके और समाधान में बिजली की मात्रा या किसी पदार्थ की एकाग्रता की गणना करके इस समय को कम करना संभव बनाती है। बहु-घटक नमूनों का विश्लेषण करते समय, इसका उपयोग किया जा सकता है स्कैनिंग कूलोमेट्री , जिसमें इलेक्ट्रोलिसिस क्षमता लगातार या चरणबद्ध रूप से बदली जाती है। ऐसी प्रणालियों के लिए, कूलोमेट्रिक अनुमापन प्रत्यक्ष कूलोमेट्री के लिए बेहतर है, क्योंकि टाइट्रेंट पीढ़ी के दौरान 100% वर्तमान दक्षता को टाइट्रेंट अभिकर्मक के सही विकल्प और काम करने वाले माध्यम की संरचना द्वारा आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। कूलोमेट्रिक अनुमापन 0.01 से 100 मिलीग्राम पदार्थों (कभी-कभी 1 माइक्रोग्राम से नीचे) को निर्धारित करने के लिए लागू होता है। नमूनों की कार्यशील मात्रा आमतौर पर 10 से 50 मिली होती है। विधि को उच्च सटीकता की विशेषता है, सापेक्ष त्रुटि एक% के कुछ दसवें हिस्से से अधिक नहीं होती है, यहां तक ​​​​कि माइक्रोग्राम सामग्री के कूलोमेट्रिक अनुमापन के साथ भी। इष्टतम स्थितियों के तहत, अनुमापन 0.01% (रिलायंस) की बहुत छोटी कुल अनिश्चितता के साथ किया जा सकता है। विभिन्न एसिड-बेस, रेडॉक्स; वर्षा और जटिलमितीय अनुमापन विकल्पों को कूलोमेट्रिक रूप से किया जा सकता है।

कूलोमेट्रिक गैस विश्लेषक और एक्वा विश्लेषक ("कूलोमीटर") विकसित किए गए हैं और सल्फर डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन सल्फाइड (सल्फेट और सल्फाइड), ओजोन (और हाइड्रोजन पेरोक्साइड), हवा में क्लोरीन (और पानी में सक्रिय क्लोरीन) के निर्धारण के लिए उत्पादित किए जा रहे हैं। हवा में कार्बन मोनोऑक्साइड और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (पानी में नाइट्रेट और नाइट्राइट)। कूलोमेट्री का उपयोग तरल क्रोमैटोग्राफी में इलेक्ट्रोकेमिकल डिटेक्शन टूल के रूप में भी किया जाता है।

विधि का विवरण विशेष साहित्य में पाया जा सकता है।

कंडक्टोमेट्रिक विधिविश्लेषण एक समाधान की चालकता को मापने पर आधारित है। विश्लेषण की कंडक्टोमेट्रिक विधि में मिश्रण घटक के अवशोषण पर इलेक्ट्रोलाइट समाधान के प्रतिरोध में परिवर्तन को मापने में शामिल है। कंडक्टोमेट्रिक इंस्टॉलेशन का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, कार्बन मोनोऑक्साइड और डाइऑक्साइड, गैसोलीन वाष्प, अमोनिया और अन्य को निर्धारित करने के लिए।

विद्युत चालकता प्रतिरोध का पारस्परिक है। आर, इसका आयाम सेमी (सीमेंस) यानी है। = 1 / आर.

किसी विलयन की विद्युत चालकता विलयन के प्रति इकाई आयतन में आयनों की संख्या पर निर्भर करती है, अर्थात। एकाग्रता से साथ, इन आयनों की गतिशीलता से - वीज्ञात संबंधों के आधार पर

कहां जेड- इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी; एस -इलेक्ट्रोड का क्षेत्र; क- आनुपातिकता का गुणांक।

इलेक्ट्रोड की एक विशिष्ट जोड़ी के लिए उनके बीच निरंतर दूरी के साथ एस/जेड= स्थिरांक फिर

,

कहां क 1 = क(एस/जेड).

कंडक्टोमेट्री में गणना करते समय, "विशिष्ट विद्युत चालकता" 0 की अवधारणा का उपयोग किया जाता है:

गणना में, समतुल्य विद्युत चालकता का उपयोग करना सुविधाजनक है, जो इसके बराबर है:

कहां एनएस - 1 सेमी 3 घोल में बराबर मोल की संख्या। तुल्य विद्युत चालकता l ¥ अनंत तनुकरण पर धनायन गतिशीलता के योग के बराबर है यूऔर आयनों वी

एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट समाधान के बराबर विद्युत चालकता का अनुपात अनंत कमजोर पड़ने पर इस इलेक्ट्रोलाइट की समतुल्य विद्युत चालकता का अनुपात इस इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की डिग्री के बराबर है:

इसकी गैर-विशिष्टता के बावजूद, इस पद्धति का उपयोग अक्सर अन्य विद्युत रासायनिक विधियों की तुलना में पर्यावरण निगरानी प्रणालियों में किया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि प्रदूषण का आकलन करते समय, उदाहरण के लिए, पानी और वायुमंडल, कदम से कदम नहीं, बल्कि औद्योगिक प्रक्रियाओं का आउटपुट (अंतिम) नियंत्रण संभव है। पानी की बेहद कम विद्युत चालकता के कारण, अक्सर संदूषकों की कुल सामग्री का अनुमान लगाने के लिए पर्याप्त होता है, जो कि कंडक्टोमेट्री द्वारा प्रदान किया जाता है। पर्यावरण निगरानी में कंडक्टोमेट्रिक विधियों के उपयोग के विशिष्ट उदाहरण अपशिष्ट जल में डिटर्जेंट, सिंचाई प्रणालियों में सिंथेटिक घटकों की एकाग्रता और पीने के पानी की गुणवत्ता (लवणता) के लिए विश्लेषक हैं। एसओ 2 और एच 2 एसओ 4 जैसे वायु प्रदूषण और वर्षा की निरंतर निगरानी के लिए चालकता विश्लेषक का उपयोग किया जाता है। निम्न के अलावा डायरेक्ट कंडक्टोमेट्रीयह निर्धारित करने के लिए कि कुछ प्रकार के प्रदूषण का उपयोग किया जा सकता है अप्रत्यक्षविधियाँ जो उपरोक्त पदार्थों की सामग्री का बहुत प्रभावी अनुमान प्रदान करती हैं, जो माप से पहले विशेष रूप से चयनित अभिकर्मकों के साथ बातचीत करती हैं और विद्युत चालकता में दर्ज परिवर्तन केवल प्रतिक्रिया में संबंधित उत्पादों की उपस्थिति के कारण होता है। इस प्रकार, बीए (ओएच) 2 या नाओएच के साथ प्रारंभिक प्रतिक्रिया के बाद प्रीमोनिया, साथ ही एचसीएल, एचबीआर और सीओ 2 की उत्प्रेरक कमी के बाद नाइट्रोजन ऑक्साइड निर्धारित करना संभव है। सीओ 2 के निर्धारण के लिए वर्णित सिद्धांत का उपयोग पानी में कार्बनिक पदार्थों के अप्रत्यक्ष निर्धारण के लिए भी किया जा सकता है।

शास्त्रीय कंडक्टोमेट्री के अलावा, एक उच्च आवृत्ति संस्करण भी है ( ऑसिलोमेट्री ), जिसमें संकेतक इलेक्ट्रोड सिस्टम नमूने के संपर्क में नहीं आता है। यह सिद्धांत अक्सर निरंतर कंडक्टोमेट्रिक एनालाइज़र में लागू किया जाता है।

कई शैक्षिक और विशेष प्रकाशनों में विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का भी वर्णन किया गया है।

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परिचय

अध्याय 1. सामान्य अवधारणाएँ। विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का वर्गीकरण

अध्याय 2. विश्लेषण के पोटेंशियोमेट्रिक तरीके (पोटेंशियोमेट्री)

1 विधि का सिद्धांत

3 पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन

अध्याय 3. विश्लेषण की कंडक्टोमेट्रिक विधि

1 विधि का सिद्धांत। बुनियादी अवधारणाओं

2 चालकता का सिद्धांत

3 कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन

अध्याय 4. कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण (कंडक्टोमेट्री)

1 विधि का सार

2 मात्रात्मक ध्रुवीय विश्लेषण

3 पोलरोग्राफी का अनुप्रयोग

अध्याय 5. एम्परोमेट्रिक अनुमापन

अध्याय 6. कूलोमेट्रिक विश्लेषण (कूलोमेट्री)

1 विधि का सिद्धांत

3 कूलोमेट्रिक अनुमापन

निष्कर्ष

ग्रन्थसूची

परिचय

विश्लेषण के इलेक्ट्रोकेमिकल तरीके गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण के तरीकों का एक सेट है जो अध्ययन किए गए माध्यम में या इंटरफेस में होने वाली विद्युत रासायनिक घटनाओं पर आधारित है और संरचना, रासायनिक संरचना या विश्लेषण की एकाग्रता में परिवर्तन से जुड़ा हुआ है।

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों को पांच मुख्य समूहों में विभाजित किया गया है: पोटेंशियोमेट्री, वोल्टामेट्री, कूलोमेट्री, कंडक्टोमेट्री और एम्परोमेट्री।

मात्रात्मक विश्लेषण में इन विधियों का उपयोग इस विद्युत रासायनिक प्रक्रिया में भाग लेने वाले विश्लेषण समाधान में पृथक पदार्थ पर विद्युत रासायनिक प्रक्रिया के दौरान मापा मापदंडों के मूल्यों की निर्भरता पर आधारित है। इन मापदंडों में विद्युत क्षमता में अंतर, बिजली की मात्रा शामिल है। विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं ऐसी प्रक्रियाएं हैं जो एक साथ एक रासायनिक प्रतिक्रिया और एक प्रणाली के विद्युत गुणों में परिवर्तन के साथ होती हैं, जिसे ऐसे मामलों में विद्युत रासायनिक प्रणाली कहा जा सकता है। विश्लेषणात्मक अभ्यास में, एक विद्युत रासायनिक प्रणाली में आमतौर पर एक विद्युत रासायनिक सेल होता है जिसमें एक विद्युत प्रवाहकीय परीक्षण समाधान वाला एक पोत शामिल होता है जिसमें इलेक्ट्रोड विसर्जित होते हैं।

प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष विद्युत रासायनिक विधियों के बीच भेद। प्रत्यक्ष विधियों में, निर्धारित घटक की एकाग्रता पर वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) की निर्भरता का उपयोग किया जाता है। अप्रत्यक्ष तरीकों में, वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) को एक उपयुक्त टाइट्रेंट के साथ विश्लेषण के अनुमापन के अंतिम बिंदु को खोजने के लिए मापा जाता है, अर्थात, टाइट्रेंट की मात्रा पर मापा पैरामीटर की निर्भरता का उपयोग किया जाता है .

अध्याय 1. सामान्य अवधारणाएँ। विद्युत रासायनिक विश्लेषण विधियों का वर्गीकरण

इलेक्ट्रोएनालिटिकल केमिस्ट्री में इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं के आधार पर और समाधानों के माध्यम से बिजली के हस्तांतरण पर विश्लेषण के इलेक्ट्रोकेमिकल तरीके शामिल हैं।

मात्रात्मक विश्लेषण में विद्युत रासायनिक विधियों का उपयोग विश्लेषण किए गए समाधान में विश्लेषण की सामग्री पर विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं (विद्युत क्षमता, वर्तमान, बिजली की मात्रा में अंतर) के मापा मापदंडों के मूल्यों की निर्भरता के उपयोग पर आधारित है। दी गई विद्युत रासायनिक प्रक्रिया में। विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं ऐसी प्रक्रियाएं हैं जो एक साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं और एक प्रणाली के विद्युत गुणों में परिवर्तन के साथ होती हैं, जिसे ऐसे मामलों में विद्युत रासायनिक प्रणाली कहा जा सकता है। विश्लेषणात्मक अभ्यास में, एक विद्युत रासायनिक प्रणाली में आमतौर पर एक विद्युत रासायनिक सेल होता है जिसमें विद्युत प्रवाहकीय विश्लेषण समाधान वाला एक पोत शामिल होता है जिसमें इलेक्ट्रोड विसर्जित होते हैं।

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का वर्गीकरण। प्रणाली में विद्युत ऊर्जा के स्रोत की प्रकृति के आधार पर विद्युत रासायनिक विश्लेषण विधियों को विभिन्न तरीकों से वर्गीकृत किया जाता है। विधियों के दो समूह हैं:

ए) 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 पोटेंशियोमेट्रिक विधियाँ शामिल हैं। ऐसी प्रणाली में इलेक्ट्रोमोटिव बल - ईएमएफ - और इलेक्ट्रोड क्षमता समाधान में विश्लेषण की सामग्री पर निर्भर करती है।

बी) बाहरी (बाहरी) क्षमता को लागू करने के तरीके। इन विधियों में शामिल हैं:

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

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

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

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 तरीकों के बीच भेद।

ए) प्रत्यक्ष तरीके। इलेक्ट्रोकेमिकल पैरामीटर को समाधान की एकाग्रता के ज्ञात कार्य के रूप में मापा जाता है, और समाधान में विश्लेषक की सामग्री संबंधित माप उपकरण के संकेत के अनुसार पाई जाती है।

बी) अप्रत्यक्ष विधियाँ अनुमापन विधियाँ हैं जिनमें सिस्टम के विद्युत मापदंडों के मापन के आधार पर अनुमापन का अंत दर्ज किया जाता है।

इस वर्गीकरण के अनुसार, उदाहरण के लिए, प्रत्यक्ष कंडक्टोमेट्री और कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन के बीच एक अंतर किया जाता है।

अध्याय 2. पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण विधि (पोटेंशियोमेट्री)

1 विधि का सिद्धांत

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

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

एए + बीबीडीडी + ईई

एन इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के साथ, इस प्रतिक्रिया के ईएमएफ ई के लिए नर्नस्ट समीकरण का रूप है:

E꞊E˚- RTnFlnaDda Eea (A) a aBb

जहां, हमेशा की तरह, ई ° प्रतिक्रिया का मानक ईएमएफ है (मानक इलेक्ट्रोड क्षमता में अंतर), आर गैस स्थिर है, टी पूर्ण तापमान है जिस पर प्रतिक्रिया होती है, एफ फैराडे संख्या है; ए (ए), ए (बी), ए (डी) और आई (ई) अभिकर्मकों की गतिविधियां हैं - प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले। समीकरण (10.1) उत्क्रमणीय रूप से कार्यरत गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ के लिए मान्य है।

कमरे के तापमान के लिए, समीकरण (10.1) को इस रूप में दर्शाया जा सकता है:

E꞊E˚- 0.059nlnaDda Eea (A) a aBb

ऐसी परिस्थितियों में जब अभिकर्मकों की गतिविधियाँ उनकी सांद्रता के लगभग बराबर होती हैं, समीकरण (1) समीकरण (3) में बदल जाता है:

E˚- RTnFlncDdc EecAa aBb

जहां सी (ए), सी (बी), सी (ई), सी (डी) अभिकर्मकों की सांद्रता है। कमरे के तापमान के लिए, इस समीकरण को (4) के रूप में दर्शाया जा सकता है:

ई˚- 0.059nlncDdc EecAa aBb

एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में पोटेंशियोमेट्रिक माप के लिए, दो इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है: एक संकेतक इलेक्ट्रोड, जिसकी क्षमता विश्लेषण किए गए समाधान में निर्धारित (संभावित-निर्धारण) पदार्थ की एकाग्रता पर निर्भर करती है, और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड, जिसकी क्षमता स्थिर रहती है विश्लेषण की शर्तों के तहत। इसलिए, समीकरणों (1) - (4) द्वारा निर्धारित ईएमएफ मूल्य की गणना इन दो इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता में अंतर के रूप में की जा सकती है।

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

पहली तरह के इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोड सामग्री के साथ आम तौर पर कटियन-प्रतिवर्ती इलेक्ट्रोड होते हैं। पहली तरह के इलेक्ट्रोड तीन प्रकार के होते हैं।

a) धातु M को उसी धातु के नमक के घोल में डुबोया जाता है। ऐसे इलेक्ट्रोड की सतह पर एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होती है:

एमएन + + ने = एम

पहली तरह के ऐसे इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता (एमएन +) धातु के पिंजरों की गतिविधि पर निर्भर करती है और समीकरणों (5) - (8) द्वारा वर्णित है।

सामान्य तौर पर, किसी भी तापमान के लिए:

E˚ + RTnFln a (Mn +)

कमरे के तापमान के लिए:

ई˚ + 0.059एनएलएन ए (एमएन +)

कम सांद्रता c (Mn +) पर, जब a (Mn +) धातु धनायनों की गतिविधि उनकी सांद्रता के लगभग बराबर होती है:

E˚ + RTnFln c (Mn +)

कमरे के तापमान के लिए:

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

E˚ + 0.059 लॉग ए (Н30 +) = 0.059 लॉग ए (Н3О +) = -0.059рН

चूंकि हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए मानक विभव शून्य माना जाता है ( £° =0), और इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के अनुसार:

एच ++ ई = एच

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

ग) अमलगम इलेक्ट्रोड, जो एक धातु मिश्रण होते हैं जो एक ही धातु के धनायनों वाले घोल में डूबे होते हैं। पहली तरह के ऐसे इलेक्ट्रोड की क्षमता समाधान में (एमएन +) धातु के धनायनों की गतिविधि और अमलगम में आई (एम) धातु की गतिविधि पर निर्भर करती है:

E˚ + RTnFlna (एमएन +) ए (एम)

अमलगम इलेक्ट्रोड अत्यधिक प्रतिवर्ती हैं।

दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड आयन प्रतिवर्ती हैं। दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड निम्न प्रकार के होते हैं।

a) एक धातु, जिसकी सतह उसी धातु के थोड़े घुलनशील नमक से ढकी होती है, एक ऐसे घोल में डूबी होती है जिसमें आयन होते हैं जो इस खराब घुलनशील नमक को बनाते हैं। एक उदाहरण सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड Ag | AgCl, KC1 या कैलोमेल इलेक्ट्रोड Hg | Hg2Cl2, KC1 है।

सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड में एक चांदी का तार होता है जिसे पोटेशियम क्लोराइड के जलीय घोल में थोड़ा पानी में घुलनशील AgCl नमक के साथ लेपित किया जाता है। सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड पर उत्क्रमणीय अभिक्रिया होती है

कैलोमेल इलेक्ट्रोड में पोटेशियम क्लोराइड के जलीय घोल के संपर्क में खराब घुलनशील पारा क्लोराइड (1) Hg2Cl2 - कैलोमेल के पेस्ट के साथ लेपित धात्विक पारा होता है। कैलोमेल इलेक्ट्रोड पर एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होती है:

Cl2 + 2е = 2Hg + 2СГ।

दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता आयनों की गतिविधि पर और एक विपरीत रूप से काम करने वाले इलेक्ट्रोड पर निर्भर करती है जिस पर प्रतिक्रिया होती है:

ने = एम + एक-

नर्नस्ट समीकरण (9) - (12) द्वारा वर्णित है।

सामान्य तौर पर, किसी भी स्वीकार्य तापमान पर टी:

E˚- RTnFln a (An-)

कमरे के तापमान के लिए:

E˚- 0.059nln a (An-)

उन स्थितियों के लिए जिनमें आयनों की गतिविधि उनकी सांद्रता c (A "~) के लगभग बराबर होती है:

E꞊E˚- RTnFln c (An-)

कमरे के तापमान के लिए:

E˚- 0.059nln c (An-)

इसलिए, उदाहरण के लिए, कमरे के तापमान पर सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल इलेक्ट्रोड की क्रमशः वास्तविक क्षमता E1 और E2 को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

E1˚- 0.0591g a (Cl -), ꞊E2˚- 0.0591g a (Cl-)।

दूसरे प्रकार के इलेक्ट्रोड अत्यधिक प्रतिवर्ती और संचालन में स्थिर होते हैं; इसलिए, उन्हें अक्सर संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है जो स्थिर संभावित मूल्य को स्थिर रूप से बनाए रखने में सक्षम होते हैं।

b) दूसरे प्रकार के गैस इलेक्ट्रोड, उदाहरण के लिए, क्लोरीन इलेक्ट्रोड Pt, Cl2 KC1। दूसरे प्रकार के गैस इलेक्ट्रोड का उपयोग मात्रात्मक पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण में शायद ही कभी किया जाता है।

रेडॉक्स इलेक्ट्रोड में एक अक्रिय सामग्री (प्लैटिनम, सोना, टंगस्टन, टाइटेनियम, ग्रेफाइट, आदि) होता है, जिसे ऑक्सीकृत ऑक्स युक्त घोल में डुबोया जाता है और इस पदार्थ के लाल रूप को कम किया जाता है। रेडॉक्स इलेक्ट्रोड दो प्रकार के होते हैं:

ए) इलेक्ट्रोड, जिसकी क्षमता हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि पर निर्भर नहीं करती है, उदाहरण के लिए, पीटी | FeCl3, FeCI2, पीटी | के 3, के 4, आदि;

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

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

ओह + ने = लाल

इस तरह के एक रेडॉक्स इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता किसी दिए गए पदार्थ के ऑक्सीकृत और कम रूपों की गतिविधि पर निर्भर करती है और एक प्रतिवर्ती रूप से काम कर रहे इलेक्ट्रोड के लिए वर्णित है, जो कि नर्नस्ट समीकरणों द्वारा (ऊपर मानी गई क्षमता के साथ सादृश्य द्वारा) स्थितियों पर निर्भर करता है। 13) - (16):

E˚ + RTnFln a (Ox) a (लाल) E˚ + 0.059nlg a (ऑक्स) a (लाल) E˚ + RTnFln c (ऑक्स) c (लाल) ꞊E˚ + 0.059nlg c (ऑक्स) सी (लाल)

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

झिल्ली, या आयन-चयनात्मक, इलेक्ट्रोड एक ठोस या तरल झिल्ली द्वारा सोखे गए कुछ आयनों (धनायनों या आयनों) के लिए प्रतिवर्ती इलेक्ट्रोड होते हैं। ऐसे इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता समाधान में उन आयनों की गतिविधि पर निर्भर करती है जो झिल्ली द्वारा अवशोषित होते हैं। एक ठोस झिल्ली वाले झिल्ली इलेक्ट्रोड में एक बहुत पतली झिल्ली होती है, जिसके दोनों किनारों पर एक ही पता लगाने योग्य आयनों वाले अलग-अलग समाधान होते हैं, लेकिन अलग-अलग सांद्रता के साथ: एक समाधान (मानक) निर्धारित आयनों की सटीक ज्ञात एकाग्रता और एक विश्लेषण समाधान के साथ आयनों की एक अज्ञात एकाग्रता के साथ निर्धारित किया जाना है। दोनों विलयनों में आयनों की अलग-अलग सांद्रता के कारण, झिल्ली के विभिन्न किनारों पर आयनों को अलग-अलग मात्रा में अवशोषित किया जाता है, और झिल्ली के विभिन्न किनारों पर आयनों के सोखने से उत्पन्न होने वाला विद्युत आवेश भी भिन्न होता है। नतीजतन, एक झिल्ली संभावित अंतर उत्पन्न होता है।

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

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पोटेंशियोमेट्रिक माप में, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में दो इलेक्ट्रोड शामिल होते हैं - एक संकेतक इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड। सेल में उत्पन्न ईएमएफ का परिमाण इन दो इलेक्ट्रोडों के बीच संभावित अंतर के बराबर है। चूंकि पोटेंशियोमेट्रिक निर्धारण की शर्तों के तहत संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता स्थिर रहती है, EMF केवल संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता पर निर्भर करता है, अर्थात। समाधान में कुछ आयनों की गतिविधियों (एकाग्रता) से। यह विश्लेषण किए गए घोल में किसी दिए गए पदार्थ की सांद्रता के पोटेंशियोमेट्रिक निर्धारण का आधार है।

किसी घोल 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 में किसी पदार्थ की सांद्रता का निर्धारण आमतौर पर एक अंशांकन ग्राफ की विधि द्वारा या एक मानक जोड़ने की विधि द्वारा किया जाता है।

ए) अंशांकन ग्राफ विधि। विश्लेषण की ज्ञात सामग्री के साथ 5-7 मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार करें। मानक समाधानों में विश्लेषण और आयनिक शक्ति की एकाग्रता विश्लेषण किए गए समाधान की एकाग्रता और आयनिक ताकत से बहुत भिन्न नहीं होनी चाहिए: इन शर्तों के तहत, निर्धारण त्रुटियां कम हो जाती हैं।

उदासीन विद्युत-अपघट्य को लगाने से सभी विलयनों की आयनिक शक्ति स्थिर बनी रहती है। संदर्भ समाधान क्रमिक रूप से इलेक्ट्रोकेमिकल (पोटेंशियोमेट्रिक) सेल में पेश किए जाते हैं। आमतौर पर, यह सेल एक ग्लास बीकर होता है जिसमें संकेतक और संदर्भ इलेक्ट्रोड रखे जाते हैं।

प्रत्येक मानक समाधान के साथ सेल को भरने से पहले इलेक्ट्रोड और कांच को आसुत जल से अच्छी तरह से धोकर मानक समाधान के ईएमएफ को मापें। प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, ईएमएफ-एलजी सी के निर्देशांक में एक अंशांकन ग्राफ प्लॉट किया जाता है, जहां सी संदर्भ समाधान में विश्लेषण की एकाग्रता है। आमतौर पर, ऐसा ग्राफ एक सीधी रेखा होता है। फिर, विश्लेषण किए गए समाधान को इलेक्ट्रोकेमिकल सेल (आसुत जल से सेल धोने के बाद) में पेश किया जाता है और सेल के ईएमएफ को मापा जाता है। अंशांकन ग्राफ के अनुसार, लॉग सी (एक्स) पाया जाता है, जहां सी (एक्स) विश्लेषण किए गए समाधान में विश्लेषक की एकाग्रता है।

बी) मानक जोड़ विधि। एक सांद्रता c (X) के साथ विश्लेषित विलयन का ज्ञात आयतन V (X) इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में पेश किया जाता है और सेल के EMF को मापा जाता है। फिर, एक ज्ञात, पर्याप्त रूप से बड़े, विश्लेषण के एकाग्रता सी (एसटी) के साथ एक मानक समाधान वी (एसटी) की सटीक मापी गई छोटी मात्रा को उसी समाधान में जोड़ा जाता है, और सेल के ईएमएफ को फिर से निर्धारित किया जाता है।

सूत्र (10.17) के अनुसार विश्लेषण किए गए समाधान में विश्लेषक की एकाग्रता सी (एक्स) की गणना करें:

एस (एक्स) = एस (एसटी) वी (एसटी) वी एक्स + वी (एसटी)

कहां △ ई ईएमएफ के दो मापा मूल्यों के बीच का अंतर है, एन इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री का अनुप्रयोग। विधि का उपयोग हाइड्रोजन आयनों (समाधानों का पीएच), 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 चयन और संतुलन क्षमता का सटीक माप महत्वपूर्ण होता है।

समाधान के पीएच का निर्धारण करते समय, इलेक्ट्रोड का उपयोग संकेतक के रूप में किया जाता है, जिसकी क्षमता हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है: कांच, हाइड्रोजन, क्विनहाइड्रोन और कुछ अन्य। सबसे अधिक बार, हाइड्रोजन आयनों के लिए प्रतिवर्ती झिल्ली ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। इस तरह के एक ग्लास इलेक्ट्रोड की क्षमता हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता से निर्धारित होती है; इसलिए, एक संकेतक के रूप में एक ग्लास इलेक्ट्रोड सहित सर्किट के ईएमएफ को समीकरण द्वारा कमरे के तापमान पर वर्णित किया जाता है:

कश्मीर + 0.059рН,

जहां निरंतर K झिल्ली सामग्री, संदर्भ इलेक्ट्रोड की प्रकृति पर निर्भर करता है। ग्लास इलेक्ट्रोड आपको पीएच = 0-10 (अधिक बार पीएच = 2-10 की सीमा में) की सीमा में पीएच निर्धारित करने की अनुमति देता है और ऑपरेशन में उच्च प्रतिवर्तीता और स्थिरता होती है।

क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड, अक्सर अतीत में उपयोग किया जाता है, एक रेडॉक्स इलेक्ट्रोड होता है जिसकी क्षमता हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है। यह एक प्लैटिनम तार है जिसे एसिड सॉल्यूशन (आमतौर पर HC1) में डुबोया जाता है, जो क्विनहाइड्रोन से संतृप्त होता है, जो कि हाइड्रोक्विनोन के साथ क्विनोन का एक इक्विमोलेक्यूलर कंपाउंड C6H402 होता है। C6H4 (OH) 2 (गहरा हरा पाउडर, पानी में थोड़ा घुलनशील)। क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड का योजनाबद्ध पदनाम: पीटी | क्विनहाइड्रोन, HC1.

क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड पर एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया होती है:

C6H402 + 2H + + 2e = C6H4 (OH) 2

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

ई ° -0.059pN।

क्विनहाइड्रॉन इलेक्ट्रोड आपको पीएच = 0-8.5 की सीमा में समाधान के पीएच को मापने की अनुमति देता है। पीएच . पर< 0 хингидрон гидролитически расщепляется: при рН >8.5 हाइड्रोक्विनोन, जो एक कमजोर एसिड है, एक तटस्थकरण प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है। क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड का उपयोग मजबूत ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंटों की उपस्थिति में नहीं किया जाना चाहिए।

झिल्ली आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, आयनोमेट्री में विभिन्न उद्धरणों (Li +, Na +, K + Mg2t, Ca2 +, Cd2 +, Fe2 +, Ni2 +, आदि) और आयनों के निर्धारण के लिए संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है। (F-, Cl-, Br-, I-, S2-, आदि)।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री के लाभों में माप की सादगी और गति शामिल है; माप के लिए छोटे मात्रा में समाधान की आवश्यकता होती है।

3 पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन - एक संकेतक इलेक्ट्रोड से बने गैल्वेनिक सर्किट का उपयोग करके ईएमएफ (अनुमापन के दौरान) को मापकर एक विश्लेषण समाधान में एक विश्लेषण पर खर्च किए गए टाइट्रेंट की मात्रा निर्धारित करने के लिए एक विधि

और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड। पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में विश्लेषण किए जाने वाले घोल का शीर्षक होता है

एक उपयुक्त टाइट्रेंट के साथ, मापा सर्किट के ईएमएफ में तेज बदलाव द्वारा अनुमापन के अंत को ठीक करना - संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता, जो संबंधित आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है और तुल्यता बिंदु पर तेजी से बदलती है।

अनुमापन के दौरान संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता में परिवर्तन को मापें, जो कि जोड़े गए टाइट्रेंट की मात्रा पर निर्भर करता है। प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, एक पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन वक्र प्लॉट किया जाता है और इस वक्र से TE में उपभोग किए गए टाइट्रेंट की मात्रा निर्धारित की जाती है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के लिए ऐसे संकेतकों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है जो TE के पास रंग बदलते हैं। पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन का उपयोग। विधि सार्वभौमिक है, इसका उपयोग सभी प्रकार के अनुमापनों में अनुमापन के अंत को इंगित करने के लिए किया जा सकता है: एसिड-बेस, रेडॉक्स, कॉम्प्लेक्सिमेट्रिक, वर्षा, जब गैर-जलीय मीडिया में अनुमापन। ग्लास, पारा, आयन-चयनात्मक, प्लैटिनम, सिल्वर इलेक्ट्रोड का उपयोग संकेतक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है, और कैलोमेल, सिल्वर क्लोराइड और ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है।

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

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

कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण के संस्थापक को जर्मन भौतिक विज्ञानी और भौतिक रसायनज्ञ F.W.G माना जाता है। कोहलराउश (1840-1910), जिन्होंने 1885 में पहली बार मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधानों की विद्युत चालकता और उनकी एकाग्रता के बीच संबंध स्थापित करने वाला एक समीकरण प्रस्तावित किया था। वी

40 के दशक के मध्य में। XX सदी उच्च आवृत्ति वाले कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन की एक विधि विकसित की गई थी। 60 के दशक की शुरुआत से। XX सदी तरल क्रोमैटोग्राफी में कंडक्टोमेट्रिक डिटेक्टरों का उपयोग करना शुरू किया।

1 विधि का सिद्धांत। बुनियादी अवधारणाओं

कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण (कंडक्टोमेट्री) इलेक्ट्रोलाइट समाधानों की विद्युत चालकता (विद्युत चालकता) और उनकी एकाग्रता के बीच संबंधों के उपयोग पर आधारित है।

इलेक्ट्रोलाइट समाधानों की विद्युत चालकता - दूसरे प्रकार के कंडक्टर - को एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में उनके विद्युत प्रतिरोध को मापने के आधार पर आंका जाता है, जो एक कांच का बर्तन (कांच) होता है जिसमें दो इलेक्ट्रोड मिलाए जाते हैं, जिसके बीच में परीक्षण किया गया इलेक्ट्रोलाइट समाधान होता है स्थित है। सेल के माध्यम से एक वैकल्पिक विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है। इलेक्ट्रोड अक्सर धातु प्लैटिनम से बने होते हैं, जो प्लैटिनम यौगिकों (प्लैटिनाइज्ड प्लैटिनम इलेक्ट्रोड) के समाधान से विद्युत रासायनिक बयान द्वारा इलेक्ट्रोड की सतह को बढ़ाने के लिए स्पंजी प्लैटिनम की एक परत के साथ लेपित होते हैं।

इलेक्ट्रोलिसिस और ध्रुवीकरण की प्रक्रियाओं से जुड़ी जटिलताओं से बचने के लिए, एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में कंडक्टोमेट्रिक माप किए जाते हैं। इलेक्ट्रोड के बीच इलेक्ट्रोलाइट समाधान की परत का विद्युत प्रतिरोध आर, साथ ही पहली तरह के कंडक्टरों का विद्युत प्रतिरोध, इस परत की लंबाई (मोटाई) एल के सीधे आनुपातिक है और क्षेत्र एस के व्युत्क्रमानुपाती होता है इलेक्ट्रोड सतह:

आर = एलएस एलकेएस

जहाँ आनुपातिकता गुणांक p को विद्युत प्रतिरोधकता कहा जाता है, और k = 1 / p का व्युत्क्रम विद्युत चालकता (विद्युत चालकता) है। चूंकि विद्युत प्रतिरोध R को ओम में मापा जाता है, और इलेक्ट्रोलाइट समाधान परत की मोटाई l सेमी में होती है, और इलेक्ट्रोड का सतह क्षेत्र S cm2 में होता है, विशिष्ट विद्युत चालकता k को ओम -1 इकाइयों में मापा जाता है। सेमी-1, या, चूंकि ओम-1 सीमेंस (सेमी) है, तो - सेमी . की इकाइयों में सेमी-1.

भौतिक अर्थ के अनुसार, विद्युत चालकता एक इलेक्ट्रोलाइट परत की विद्युत चालकता है जो एक घन के किनारों के बीच 1 सेमी की लंबाई के साथ स्थित होती है, संख्यात्मक रूप से एक क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ इलेक्ट्रोलाइट समाधान की एक परत से गुजरने वाली धारा के बराबर होती है। 1 सेमी2 1 वी / सेमी की लागू विद्युत क्षमता के ढाल पर।

विशिष्ट चालकता इलेक्ट्रोलाइट और विलायक की प्रकृति, समाधान की एकाग्रता और तापमान पर निर्भर करती है।

इलेक्ट्रोलाइट समाधान की एकाग्रता में वृद्धि के साथ, इसकी विशिष्ट विद्युत चालकता पहले बढ़ जाती है, फिर अधिकतम से गुजरती है, जिसके बाद यह घट जाती है। विद्युत चालकता में परिवर्तन की यह प्रकृति निम्नलिखित कारणों से होती है। प्रारंभ में, इलेक्ट्रोलाइट की एकाग्रता में वृद्धि के साथ, आयनों की संख्या - वर्तमान-वाहक कण - मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स दोनों के लिए बढ़ जाती है। इसलिए, विलयन की चालकता (इससे गुजरने वाली विद्युत धारा) बढ़ जाती है। फिर, जैसे-जैसे घोल की सांद्रता बढ़ती है, इसकी चिपचिपाहट (आयन गति की गति को कम करना) और आयनों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन में वृद्धि होती है, जो विद्युत प्रवाह में वृद्धि को रोकता है और पर्याप्त रूप से उच्च सांद्रता में, इसकी कमी में योगदान देता है।

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में, एकाग्रता में वृद्धि के साथ, इलेक्ट्रोलाइट अणुओं के पृथक्करण की डिग्री कम हो जाती है, जिससे आयनों की संख्या में कमी आती है - वर्तमान-संचालन कण - और विद्युत चालकता में कमी। उच्च सांद्रता में मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में, आयनिक सहयोगियों (आयनिक जुड़वाँ, टीज़, आदि) का निर्माण संभव है, जो विद्युत चालकता में गिरावट का भी पक्षधर है।

इलेक्ट्रोलाइट समाधानों की विशिष्ट विद्युत चालकता समाधानों की चिपचिपाहट में कमी के कारण बढ़ते तापमान के साथ बढ़ जाती है, जिससे आयनों की गति में वृद्धि होती है, और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए - उनके आयनीकरण की डिग्री में भी वृद्धि होती है ( आयनों में पृथक्करण)। इसलिए, मात्रात्मक कंडक्टोमेट्रिक माप एक स्थिर तापमान पर किया जाना चाहिए, कंडक्टोमेट्रिक सेल को थर्मोस्टेट करना।

विशिष्ट विद्युत चालकता के अलावा, कंडक्टोमेट्री समतुल्य विद्युत चालकता X और दाढ़ विद्युत चालकता p का उपयोग करती है। भौतिक अर्थ के अनुसार, समतुल्य विद्युत चालकता X एक समान इलेक्ट्रोड के बीच स्थित इलेक्ट्रोलाइट समाधान की 1 सेमी मोटी परत की विद्युत चालकता है, जिसमें उनके बीच संलग्न इलेक्ट्रोलाइट समाधान की मात्रा में 1 g-eq विलेय होता है। इस मामले में, समतुल्य के दाढ़ द्रव्यमान को एक इकाई आवेश संख्या ("चार्ज") के साथ समान कणों का दाढ़ द्रव्यमान माना जाता है, उदाहरण के लिए,

एच +, बीआर -, 12Ca2 +, 13Fe3 +, आदि।

इलेक्ट्रोलाइट समाधान की घटती सांद्रता के साथ समतुल्य विद्युत चालकता बढ़ जाती है। समाधान के अनंत तनुकरण के साथ समतुल्य चालकता का अधिकतम मान प्राप्त किया जाता है। विशिष्ट चालकता की तरह समतुल्य विद्युत चालकता, बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। समतुल्य विद्युत चालकता X विशिष्ट विद्युत चालकता से अनुपात (20) से संबंधित है:

= 1000 kc

प्रत्यक्ष कंडक्टोमेट्री में, एक विश्लेषण किए गए समाधान में किसी पदार्थ की एकाग्रता इस समाधान की विशिष्ट चालकता के माप के परिणामों से निर्धारित होती है। माप डेटा को संसाधित करते समय, दो विधियों का उपयोग किया जाता है: गणना विधि और अंशांकन ग्राफ़ की विधि।

गणना विधि। समीकरण (10.20) के अनुसार, घोल में इलेक्ट्रोलाइट के समतुल्य c की मोलर सांद्रता की गणना की जा सकती है यदि विशिष्ट विद्युत चालकता k और समतुल्य विद्युत चालकता ज्ञात हो

: सी = 1000 के

विशिष्ट विद्युत चालकता प्रयोगात्मक रूप से थर्मोस्टैटेड कंडक्टोमेट्रिक सेल के विद्युत प्रतिरोध को मापने के आधार पर निर्धारित की जाती है।

समाधान की समतुल्य चालकता λ धनायन की गतिशीलता के योग के बराबर है λ+ और आयनों X λ -:

λ = λ + + λ-

यदि धनायन और आयनों की गतिशीलता ज्ञात है, तो एकाग्रता की गणना सूत्र (24) का उपयोग करके की जा सकती है:

सी = 1000 केλ + + -

यह सीधे कंडक्टोमेट्री (कैल्शियम सल्फेट्स, बेरियम; सिल्वर हैलाइड्स, आदि) की विधि द्वारा इसके संतृप्त घोल में खराब घुलनशील इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता का निर्धारण करते समय किया जाता है। अंशांकन ग्राफ विधि। मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार की जाती है, जिनमें से प्रत्येक में विश्लेषण की एक सटीक ज्ञात एकाग्रता होती है, उनकी विद्युत चालकता को थर्मोस्टेटिक रूप से नियंत्रित कंडक्टोमेट्रिक सेल में एक स्थिर तापमान पर मापा जाता है। प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, एक अंशांकन ग्राफ प्लॉट किया जाता है, जो एब्सिस्सा अक्ष के साथ मानक समाधानों की एकाग्रता और ऑर्डिनेट अक्ष के साथ विशिष्ट विद्युत चालकता के मूल्यों की साजिश रचता है। समीकरण (24) के अनुसार, एकाग्रता परिवर्तन की अपेक्षाकृत छोटी सीमा में प्लॉट किया जाता है, आमतौर पर एक सीधी रेखा होती है।

एकाग्रता परिवर्तनों की एक विस्तृत श्रृंखला में, जब समीकरण (24) में शामिल धनायन और आयनों की गतिशीलता काफी बदल सकती है, रैखिक निर्भरता से विचलन देखा जाता है।

फिर, कड़ाई से उन्हीं परिस्थितियों में, अज्ञात सांद्रता c (X) के साथ विश्लेषण किए गए घोल में निर्धारित इलेक्ट्रोलाइट की विद्युत चालकता k (X) को मापा जाता है और ग्राफ से वांछित मान c (X) पाया जाता है।

इस प्रकार, उदाहरण के लिए, बेराइट पानी में बेरियम की सामग्री निर्धारित की जाती है - बेरियम हाइड्रॉक्साइड का एक संतृप्त घोल।

डायरेक्ट कंडक्टोमेट्री का अनुप्रयोग। प्रत्यक्ष कंडक्टोमेट्री विधि सादगी और उच्च संवेदनशीलता की विशेषता है। हालाँकि, विधि बहुत चयनात्मक नहीं है।

प्रत्यक्ष कंडक्टोमेट्री विश्लेषण में सीमित उपयोग की है। इसका उपयोग खराब घुलनशील इलेक्ट्रोलाइट्स की घुलनशीलता को निर्धारित करने के लिए, आसुत जल और तरल खाद्य उत्पादों (दूध, पेय, आदि) की गुणवत्ता को नियंत्रित करने के लिए, खनिज, समुद्र, नदी के पानी और कुछ अन्य मामलों में कुल नमक सामग्री को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। .

3 कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन

कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन में, विश्लेषण किए गए समाधान की विद्युत चालकता में परिवर्तन द्वारा अनुमापन के पाठ्यक्रम की निगरानी की जाती है, जो दो निष्क्रिय इलेक्ट्रोड (आमतौर पर प्लेटिनाइज्ड प्लैटिनम) के बीच कंडक्टोमेट्रिक सेल में होता है। प्राप्त आंकड़ों के अनुसार, एक कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन वक्र को प्लॉट किया जाता है, जो अतिरिक्त टाइट्रेंट की मात्रा पर अनुमापन समाधान की विद्युत चालकता की निर्भरता को दर्शाता है। अनुमापन का समापन बिंदु अक्सर TE के पास रंग बदलने वाले संकेतकों की आवश्यकता के बिना, इसके ढलान के क्षेत्र में अनुमापन वक्र के वर्गों को एक्सट्रपलेशन करके पाया जाता है।

कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन में, विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है: एसिड-बेस, रेडॉक्स, वर्षा, जटिल प्रक्रियाएं। कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन का अनुप्रयोग। कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन विधि के कई फायदे हैं। अनुमापन बादल, रंगीन, अपारदर्शी मीडिया में किया जा सकता है। विधि की संवेदनशीलता काफी अधिक है - ~ 10 ~ * mol / l तक; निर्धारण त्रुटि 0.1 से 2% तक है। विश्लेषण स्वचालित किया जा सकता है। इस पद्धति के नुकसान में कम चयनात्मकता शामिल है। उच्च आवृत्ति (रेडियो-आवृत्ति) कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन की अवधारणा। अनुमापन की प्रगति की निगरानी एक संशोधित अल्टरनेटिंग-करंट कंडक्टोमेट्रिक तकनीक का उपयोग करके की जाती है, जिसमें अल्टरनेटिंग करंट की आवृत्ति प्रति सेकंड एक मिलियन दोलनों के क्रम तक पहुँच सकती है। आमतौर पर, इलेक्ट्रोड को अनुमापन के लिए पोत के बाहर (कंडक्टोमेट्रिक सेल) पर रखा (लागू) किया जाता है, ताकि वे अनुमापन के समाधान के संपर्क में न आएं।

माप परिणामों के आधार पर, एक कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन वक्र तैयार किया जाता है। अनुमापन का समापन बिंदु अनुमापन वक्र के वर्गों को इसके ढलान की सीमा में एक्सट्रपलेशन करके पाया जाता है।

अध्याय 4. कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण (कंडक्टोमेट्री)

4.1 विधि का सार

पोलरोग्राफिक विश्लेषण (पोलरोग्राफी) एक इलेक्ट्रोकेमिकल (इस मामले में, पोलरोग्राफिक) सेल के विद्युत मापदंडों के बीच निम्नलिखित संबंधों के उपयोग पर आधारित है, जिसमें एक बाहरी क्षमता लागू होती है, और इसमें निहित विश्लेषण समाधान के गुण होते हैं।

ए) गुणात्मक ध्रुवीय विश्लेषण माइक्रोइलेक्ट्रोड पर लागू बाहरी विद्युत क्षमता के मूल्य के बीच संबंध का उपयोग करता है, जिस पर इन शर्तों के तहत माइक्रोइलेक्ट्रोड पर विश्लेषण की कमी (या ऑक्सीकरण) देखी जाती है, और कम करने (या ऑक्सीकरण) की प्रकृति पदार्थ।

बी) मात्रात्मक ध्रुवीय विश्लेषण में, विसरण विद्युत प्रवाह के परिमाण और विश्लेषण किए गए समाधान में निर्धारित (कम करने या ऑक्सीकरण) पदार्थ की एकाग्रता के बीच संबंध का उपयोग किया जाता है। विद्युत पैरामीटर - लागू विद्युत क्षमता का परिमाण और प्रसार वर्तमान का परिमाण - प्राप्त ध्रुवीकरण, या वोल्ट-एम्पीयर, वक्रों का विश्लेषण करके निर्धारित किया जाता है, जो कि परिमाण पर ध्रुवीय सेल में विद्युत प्रवाह की निर्भरता को ग्राफिक रूप से दर्शाता है। माइक्रोइलेक्ट्रोड की अनुप्रयुक्त क्षमता। इसलिए, पोलरोग्राफी को कभी-कभी प्रत्यक्ष वोल्टामेट्री कहा जाता है।

ड्रिपिंग (ड्रिप) पारा इलेक्ट्रोड के उपयोग के साथ विश्लेषण की शास्त्रीय ध्रुवीय पद्धति को 1922 में चेक वैज्ञानिक जारोस्लाव हेयरोव्स्की (1890-1967) द्वारा विकसित और प्रस्तावित किया गया था, हालांकि टपकता पारा इलेक्ट्रोड का उपयोग चेक भौतिक विज्ञानी बी। कुचेरा द्वारा किया गया था। 1903 में वापस। Ya. Geyrovsky और M. Shikata ने पहला पोलरोग्राफ डिज़ाइन किया, जिससे ध्रुवीकरण घटता को स्वचालित रूप से पंजीकृत करना संभव हो गया। बाद में, ध्रुवीय पद्धति के विभिन्न संशोधनों को विकसित किया गया।

औसत प्रसार वर्तमान आईडी का मूल्य इल्कोविच समीकरण (25) द्वारा निर्धारित किया जाता है:

जहाँ K आनुपातिकता का गुणांक है, c ध्रुवीय रूप से सक्रिय विध्रुवण पदार्थ की सांद्रता (mmol / l) है; iD को माइक्रोएम्पियर में सीमित धारा और अवशिष्ट धारा के बीच के अंतर के रूप में मापा जाता है।

इल्कोविच समीकरण में आनुपातिकता गुणांक K कई मापदंडों पर निर्भर करता है और बराबर है

के = 607nD12m23τ16

जहां n इलेक्ट्रोड रेडॉक्स प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या है; डी कम करने वाले पदार्थ (सेमी 2 / एस) का प्रसार गुणांक है; मीटर प्रति सेकंड (मिलीग्राम) केशिका से बहने वाले पारे का द्रव्यमान है; टी अर्ध-लहर क्षमता (आमतौर पर यह 3-5 एस) पर पारा की एक बूंद के गठन (सेकंड में) का समय है।

चूंकि प्रसार गुणांक डी तापमान पर निर्भर करता है, इल्कोविच समीकरण में आनुपातिकता गुणांक के भी तापमान में बदलाव के साथ बदलता है। 20-50 डिग्री सेल्सियस की तापमान सीमा में जलीय घोल के लिए, ध्रुवीय रूप से सक्रिय विध्रुवण पदार्थों का प्रसार गुणांक तापमान में एक डिग्री की वृद्धि के साथ लगभग 3% बढ़ जाता है, जिससे औसत प्रसार वर्तमान iD में ~ 1 की वृद्धि होती है। -2%। इसलिए, पोलरोग्राफी एक स्थिर तापमान पर की जाती है, पोलरोग्राफिक सेल को थर्मोस्टेट करते हुए, आमतौर पर 25 ± 0.5 डिग्री सेल्सियस पर।

पारा का द्रव्यमान, मी, और गिरने का समय, मी, ड्रॉपिंग पारा इलेक्ट्रोड की विशेषताओं और केशिका में पारा के स्तंभ की ऊंचाई और केशिका से जुड़े जलाशय में निर्भर करता है। ड्रॉपिंग पारा माइक्रोइलेक्ट्रोड की कांच केशिका में आमतौर पर 3-7 मिमी का बाहरी व्यास, 0.03 से 0.05 मिमी का आंतरिक व्यास और 6-15 सेमी की लंबाई होती है। केशिका के निचले सिरे से पारा स्तंभ की ऊंचाई जलाशय में पारा सतह के ऊपरी स्तर तक 40-80 सेमी है; विश्लेषण किए गए ध्रुवीय समाधान में एक उदासीन इलेक्ट्रोलाइट की सामग्री विश्लेषक-विध्रुवणकर्ता की सामग्री से लगभग 100 गुना अधिक होनी चाहिए, और पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट के आयनों को ध्रुवीय रूप से सक्रिय पदार्थ के निर्वहन से पहले ध्रुवीकरण की शर्तों के तहत छुट्टी नहीं दी जानी चाहिए। .

एक विलायक के रूप में पानी, जल-कार्बनिक मिश्रण (पानी - इथेनॉल, पानी - एसीटोन, पानी - डाइमिथाइलफोर्माइड, आदि) और गैर-जलीय मीडिया (इथेनॉल, एसीटोन, डाइमिथाइलफोर्माइड, डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड, आदि) का उपयोग करके पोलरोग्राफी की जाती है।

पोलरोग्राफी की शुरुआत से पहले, एक अक्रिय गैस धारा (नाइट्रोजन, आर्गन, आदि) को भंग ऑक्सीजन को हटाने के लिए विश्लेषण समाधान के माध्यम से पारित किया जाता है, जो योजना के अनुसार कमी के कारण एक ध्रुवीय तरंग भी देता है:

2H + + 2e = H202

H2O2 + 2H + + 2e = 2H20

कभी-कभी - क्षारीय समाधानों के मामले में - अक्रिय गैस के प्रवाह को पारित करने के बजाय, एक सक्रिय कम करने वाले एजेंट, सोडियम सल्फाइट, मेटोल की एक छोटी मात्रा को विश्लेषण समाधान में जोड़ा जाता है, जो इसके साथ प्रतिक्रिया करते हुए भंग ऑक्सीजन को बांधता है।

4.2 मात्रात्मक ध्रुवीय विश्लेषण

ऊपर से, यह निम्नानुसार है कि मात्रात्मक ध्रुवीय विश्लेषण एक ध्रुवीय समाधान में निर्धारित ध्रुवीय रूप से सक्रिय विध्रुवण पदार्थ की एकाग्रता के एक समारोह के रूप में प्रसार वर्तमान आईडी को मापने पर आधारित है।

प्राप्त पोलरोग्राम का विश्लेषण करते समय, विश्लेषण की एकाग्रता एक अंशांकन ग्राफ, मानक परिवर्धन और मानक समाधान के तरीकों से पाई जाती है।

ए) अंशांकन ग्राफ विधि का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है। इस पद्धति से, मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार की जाती है, जिनमें से प्रत्येक में विश्लेषण से एक सटीक ज्ञात एकाग्रता होती है।

प्रत्येक विलयन की पोलरोग्राफी की जाती है (इसके माध्यम से एक अक्रिय गैस की धारा को प्रवाहित करने के बाद) समान परिस्थितियों में, पोलरोग्राम प्राप्त होते हैं और E12 (सभी समाधानों के लिए समान) और प्रसार वर्तमान iD (सभी समाधानों के लिए अलग-अलग) के मान प्राप्त होते हैं। ) पाए जाते हैं। प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, आईडी-सी निर्देशांक में एक अंशांकन ग्राफ प्लॉट किया जाता है, जो आमतौर पर इल्कोविच समीकरण के अनुसार एक सीधी रेखा होती है।

फिर विश्लेषण किए गए समाधान की एक अज्ञात एकाग्रता सी (एक्स) के साथ विश्लेषण किया जाता है, एक पोलरोग्राम प्राप्त होता है, प्रसार वर्तमान आईडी (एक्स) का मूल्य मापा जाता है, और एकाग्रता सी (एक्स) से पाया जाता है अंशांकन ग्राफ।

बी) मानक जोड़ विधि। विश्लेषण किए गए विलयन का एक अज्ञात सांद्रण c (X) के साथ विश्लेषित विलयन का पोलरोग्राम प्राप्त किया जाता है और विसरण धारा का मान ज्ञात किया जाता है, अर्थात्। पोलरोग्राम की ऊँचाई h। फिर विश्लेषण की एक सटीक ज्ञात मात्रा को विश्लेषण किए गए समाधान में जोड़ा जाता है, जिससे इसकी एकाग्रता बढ़ जाती है

मान c (st), पोलरोग्राफी फिर से की जाती है और विसरण धारा का एक नया मान पाया जाता है - पोलरोग्राम h + की ऊँचाई △ एच।

इल्कोविच समीकरण (25) के अनुसार, कोई लिख सकता है:

एच = केसी (एक्स), △ एच = के सी (सेंट),

कहां

एच △ एच = सी (एक्स) सी (एसटी) और सी (एक्स) = एच △ एचसी (एसटी)

ग) मानक समाधान की विधि। समान शर्तों के तहत, दो समाधानों की पोलरोग्राफी की जाती है: एक अज्ञात एकाग्रता सी (एक्स) के साथ एक विश्लेषणात्मक समाधान और एक सटीक ज्ञात एकाग्रता सी (एसटी) के साथ एक मानक समाधान। प्राप्त पोलरोग्राम पर, ध्रुवीय तरंगों की ऊँचाई h (X) और h (st) क्रमशः सांद्रता c (X) और c (st) पर विसरण धारा के अनुरूप पाई जाती है। इल्कोविच समीकरण (25) के अनुसार, हमारे पास है:

(एक्स) = केसी (एक्स), एच (एसटी) = केसी (एसटी),

मानक घोल तैयार करें ताकि उसकी सांद्रता निर्धारित किए जाने वाले घोल की सांद्रता के जितना करीब हो सके। इस शर्त के तहत, निर्धारण त्रुटि कम से कम है।

3 पोलरोग्राफी का अनुप्रयोग

विधि का अनुप्रयोग। पोलरोग्राफी का उपयोग अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों की थोड़ी मात्रा का पता लगाने के लिए किया जाता है। हजारों मात्रात्मक ध्रुवीय विश्लेषण तकनीकों को विकसित किया गया है। लगभग सभी धातु धनायनों, कई आयनों (ब्रोमेट, आयोडेट, नाइट्रेट, परमैंगनेट आयन), विभिन्न वर्गों के कार्बनिक यौगिकों, जिसमें डायज़ो समूह, कार्बोनिल, पेरोक्साइड, एपॉक्सी समूह, डबल कार्बन-कार्बन बांड शामिल हैं, के ध्रुवीय निर्धारण के लिए तरीके प्रस्तावित किए गए हैं। , और कार्बन-हैलोजन, नाइट्रोजन-ऑक्सीजन, सल्फर-सल्फर को बंधता है।

विधि फार्माकोपियल है, इसका उपयोग सैलिसिलिक एसिड, नॉरसल्फाज़ोल, विटामिन बी 1 एल्कलॉइड, फोलिक एसिड, पाउडर और गोलियों में केलिन, निकोटीनैमाइड, पाइरिडोक्सिन हाइड्रोक्लोराइड, आर्सेनिक की तैयारी, कार्डियक ग्लाइकोसाइड, साथ ही ऑक्सीजन और दवा की तैयारी में विभिन्न अशुद्धियों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

विधि में उच्च संवेदनशीलता है (10`` 5-10T6 mol / l तक); चयनात्मकता; परिणामों की अपेक्षाकृत अच्छी प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता (~ 2% तक); अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला; आपको अलग किए बिना पदार्थों के मिश्रण का विश्लेषण करने की अनुमति देता है उन्हें, रंगीन समाधान, समाधानों की छोटी मात्रा (पोलरोग्राफिक कोशिकाओं की मात्रा 1 मिली जितनी कम हो सकती है); समाधान की एक धारा में विश्लेषण करें; विश्लेषण को स्वचालित करें।

विधि के नुकसान में पारा की विषाक्तता, ऑक्सीकरण पदार्थों की उपस्थिति में इसकी आसान ऑक्सीकरण क्षमता और उपयोग किए गए उपकरणों की सापेक्ष जटिलता शामिल है।

पोलरोग्राफिक विधि के अन्य रूप। ऊपर वर्णित शास्त्रीय पोलरोग्राफी के अलावा, एक टपकता हुआ पारा माइक्रोइलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए एक विद्युत क्षमता के साथ एक निरंतर विद्युत प्रवाह में उस पर समान रूप से बढ़ रहा है, पोलरोग्राफिक विधि के अन्य संस्करण विकसित किए गए हैं - व्युत्पन्न, अंतर, पल्स, ऑसिलोग्राफिक पोलरोग्राफी; बारी-बारी से वर्तमान पोलरोग्राफी - विभिन्न संस्करणों में भी।

अध्याय 5. एम्परोमेट्रिक शीर्षक

विधि का सार। एम्परोमेट्रिक अनुमापन (पोटेंशियोस्टेटिक ध्रुवीकरण अनुमापन) एक प्रकार की वोल्टमैट्रिक विधि (पोलरोग्राफी के साथ) है। यह एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के इलेक्ट्रोड के बीच वर्तमान की मात्रा को मापने पर आधारित है, जिसमें एक निश्चित वोल्टेज लगाया जाता है, जो कि टाइट्रेंट की मात्रा के एक समारोह के रूप में लागू होता है। इल्कोविच समीकरण (25) के अनुसार:

पोलरोग्राफिक सेल में प्रसार वर्तमान iD जितना अधिक होगा, पोलरोग्राफिक रूप से सक्रिय पदार्थ की सांद्रता c उतनी ही अधिक होगी। यदि, जब ध्रुवीय कोशिका में विश्लेषित अनुमापन विलयन में टाइट्रेंट मिलाया जाता है, तो ऐसे पदार्थ की सांद्रता घटती या बढ़ती है, तो विसरण धारा भी घटती या बढ़ती है। तुल्यता बिंदु विसरण धारा में कमी या वृद्धि में तेज परिवर्तन द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो अनुमापांक के साथ अनुमापित पदार्थ की प्रतिक्रिया के अंत से मेल खाती है।

एक ध्रुवीकरण योग्य इलेक्ट्रोड के साथ एम्परोमेट्रिक अनुमापन के बीच एक अंतर किया जाता है, जिसे सीमा वर्तमान अनुमापन, पोलरोग्राफिक या पोलरिमेट्रिक अनुमापन, और दो समान ध्रुवीकरण योग्य इलेक्ट्रोड के साथ एम्परोमेट्रिक अनुमापन, या अनुमापन "जब तक कि वर्तमान पूरी तरह से काट दिया जाता है", बायमपेरोमेट्रिक अनुमापन।

एक ध्रुवीकरण योग्य इलेक्ट्रोड के साथ एम्परोमेट्रिक अनुमापन। यह एक पोलरोग्राफिक सेल में करंट को मापने पर आधारित है, जो माइक्रोइलेक्ट्रोड पर एक स्थिर बाहरी क्षमता पर जोड़े गए टाइट्रेंट की मात्रा पर निर्भर करता है, जो टाइट्रेड पदार्थ एक्स या टाइट्रेंट टी के करंट-वोल्टेज कर्व पर हाफ-वेव पोटेंशिअल से थोड़ा अधिक है। आमतौर पर, चयनित बाहरी क्षमता एक्स या टी पोलरोग्राम पर सीमित धारा के क्षेत्र से मेल खाती है। अनुमापन एक समायोज्य वोल्टेज के साथ एक निरंतर वर्तमान स्रोत से युक्त एक स्थापना पर किया जाता है, जिसमें एक गैल्वेनोमीटर और एक पोलरोग्राफिक अनुमापन सेल श्रृंखला में जुड़े होते हैं . सेल का कार्यशील (संकेतक) इलेक्ट्रोड एक ड्रॉपिंग पारा इलेक्ट्रोड, एक स्थिर या घूर्णन प्लेटिनम या ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड हो सकता है। ठोस इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, अनुमापन के दौरान समाधान की हलचल की आवश्यकता होती है। क्लोरीन-चांदी या कैलोमेल इलेक्ट्रोड का उपयोग संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है। पृष्ठभूमि, स्थितियों के आधार पर, एक निश्चित क्षमता (HN03, H2SO4, NH4NO3, आदि) पर विभिन्न ध्रुवीय रूप से निष्क्रिय इलेक्ट्रोलाइट्स है।

सबसे पहले, एक्स और टी के लिए वर्तमान-वोल्टेज वक्र (पोलरोग्राम) उन्हीं परिस्थितियों में प्राप्त किए जाते हैं जिनमें एम्परोमेट्रिक अनुमापन किया जाना चाहिए। इन वक्रों के विचार के आधार पर, संभावित के मूल्य का चयन किया जाता है जिस पर ध्रुवीय रूप से सक्रिय एक्स या टी के सीमित प्रवाह का मूल्य पहुंच जाता है। पूरी अनुमापन प्रक्रिया के दौरान क्षमता का चयनित मूल्य स्थिर रखा जाता है।

एम्परोमेट्रिक अनुमापन के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला टाइट्रेंट टी एकाग्रता एक्स एकाग्रता के बारे में 10 गुना होना चाहिए; अनुमापन के दौरान घोल को पतला करने के लिए व्यावहारिक रूप से सही करने की कोई आवश्यकता नहीं है। बाकी के लिए, उन सभी शर्तों को पूरा किया जाता है जो पोलरोग्राम प्राप्त करने के लिए आवश्यक हैं। थर्मोस्टेटिंग की आवश्यकताएं प्रत्यक्ष पोलरोग्राफी की तुलना में कम कठोर होती हैं, क्योंकि अनुमापन का अंत प्रसार धारा के निरपेक्ष मूल्य से नहीं, बल्कि इसके मूल्य में तेज बदलाव से निर्धारित होता है।

X युक्त एक विश्लेषित विलयन को एक पोलरोग्राफिक सेल में पेश किया जाता है, और टाइट्रेंट T को छोटे भागों में जोड़ा जाता है, जिससे हर बार करंट का मापन होता है। धारा i का परिमाण ध्रुवीय रूप से सक्रिय पदार्थ की सांद्रता पर निर्भर करता है। तुल्यता के बिंदु पर, i का मान तेजी से बदलता है।

अनुमापन वक्रों को एम्परोमेट्रिक अनुमापन के परिणामों से प्लॉट किया जाता है। एम्परोमेट्रिक अनुमापन वक्र वर्तमान मूल्य में परिवर्तन का एक ग्राफिकल प्रतिनिधित्व है / बनाम टाइट्रेंट के वॉल्यूम वी में जोड़ा गया है। अनुमापन वक्र को निर्देशांक वर्तमान i - जोड़े गए टाइट्रेंट T (या अनुमापन की डिग्री) का आयतन V में प्लॉट किया जाता है।

अनुमापन पदार्थ X और अनुमापन T की प्रकृति के आधार पर, एम्परोमेट्रिक अनुमापन वक्र विभिन्न प्रकार के हो सकते हैं।

Biamperometric अनुमापन एक पोटेंशियोमीटर के साथ एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत से युक्त स्थापना पर समाधान के जोरदार सरगर्मी के साथ किया जाता है, जिसमें से एक संवेदनशील माइक्रोमीटर के माध्यम से एक समायोज्य संभावित अंतर (0.05-0.25 V) को विद्युत रासायनिक सेल के इलेक्ट्रोड को खिलाया जाता है। अनुमापन से पहले, अनुमापन समाधान को बाद में जोड़ा जाता है, और टाइट्रेंट को भागों में तब तक जोड़ा जाता है जब तक कि एक तेज समाप्ति या धारा की उपस्थिति नहीं हो जाती है, जिसे माइक्रोमीटर के पढ़ने से आंका जाता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में उपयोग किए जाने वाले प्लैटिनम इलेक्ट्रोड को फेरिक क्लोराइड एडिटिव्स युक्त केंद्रित नाइट्रिक एसिड में ~ 30 मिनट के लिए डुबो कर समय-समय पर साफ किया जाता है, इसके बाद इलेक्ट्रोड को पानी से धोया जाता है।

Biamperometric अनुमापन - भेषज विधि; आयोडोमेट्री, नाइट्रिटोमेट्री, एक्वामेट्री और गैर-जलीय मीडिया में अनुमापन में उपयोग किया जाता है।

अध्याय 6. कूलोमेट्रिक विश्लेषण (कूलोमेट्री)

1 विधि के सिद्धांत

इलेक्ट्रोकेमिकल कंडक्टोमेट्री अनुमापन कूलोमेट्री

कूलोमेट्रिक विश्लेषण (कूलोमेट्री) एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्रतिक्रिया किए गए पदार्थ के द्रव्यमान एम और केवल इस पदार्थ के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के माध्यम से पारित बिजली क्यू की मात्रा के बीच संबंध के उपयोग पर आधारित है। इलेक्ट्रोलिसिस एम फैराडे के संयुक्त कानून के अनुसार, द्रव्यमान एम (ग्राम में) संबंध द्वारा बिजली क्यू (पेंडेंट में) की मात्रा से संबंधित है (27)

जहां एम इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान है, जी / मोल; n इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या है;

96487 C/mol फैराडे संख्या है।

इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के माध्यम से इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान पारित बिजली क्यू (सी में) की मात्रा इलेक्ट्रोलिसिस के समय तक विद्युत प्रवाह i (ए में) के उत्पाद के बराबर होती है τ ( सी में):

यदि बिजली क्यू की मात्रा को मापा जाता है, तो, (27) के अनुसार, द्रव्यमान एम की गणना की जा सकती है। यह उस स्थिति में सच है जब इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के माध्यम से पारित बिजली क्यू की पूरी मात्रा केवल इलेक्ट्रोलिसिस के लिए खपत होती है इस पदार्थ का; पक्ष प्रक्रियाओं को बाहर रखा जाना चाहिए। दूसरे शब्दों में, वर्तमान आउटपुट (दक्षता) 100% होना चाहिए।

चूंकि, इलेक्ट्रोलिसिस के एम। फैराडे के एकीकृत कानून के अनुसार, इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थ के द्रव्यमान एम (जी) को निर्धारित करने के लिए, कूलम्ब में विश्लेषक के विद्युत रासायनिक परिवर्तन पर खर्च की गई बिजली क्यू की मात्रा को मापना आवश्यक है, विधि को कोलोमेट्री कहते हैं। कूलमेट्रिक मापन का मुख्य कार्य बिजली क्यू की मात्रा को यथासंभव सटीक रूप से निर्धारित करना है।

कूलोमेट्रिक विश्लेषण या तो एम्पीरोस्टैटिक (गैल्वेनोस्टैटिक) मोड में किया जाता है, अर्थात। एक स्थिर विद्युत प्रवाह पर i = स्थिरांक, या कार्यशील इलेक्ट्रोड (पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री) की नियंत्रित स्थिर क्षमता पर, जब इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया के दौरान विद्युत प्रवाह में परिवर्तन (घटता) होता है।

पहले मामले में, बिजली क्यू की मात्रा निर्धारित करने के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस समय टी (एस), प्रत्यक्ष वर्तमान / (ए) को यथासंभव सटीक रूप से मापने और सूत्र (10.28) द्वारा क्यू के मूल्य की गणना करने के लिए पर्याप्त है।

दूसरे मामले में, Q का मान या तो गणना द्वारा या रासायनिक कूलोमीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है।

डायरेक्ट कूलोमेट्री और इनडायरेक्ट कूलोमेट्री (कूलोमेट्रिक अनुमापन) के बीच अंतर करें।

विधि का सार। निरंतर धारा पर प्रत्यक्ष कूलोमेट्री का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। काम करने वाले इलेक्ट्रोड या प्रत्यक्ष पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री की नियंत्रित स्थिर क्षमता वाले कूलोमेट्री का अधिक बार उपयोग किया जाता है।

प्रत्यक्ष पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री में, एक सीधे निर्धारित पदार्थ इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन होता है। इस पदार्थ के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए खपत की गई बिजली की मात्रा को मापा जाता है, और निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ के द्रव्यमान m की गणना समीकरण से की जाती है।

इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया में, कार्यशील इलेक्ट्रोड की क्षमता को स्थिर रखा जाता है, E = const, जिसके लिए आमतौर पर उपकरणों का उपयोग किया जाता है - पोटेंशियोस्टैट्स। संभावित ई के निरंतर मूल्य को वर्तमान-वोल्टेज (ध्रुवीकरण) वक्र के विचार के आधार पर पूर्व-चयनित किया जाता है, जिसे वर्तमान i- संभावित ई (जैसा कि पोलरोग्राफी में किया जाता है) के निर्देशांक में प्लॉट किया जाता है, उसी परिस्थितियों में प्राप्त किया जाता है जिसमें इलेक्ट्रोलिसिस किया जाएगा। आम तौर पर, संभावित ई का मान चुना जाता है, जो विश्लेषण के लिए सीमित प्रवाह के क्षेत्र से मेल खाता है और इसकी अर्ध-लहर क्षमता ई 12 (-0.05-0.2 वी द्वारा) से थोड़ा अधिक है। इस संभावित मूल्य पर, जैसे कि पोलरोग्राफी में, सहायक इलेक्ट्रोलाइट को इलेक्ट्रोलिसिस से नहीं गुजरना चाहिए।

जैसे ही इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया एक स्थिर क्षमता पर आगे बढ़ती है, सेल में विद्युत प्रवाह कम हो जाता है, क्योंकि इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की एकाग्रता कम हो जाती है। इस मामले में, विद्युत प्रवाह समय के साथ घातीय कानून के अनुसार प्रारंभिक मान i0 से समय t = O से मान i समय t पर घट जाता है:

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

प्रत्यक्ष पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री में एक समाधान से गुजरने वाली बिजली की मात्रा निर्धारित करने के तरीके। क्यू का मान गणना विधियों या रासायनिक कूलोमीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।

ए) मी पर निर्भरता वक्र के तहत क्षेत्र द्वारा मात्रा क्यू की गणना। ध्यान देने योग्य त्रुटि के बिना क्यू निर्धारित करने के लिए, विधि को इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया के लगभग पूर्ण समापन की आवश्यकता होती है, अर्थात। लंबे समय तक। व्यवहार में, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, क्षेत्र को के अनुरूप मी के मान पर मापा जाता है

0.001i0 (i0 का 0.1%)।

बी) इन / मी की निर्भरता के आधार पर क्यू के मूल्य की गणना निम्नलिखित के अनुसार, हमारे पास है:

क्यू = 0∞i0e-k τ डी τ = i00∞e-k τ डी τ = i0k

जहां तक ​​कि

i0e-k τ डी τ = - k-1 e-k∞-e-k0 = k-10-1 = k-1

डायरेक्ट कूलोमेट्री का अनुप्रयोग। विधि में उच्च चयनात्मकता, संवेदनशीलता (10 ~ 8-10 ~ 9 ग्राम तक या ~ 10 ~ 5 mol / l तक), प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता (~ 1-2% तक) होती है, जो ट्रेस अशुद्धियों की सामग्री को निर्धारित करने की अनुमति देती है। विधि के नुकसान में उच्च श्रम तीव्रता और विश्लेषण की अवधि, महंगे उपकरण की आवश्यकता शामिल है।

प्रत्यक्ष कूलोमेट्री का उपयोग निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है - कैथोडिक कमी के दौरान - धातु आयन, कार्बनिक नाइट्रो- और हलोजन डेरिवेटिव; एनोडिक ऑक्सीकरण के दौरान - क्लोराइड, ब्रोमाइड, आयोडाइड, थायोसाइनेट आयन, धातु आयन कम ऑक्सीकरण अवस्था में होते हैं, जब उन्हें उच्च ऑक्सीकरण अवस्था में स्थानांतरित किया जाता है, उदाहरण के लिए: As (IH) -> As (V), Cr (II) -> Cr ( III), Fe (II) - »Fe (III), T1 (I) -> Tl (III), आदि।

फार्मास्युटिकल विश्लेषण में, एस्कॉर्बिक और पिक्रिक एसिड, नोवोकेन, ऑक्सीक्विनोलिन और कुछ अन्य मामलों में निर्धारित करने के लिए डायरेक्ट कूलोमेट्री का उपयोग किया जाता है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, प्रत्यक्ष कूलोमेट्री बल्कि श्रमसाध्य और समय लेने वाली है। इसके अलावा, कई मामलों में, मुख्य विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के पूरा होने से पहले ही साइड प्रक्रियाएं होने लगती हैं, जिससे वर्तमान दक्षता कम हो जाती है और महत्वपूर्ण विश्लेषण त्रुटियां हो सकती हैं। इसलिए, अप्रत्यक्ष कूलोमेट्री का अधिक बार उपयोग किया जाता है - कूलोमेट्रिक अनुमापन।

3 कूलोमेट्रिक अनुमापन

विधि का सार। कूपोमेट्रिक अनुमापन में, एनालाइट एक्स, जो इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में समाधान में है, "टाइटरेंट" टी के साथ प्रतिक्रिया करता है - एक पदार्थ जो जनरेटर इलेक्ट्रोड पर लगातार बनता है (उत्पन्न) एक सहायक पदार्थ के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान भी समाधान में मौजूद होता है . अनुमापन का अंत - वह क्षण जब सभी पदार्थ एक्स को पूरी तरह से उत्पन्न "टाइटरेंट" टी के साथ प्रतिक्रिया करता है, या तो संकेतक विधि द्वारा दृष्टि से तय किया जाता है, समाधान में संबंधित संकेतक को पेश करता है, जो टीई के पास रंग बदलता है, या उपयोग कर रहा है वाद्य तरीके - पोटेंशियोमेट्रिकली, एम्परोमेट्रिकली, फोटोमेट्रिकली।

इस प्रकार, कूलोमेट्रिक अनुमापन के दौरान, टाइट्रेंट को ब्यूरेट से अनुमापन करने के लिए समाधान में नहीं जोड़ा जाता है। टाइट्रेंट की भूमिका पदार्थ टी द्वारा निभाई जाती है, जो जनरेटर इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के दौरान लगातार उत्पन्न होता है। जाहिर है, पारंपरिक अनुमापन के बीच एक सादृश्य होता है, जब एक टाइट्रेंट को बाहर से अनुमापन समाधान में पेश किया जाता है और, जैसा कि इसे जोड़ा जाता है, विश्लेषण के साथ प्रतिक्रिया करता है, और पदार्थ टी की पीढ़ी, जैसा कि यह बनता है, भी प्रतिक्रिया करता है विश्लेषण के साथ। इसलिए, मानी गई विधि को "कूलोमेट्रिक अनुमापन" कहा जाता है।

कूलोमेट्रिक अनुमापन एम्प्रोस्टैटिक (गैल्वैनोस्टैटिक) या पोटेंशियोस्टेटिक मोड में किया जाता है। अधिक बार कूलोमेट्रिक अनुमापन एम्प्रोस्टैटिक मोड में किया जाता है, पूरे इलेक्ट्रोलिसिस समय के दौरान विद्युत प्रवाह को स्थिर बनाए रखता है।

कूलमेट्रिक अनुमापन में जोड़े गए टाइट्रेंट के आयतन के बजाय, इलेक्ट्रोलिसिस समय t और करंट i मापा जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एक कूलमेट्रिक सेल में पदार्थ T के बनने की प्रक्रिया को टाइट्रेंट जनरेशन कहा जाता है।

कूलमेट्रिक निरंतर वर्तमान अनुमापन। एम्परोस्टैटिक मोड (स्थिर धारा पर) में कूलोमेट्रिक अनुमापन में, समय टी मापा जाता है जिसके दौरान इलेक्ट्रोलिसिस किया गया था, और इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान खपत बिजली क्यू की मात्रा की गणना सूत्र द्वारा की जाती है, जिसके बाद विश्लेषण एक्स का द्रव्यमान पाया जाता है अनुपात से।

इसलिए, उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड HC1 के एक समाधान का मानकीकरण कोलोमेट्रिक अनुमापन द्वारा किया जाता है, जो पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्लैटिनम कैथोड पर उत्पन्न HC1, हाइड्रॉक्साइड आयनों OH- युक्त एक मानकीकृत समाधान के हाइड्रोजन आयनों Н30 + का अनुमापन करके किया जाता है:

H20 + 2e = 20H- + H2

परिणामी टाइट्रेंट - हाइड्रॉक्साइड आयन - घोल में 30 + आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है:

H30 + + OH- = 2H20

फिनोलफथेलिन संकेतक की उपस्थिति में अनुमापन किया जाता है और जब घोल का हल्का गुलाबी रंग दिखाई देता है तो इसे रोक दिया जाता है। अनुमापन पर खर्च किए गए दिष्ट धारा i (एम्पीयर में) और समय t (सेकंड में) के परिमाण को जानने के बाद, विद्युत Q (पेंडेंट में) की मात्रा की गणना सूत्र (28) और द्रव्यमान (ग्राम में) द्वारा की जाती है। प्रतिक्रियाशील HC1 मानकीकृत HC1 समाधान के एक विभाज्य में निहित है जिसे कूपोमेट्रिक सेल (जनरेटर पोत में) में पेश किया गया है।

कूलमेट्रिक अनुमापन करने के लिए शर्तें। यह पूर्वगामी से निम्नानुसार है कि कूलोमेट्रिक अनुमापन करने की शर्तों को 100% वर्तमान दक्षता प्रदान करनी चाहिए। ऐसा करने के लिए, कम से कम निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिए।

ए) सहायक अभिकर्मक, जिसमें से काम करने वाले इलेक्ट्रोड पर टाइट्रेंट उत्पन्न होता है, विश्लेषण (~ 1000 गुना अतिरिक्त) के संबंध में समाधान में बड़ी मात्रा में मौजूद होना चाहिए। इन शर्तों के तहत, साइड इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं आमतौर पर समाप्त हो जाती हैं, जिनमें से मुख्य पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट का ऑक्सीकरण या कमी है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन आयन:

एच + + 2 ई = एच 2

बी) इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान प्रत्यक्ष वर्तमान i = स्थिरांक का मान पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट के आयनों की भागीदारी के साथ प्रतिक्रिया की घटना से बचने के लिए सहायक अभिकर्मक के प्रसार प्रवाह के मूल्य से कम होना चाहिए।

ग) इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान खपत की गई बिजली की मात्रा को यथासंभव सटीक रूप से निर्धारित करना आवश्यक है, जिसके लिए समय गणना की शुरुआत और अंत और इलेक्ट्रोलिसिस करंट के परिमाण को सटीक रूप से रिकॉर्ड करना आवश्यक है।

कूलमेट्रिक निरंतर संभावित अनुमापन।

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

पोटेंशियोस्टेटिक मोड में कूलोमेट्रिक अनुमापन कार्यशील इलेक्ट्रोड पर पदार्थ की डिस्चार्ज क्षमता के अनुरूप एक स्थिर संभावित मूल्य पर किया जाता है, उदाहरण के लिए, प्लैटिनम वर्किंग इलेक्ट्रोड पर धातु के पिंजरों एम "* की कैथोडिक कमी के दौरान। प्रतिक्रिया आगे बढ़ने पर, जब तक सभी धातु के धनायन प्रतिक्रिया नहीं करते, तब तक क्षमता स्थिर रहती है, जिसके बाद यह तेजी से घट जाती है, क्योंकि समाधान में कोई संभावित-निर्धारण धातु के पिंजरे नहीं होते हैं।

कूलमेट्रिक अनुमापन का अनुप्रयोग। कूलोमेट्रिक अनुमापन में, आप अनुमापांक विश्लेषण की सभी प्रकार की प्रतिक्रियाओं का उपयोग कर सकते हैं: एसिड-बेस, रेडॉक्स, वर्षा, जटिल प्रतिक्रियाएं।

तो, कैथोड पर पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान गठित इलेक्ट्रोजेनरेटेड ओएच - आयनों के साथ कूलोमेट्रिक एसिड-बेस टाइट्रेशन द्वारा एसिड की थोड़ी मात्रा निर्धारित की जा सकती है:

20 + 2е = 20Н "+ 2

पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एनोड पर उत्पन्न हाइड्रोजन आयनों H + के साथ क्षारों का अनुमापन करना भी संभव है:

H20-4e = 4H + + 02

रेडॉक्स ब्रोमोमेट्रिक कूलोमेट्रिक अनुमापन में, आर्सेनिक (III), सुरमा (III), आयोडाइड्स, हाइड्राज़िन, फिनोल और अन्य कार्बनिक पदार्थों के यौगिकों को निर्धारित करना संभव है। एनोड पर विद्युत रूप से उत्पन्न ब्रोमीन एक टाइट्रेंट के रूप में कार्य करता है:

वीजी -2e = Br2

वर्षा द्वारा कूलोमेट्रिक अनुमापन, हैलाइड आयन और कार्बनिक सल्फर युक्त यौगिकों को इलेक्ट्रोजेनरेटेड सिल्वर केशन एजी +, जिंक केशन जेडएन 2 + इलेक्ट्रोजेनरेटेड फेरोसाइनाइड आयनों आदि द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। धातु के पिंजरों के कॉम्प्लेक्सोमेट्रिक कूलोमेट्रिक अनुमापन को ईडीटीए आयनों के साथ एक पारा कॉम्प्लेक्सोनेट कैथोड (आई) पर इलेक्ट्रोजेनरेटेड किया जा सकता है।

Coulometric अनुमापन एक उच्च सटीकता है, मात्रात्मक विश्लेषण में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला, पदार्थों की छोटी मात्रा, कम-स्थिरता यौगिकों के निर्धारण की अनुमति देता है (क्योंकि वे उनके गठन के तुरंत बाद प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं), उदाहरण के लिए, तांबा (1), चांदी (एच), टिन (पी), टाइटेनियम (डब्ल्यू), मैंगनीज (डब्ल्यू), क्लोरीन, ब्रोमीन, आदि।

विधि के फायदों में यह तथ्य भी शामिल है कि टाइट्रेंट की तैयारी, मानकीकरण और भंडारण की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि यह इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान लगातार बनता है और निर्धारित होने वाले पदार्थ के साथ प्रतिक्रिया में तुरंत खपत होता है।

निष्कर्ष

विश्लेषण के इलेक्ट्रोकेमिकल तरीके इलेक्ट्रोड या इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस में होने वाली प्रक्रियाओं पर आधारित होते हैं। विश्लेषण के इलेक्ट्रोकेमिकल तरीके विश्लेषण के सबसे पुराने भौतिक-रासायनिक तरीकों में से हैं (कुछ का वर्णन 19 वीं शताब्दी के अंत में किया गया है)। उनका लाभ उपकरण और विश्लेषण विधियों दोनों की उच्च सटीकता और तुलनात्मक सादगी है। उच्च सटीकता विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों में उपयोग किए जाने वाले बहुत सटीक कानूनों द्वारा निर्धारित की जाती है, उदाहरण के लिए, फैराडे का नियम। बड़ी सुविधा यह है कि वे विद्युत प्रभावों का उपयोग करते हैं, और यह तथ्य कि इस प्रभाव (प्रतिक्रिया) का परिणाम विद्युत संकेत के रूप में प्राप्त होता है।

यह उच्च गति और रीडआउट की सटीकता सुनिश्चित 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 विश्लेषण के लिए 1 मिलीलीटर से कम समाधान पर्याप्त होता है। उनका उपकरण एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल है, जो एक इलेक्ट्रोलाइट समाधान वाला एक पोत है, जिसमें कम से कम दो इलेक्ट्रोड डूबे हुए हैं। हल की जाने वाली 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, सरगर्मी, एक अक्रिय गैस के साथ शुद्धिकरण, आदि। ) अलग हो सकता है। निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ को सेल को भरने वाले इलेक्ट्रोलाइट की संरचना और इलेक्ट्रोड में से एक की संरचना में शामिल किया जा सकता है।

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके आधुनिक दुनिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हमारे समय में पर्यावरण की देखभाल विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इन विधियों का उपयोग करके, आप विभिन्न कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों की एक बड़ी मात्रा की सामग्री निर्धारित कर सकते हैं। वे अब खतरनाक पदार्थों की पहचान करने में अधिक प्रभावी हैं।

1. विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके

2 पोटेंशियोमेट्री पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन

3. कंडक्टोमेट्री। कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन

4. कौलोमेट्री। कूलोमेट्रिक अनुमापन

5. प्रयुक्त साहित्य की सूची

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का वर्गीकरण

विद्युत रासायनिक विधियाँ परीक्षण समाधान में होने वाली विद्युत रासायनिक घटनाओं के विद्युत मापदंडों को मापने पर आधारित होती हैं। ऐसा माप एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल का उपयोग करके किया जाता है, जो एक परीक्षण समाधान वाला एक बर्तन होता है, जिसमें इलेक्ट्रोड रखे जाते हैं। एक समाधान में विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर की उपस्थिति या परिवर्तन के साथ होती हैं या समाधान से गुजरने वाली धारा के परिमाण में परिवर्तन के साथ होती हैं।

विश्लेषण के दौरान मापी गई घटना के प्रकार के अनुसार विद्युत रासायनिक विधियों को वर्गीकृत किया जाता है। सामान्य तौर पर, विद्युत रासायनिक विधियों के दो समूह प्रतिष्ठित हैं:

1. एक इलेक्ट्रोड और एक परीक्षण समाधान के साथ एक पोत से मिलकर एक विद्युत रासायनिक सेल में होने वाले संभावित अंतर के माप के आधार पर बाहरी क्षमता को लागू किए बिना तरीके। विधियों के इस समूह को कहा जाता है पोटेंशियोमेट्रिकपोटेंशियोमेट्रिक विधियाँ इलेक्ट्रोड पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले आयनों की सांद्रता पर इलेक्ट्रोड की संतुलन क्षमता की निर्भरता का उपयोग करती हैं।

2. माप के आधार पर एक बाहरी क्षमता लगाने के तरीके: ए) समाधानों की विद्युत चालकता - कंडक्टोमेट्री; बी) समाधान के माध्यम से पारित बिजली की मात्रा - कौलोमेट्री; सी) लागू क्षमता पर वर्तमान मूल्य की निर्भरता - वोल्ट-एम्परोमेट्री; d) विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के पारित होने के लिए आवश्यक समय - क्रोनोइलेक्ट्रोकेमिकल तरीके(क्रोनोवोल्टेमेट्री, क्रोनोकॉन्डक्टोमेट्री)। इस समूह के तरीकों में, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के इलेक्ट्रोड पर एक बाहरी क्षमता लगाई जाती है।

इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण के लिए उपकरणों का मुख्य तत्व इलेक्ट्रोकेमिकल सेल है। बाहरी क्षमता को लागू किए बिना विधियों में, यह प्रतिनिधित्व करता है बिजली उत्पन्न करनेवाली सेलजिसमें रासायनिक रेडॉक्स अभिक्रिया होने के कारण विद्युत धारा उत्पन्न होती है। एक गैल्वेनिक सेल के प्रकार के एक सेल में, विश्लेषण किए गए समाधान के संपर्क में, दो इलेक्ट्रोड होते हैं - एक संकेतक इलेक्ट्रोड, जिसकी क्षमता पदार्थ की एकाग्रता पर निर्भर करती है, और एक निरंतर क्षमता वाला इलेक्ट्रोड - एक संदर्भ इलेक्ट्रोड , जिसके सापेक्ष संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापा जाता है। संभावित अंतर को विशेष उपकरणों - पोटेंशियोमीटर से मापा जाता है।

बाहरी क्षमता को थोपने के तरीकों में, उपयोग करें विद्युत रासायनिक सेल, इसलिए नाम दिया गया क्योंकि सेल के इलेक्ट्रोड पर, आरोपित क्षमता की कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रोलिसिस होता है - पदार्थ का ऑक्सीकरण या कमी। कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण में, एक कंडक्टोमेट्रिक सेल का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक समाधान की विद्युत चालकता को मापा जाता है। आवेदन की विधि के अनुसार, विद्युत रासायनिक विधियों को सीधी रेखाओं में वर्गीकृत किया जा सकता है, जिसमें पदार्थों की एकाग्रता को उपकरण के संकेत के अनुसार मापा जाता है, और विद्युत रासायनिक अनुमापन, जहां विद्युत रासायनिक माप का उपयोग करके तुल्यता बिंदु का संकेत दर्ज किया जाता है। इस वर्गीकरण के अनुसार, पोटेंशियोमेट्री और पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन, कंडक्टोमेट्री और कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन आदि को प्रतिष्ठित किया जाता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल निर्धारण के लिए उपकरण, एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल, स्टिरर, लोड प्रतिरोध के अलावा, संभावित अंतर, वर्तमान, समाधान प्रतिरोध और बिजली की मात्रा को मापने के लिए उपकरण शामिल हैं। ये माप डायल गेज (वोल्टमीटर या माइक्रोमीटर), ऑसिलोस्कोप, स्वचालित रिकॉर्डिंग पोटेंशियोमीटर के साथ किए जा सकते हैं। यदि सेल से विद्युत संकेत बहुत कमजोर है, तो इसे रेडियो एम्पलीफायरों का उपयोग करके बढ़ाया जाता है। एक बाहरी क्षमता को थोपने के तरीकों के उपकरणों में, एक महत्वपूर्ण हिस्सा सेल को एक स्थिर डीसी या एसी करंट की संबंधित क्षमता की आपूर्ति के लिए उपकरण है (विधि के प्रकार के आधार पर)। विद्युत रासायनिक विश्लेषण उपकरणों के लिए बिजली आपूर्ति इकाई में आमतौर पर एक रेक्टिफायर और एक वोल्टेज स्टेबलाइजर शामिल होता है, जो उपकरण के निरंतर संचालन को सुनिश्चित करता है।

पोटेंशियोमेट्री

पोटेंशियोमेट्री निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ के साथ घोल में डूबे हुए असमान इलेक्ट्रोड के बीच उत्पन्न होने वाली विद्युत क्षमता में अंतर को मापने पर आधारित है। इलेक्ट्रोड पर एक विद्युत क्षमता उत्पन्न होती है जब उन पर एक रेडॉक्स (विद्युत रासायनिक) प्रतिक्रिया होती है। रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट के बीच रेडॉक्स जोड़े के गठन के साथ होती हैं, जिनमें से संभावित ई जोड़े के घटकों की सांद्रता द्वारा नर्नस्ट समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है [ठीक] और [बीओसी]:

समाधान में दो इलेक्ट्रोड को कम करके पोटेंशियोमेट्रिक माप किया जाता है - एक संकेतक, जो निर्धारित किए जा रहे आयनों की एकाग्रता पर प्रतिक्रिया करता है, और एक मानक या संदर्भ इलेक्ट्रोड, जिसके खिलाफ संकेतक की क्षमता को मापा जाता है। कई प्रकार के संकेतक और मानक इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।

प्रथम श्रेणी इलेक्ट्रोडइलेक्ट्रोड बनाने वाले धातु आयनों के संबंध में प्रतिवर्ती हैं। जब ऐसे इलेक्ट्रोड को धातु के धनायनों वाले घोल में उतारा जाता है, तो एक इलेक्ट्रोड युग्म बनता है

/एम .

टाइप II इलेक्ट्रोडआयनों के प्रति संवेदनशील होते हैं और एक धातु एम होते हैं जो आयनों के साथ अघुलनशील नमक एमए की एक परत से ढके होते हैं

जिसके प्रति इलेक्ट्रोड संवेदनशील होता है। जब ऐसा इलेक्ट्रोड निर्दिष्ट आयन वाले समाधान से संपर्क करता है, तो एक संभावित ई उत्पन्न होता है, जिसका मूल्य नमक की घुलनशीलता के उत्पाद और समाधान में आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करता है।

दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल हैं।संतृप्त सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल इलेक्ट्रोड एक निरंतर क्षमता बनाए रखते हैं और संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किए जाते हैं, जिसके खिलाफ संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापा जाता है।

निष्क्रिय इलेक्ट्रोड- हार्ड-टू-ऑक्सीडाइज़ धातुओं से बनी एक प्लेट या तार - प्लैटिनम, सोना, पैलेडियम। उनका उपयोग रेडॉक्स जोड़ी वाले समाधानों में ई को मापने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए,

/).

झिल्ली इलेक्ट्रोडविभिन्न प्रकारों में एक झिल्ली होती है जिस पर एक झिल्ली क्षमता E उत्पन्न होती है। E का मान झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर एक ही आयन की सांद्रता में अंतर पर निर्भर करता है। सबसे सरल और सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला झिल्ली इलेक्ट्रोड ग्लास इलेक्ट्रोड है।

कुछ प्लास्टिक (रबड़, पॉलीइथाइलीन, पॉलीस्टाइनिन) के साथ अघुलनशील लवण जैसे AgBr, AgCl, AgI और अन्य के मिश्रण से निर्माण हुआ है आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोडपर

,, पैनेथ - फ़ाइनेस - घाना शासन के कारण समाधान से संकेतित आयनों को चुनिंदा रूप से सोखना। चूंकि इलेक्ट्रोड के बाहर पाए गए आयनों की सांद्रता इलेक्ट्रोड के अंदर से भिन्न होती है, झिल्ली सतहों पर संतुलन भिन्न होता है, जिससे झिल्ली क्षमता की उपस्थिति होती है।

पोटेंशियोमेट्रिक निर्धारण करने के लिए, एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल को एक संकेतक संदर्भ इलेक्ट्रोड से इकट्ठा किया जाता है, जिसे विश्लेषण किए गए समाधान में उतारा जाता है और एक पोटेंशियोमीटर से जोड़ा जाता है। पोटेंशियोमेट्री में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोड में एक बड़ा आंतरिक प्रतिरोध (500-1000 MΩ) होता है, इसलिए, ऐसे पोटेंशियोमीटर होते हैं जो जटिल इलेक्ट्रॉनिक उच्च-प्रतिरोध वोल्टमीटर होते हैं। पोटेंशियोमीटर में इलेक्ट्रोड सिस्टम के ईएमएफ को मापने के लिए, सेल सर्किट में करंट को कम करने के लिए एक मुआवजा सर्किट का उपयोग किया जाता है।

अक्सर, पोटेंशियोमीटर का उपयोग पीएच के प्रत्यक्ष माप के लिए किया जाता है, अन्य आयनों pNa, pK, pNH₄, pCl और mV की सांद्रता के संकेतक। उपयुक्त आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके माप किए जाते हैं।

पीएच मापने के लिए एक ग्लास इलेक्ट्रोड और एक सिल्वर क्लोराइड संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। विश्लेषण करने से पहले, मानक बफर समाधानों का उपयोग करके पीएच मीटर के अंशांकन की जांच करना आवश्यक है, जिनमें से फिक्सल डिवाइस पर लागू होते हैं।

पीएच, पीएनए, पीके, पीएनएच₄, पीसीएल और अन्य के प्रत्यक्ष माप के अलावा, पीएच मीटर आयन के पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन को निर्धारित करने की अनुमति देते हैं।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन उन मामलों में किया जाता है जहां रासायनिक संकेतकों का उपयोग नहीं किया जा सकता है या उपयुक्त संकेतक की अनुपस्थिति में।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में, पोटेंशियोमीटर इलेक्ट्रोड को संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है, जो कि टाइटेट किए जाने वाले घोल में प्यूब्सेंट होते हैं। इस मामले में, अनुमापन आयनों के प्रति संवेदनशील इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। अनुमापन के दौरान, आयनों की सांद्रता बदल जाती है, जिसे पोटेंशियोमीटर के मापने वाले हिस्से के पैमाने पर दर्ज किया जाता है। पीएच या एमवी इकाइयों में पोटेंशियोमीटर रीडिंग दर्ज करने के बाद, टाइट्रेंट वॉल्यूम (टाइट्रेशन कर्व) पर उनकी निर्भरता का एक ग्राफ प्लॉट किया जाता है, तुल्यता बिंदु और अनुमापन के लिए खपत किए गए टाइट्रेंट वॉल्यूम को निर्धारित किया जाता है। प्राप्त डेटा का उपयोग एक पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन वक्र के निर्माण के लिए किया जाता है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन वक्र का आकार अनुमापन वक्र के अनुमापन वक्र के समान होता है। अनुमापन वक्र का उपयोग तुल्यता बिंदु को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जो अनुमापन कूद के बीच में होता है। इसके लिए, अनुमापन वक्र के वर्गों के लिए स्पर्शरेखा खींची जाती है और तुल्यता बिंदु अनुमापन छलांग के स्पर्शरेखा के बीच में निर्धारित किया जाता है। परिवर्तन का सबसे बड़ा मूल्य ∆рН / ∆V तुल्यता के बिंदु पर प्राप्त होता है।

रियाज़ान स्टेट टेक्नोलॉजिकल कॉलेज

कोर्स वर्क
अनुशासन से
« तकनीकी माप और उनके मेट्रोलॉजिकल समर्थन»
पाठ्यक्रम कार्य का विषय: "पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए विद्युत रासायनिक विधियाँ"

प्रदर्शन किया:
समूह 158 . के छात्र
खारलामोवा अनास्तासिया इगोरवाना

चेक किया गया:
पाठ्यक्रम कार्य पर्यवेक्षक
चेकुरोवा नतालिया व्लादिमीरोवना

रियाज़ान 2011
विषय

परिचय 2

सैद्धांतिक भाग 3

1.1 विश्लेषण के भौतिक और रासायनिक तरीकों की सामान्य विशेषताएं 3

1.2 विद्युत रासायनिक विधियों की विशेषता 4

1.3 विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का वर्गीकरण 5

2 प्रायोगिक-व्यावहारिक भाग 15

निष्कर्ष 21
संदर्भ 22

परिचय
उत्पादन की आधुनिक शाखाएं और लोगों के सामाजिक जीवन ने उत्पाद की गुणवत्ता को नियंत्रित करने के लिए विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीकों के लिए अपने स्वयं के विशिष्ट कार्य निर्धारित किए हैं। विश्लेषण के मुख्य भौतिक-रासायनिक तरीकों में से एक विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके हैं।
ये विधियां उत्पाद की गुणवत्ता के कई संकेतकों को जल्दी और सटीक रूप से निर्धारित कर सकती हैं।
किसी पदार्थ की संरचना का विश्लेषण करने के लिए विद्युत रासायनिक विधियों का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है। वे आपको उत्पादन को रोकने के बिना उत्पाद की गुणवत्ता और सही उल्लंघन पर परिणामों की प्राप्ति को स्वचालित करने की अनुमति देते हैं। खाद्य उद्योग में, ये विधियां उत्पाद के एसिड-बेस बैलेंस, हानिकारक और जहरीले पदार्थों की उपस्थिति और अन्य संकेतकों को निर्धारित करती हैं जो न केवल गुणवत्ता को प्रभावित करती हैं, बल्कि भोजन की सुरक्षा को भी प्रभावित करती हैं।
इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण के लिए उपकरण अपेक्षाकृत सस्ते, किफायती और उपयोग में आसान है। इसलिए, इन विधियों का व्यापक रूप से न केवल विशेष प्रयोगशालाओं में, बल्कि कई उद्योगों में भी उपयोग किया जाता है।
इस संबंध में, इस पाठ्यक्रम कार्य का उद्देश्य पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए विद्युत रासायनिक विधियों का अध्ययन करना है।
इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित कार्य तैयार किए गए थे:
- उत्पाद गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली में विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों, उनके वर्गीकरण और महत्व पर विचार करें;
-विभवमितीय अनुमापन की विधि का अन्वेषण करें;
- जाम की अम्लता का निर्धारण करें।

सैद्धांतिक भाग

1.1 विश्लेषण के भौतिक और रासायनिक तरीकों की सामान्य विशेषताएं

उत्पादित और बेचे गए उत्पादों के पदार्थों और सामग्रियों के गुणों का अध्ययन आधुनिक विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के तरीकों का उपयोग करके किया जाता है, जिसका उद्देश्य उत्पाद गुणवत्ता प्रबंधन की समस्याओं को हल करना है।
विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के मुख्य कार्य उपकरण विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीके हैं। वे विश्लेषणात्मक संकेतों के पंजीकरण पर आधारित हैं, जिनकी उपस्थिति पदार्थ के भौतिक रासायनिक गुणों, इसकी प्रकृति और विश्लेषण किए गए उत्पाद में सामग्री पर निर्भर करती है।
उत्पादन की आधुनिक शाखाएं और लोगों के सामाजिक जीवन ने उत्पाद की गुणवत्ता को नियंत्रित करने के लिए विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीकों के लिए अपने स्वयं के विशिष्ट कार्य निर्धारित किए हैं।
मात्रात्मक विश्लेषण के भौतिक और रासायनिक तरीकों में, 3 समूहों को प्रतिष्ठित किया जाता है:
चित्र 1 - मात्रात्मक विश्लेषण के भौतिक और रासायनिक तरीकों का वर्गीकरण
1) प्रकाशिक विधियाँ पदार्थ के साथ विद्युतचुम्बकीय विकिरण की अन्योन्यक्रिया पर आधारित होती हैं। इनमें शामिल हैं: पोलरिमेट्री, स्पेक्ट्रोमेट्री, रेफ्रेक्टोमेट्री, फोटोकोलोमेट्री, आदि।
2) विद्युत रासायनिक विधियाँ इलेक्ट्रोड की सतह पर या निकट-इलेक्ट्रोड स्थान में होने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन पर आधारित होती हैं। विधियों के इस समूह में शामिल हैं: कंडक्टोमेट्री, वोल्टामेट्री, पोटेंशियोमेट्री और अन्य।
3) क्रोमैटोग्राफिक तरीके दो के बीच कई पदार्थों में से एक के वितरण पर आधारित होते हैं, जैसा कि वे कहते हैं, चरण (उदाहरण के लिए, एक ठोस और गैस के बीच, दो तरल पदार्थों के बीच, आदि), और चरणों में से एक लगातार बढ़ रहा है, यानी यह मोबाइल है। भोजन की गुणवत्ता का आकलन करने के लिए गैस-तरल, तरल और आयनिक तरीके हैं।
उत्पाद गुणवत्ता नियंत्रण में विश्लेषण के क्रोमैटोग्राफिक और इलेक्ट्रोकेमिकल तरीकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

1.2विद्युत रासायनिक विधियों की विशेषता
विद्युत रासायनिक विधियाँ परीक्षण समाधान में होने वाली विद्युत रासायनिक घटनाओं के विद्युत मापदंडों को मापने पर आधारित होती हैं। विश्लेषण के दौरान मापी गई घटना के प्रकार के अनुसार विद्युत रासायनिक विधियों को वर्गीकृत किया जाता है। सामान्य तौर पर, विद्युत रासायनिक विधियों के दो समूहों को प्रतिष्ठित किया जाता है (चित्र 2):

चित्रा 2 - विश्लेषण के दौरान मापी गई घटना के प्रकार के आधार पर विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का वर्गीकरण
एक इलेक्ट्रोड और एक परीक्षण समाधान के साथ एक पोत से मिलकर एक विद्युत रासायनिक सेल में होने वाले संभावित अंतर के माप के आधार पर बाहरी क्षमता को लागू किए बिना तरीके। विधियों के इस समूह को पोटेंशियोमेट्रिक कहा जाता है। पोटेंशियोमेट्रिक विधियाँ इलेक्ट्रोड पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले आयनों की सांद्रता पर इलेक्ट्रोड की संतुलन क्षमता की निर्भरता का उपयोग करती हैं।
माप के आधार पर आरोपित बाहरी क्षमता वाले तरीके:
ए) समाधानों की विद्युत चालकता - कंडक्टोमेट्री;
बी) समाधान के माध्यम से पारित बिजली की मात्रा - कूलोमेट्री;
सी) लागू क्षमता पर वर्तमान के परिमाण की निर्भरता - वोल्ट-एम्परोमेट्री;
डी) एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के पारित होने के लिए आवश्यक समय - क्रोनोइलेक्ट्रोकेमिकल तरीके (क्रोनोवोल्टेमेट्री, क्रोनोकॉन्डक्टोमेट्री)। इस समूह के तरीकों में, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के इलेक्ट्रोड पर एक बाहरी क्षमता लगाई जाती है।
इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण के लिए उपकरणों का मुख्य तत्व इलेक्ट्रोकेमिकल सेल है। एक बाहरी क्षमता को लागू किए बिना विधियों में, यह एक गैल्वेनिक सेल है, जिसमें रासायनिक रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की घटना के कारण विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। एक गैल्वेनिक सेल के प्रकार के एक सेल में, विश्लेषण किए गए समाधान के संपर्क में, दो इलेक्ट्रोड होते हैं - एक संकेतक इलेक्ट्रोड, जिसकी क्षमता पदार्थ की एकाग्रता पर निर्भर करती है, और एक निरंतर क्षमता वाला इलेक्ट्रोड - एक संदर्भ इलेक्ट्रोड , जिसके सापेक्ष संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापा जाता है। संभावित अंतर को विशेष उपकरणों - पोटेंशियोमीटर से मापा जाता है।

1.3 विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का वर्गीकरण

रसायनों के गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण के लिए विभिन्न विद्युत रासायनिक विधियों का विकास किया गया है। विश्लेषण में अंतर्निहित प्रक्रियाओं के आधार पर, प्रयुक्त उपकरणों और मापा मूल्यों पर निर्भर करता है। इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण के 5 मुख्य प्रकार हैं, उन्हें चित्र 3 में प्रस्तुत किया गया है।

चित्र 3 - मूल विद्युत रासायनिक विश्लेषण के तरीके
कुछ विद्युत रासायनिक विधियों को दो प्रकार के विश्लेषणों में वर्गीकृत किया गया है: प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष (चित्र 4)

चित्र 4 - विद्युत रासायनिक विश्लेषण के प्रकार

कंडक्टोमेट्रिक विधि।

कंडक्टोमेट्रिक विधि - विश्लेषण किए गए समाधान की विद्युत चालकता को मापने के आधार पर एक विधि
कंडक्टोमेट्रिक विधि में, दो प्रकार के प्रत्यक्ष विश्लेषण होते हैं - कंडक्टोमेट्री और अप्रत्यक्ष - कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन (चित्र 4)

चित्र 5 - कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण के तरीके।

कंडक्टोमेट्री एक समाधान की विद्युत चालकता के मापन पर आधारित है। विश्लेषण कंडक्टोमीटर का उपयोग करके किया जाता है - ऐसे उपकरण जो समाधानों के प्रतिरोध को मापते हैं। प्रतिरोध R का मान समाधान L की व्युत्क्रम विद्युत चालकता को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
एक अंशांकन ग्राफ से समाधान की एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए डायरेक्ट कंडक्टोमेट्री का उपयोग किया जाता है। एक अंशांकन ग्राफ तैयार करने के लिए, ज्ञात एकाग्रता के साथ समाधानों की एक श्रृंखला की चालकता को मापें और एकाग्रता पर चालकता की निर्भरता का अंशांकन ग्राफ बनाएं। फिर विश्लेषण किए गए समाधान की विद्युत चालकता को मापा जाता है और इसकी एकाग्रता ग्राफ के अनुसार निर्धारित की जाती है।
कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन अधिक बार उपयोग किया जाता है। इस मामले में, विश्लेषण किए जाने वाले समाधान को इलेक्ट्रोड के साथ सेल में रखा जाता है, सेल को एक चुंबकीय उत्तेजक पर रखा जाता है और एक उपयुक्त टाइट्रेंट के साथ शीर्षक दिया जाता है। टाइट्रेंट को बराबर भागों में मिलाया जाता है। टाइट्रेंट के प्रत्येक भाग को जोड़ने के बाद, विलयन की चालकता को मापें और टाइट्रेंट की चालकता और आयतन के बीच संबंध का एक ग्राफ बनाएं। जब टाइट्रेंट मिलाया जाता है, तो घोल की विद्युत चालकता बदल जाती है, अर्थात। अनुमापन वक्र में एक विभक्ति बिंदु होता है। समाधान की चालकता आयनों की गतिशीलता पर निर्भर करती है: आयनों की गतिशीलता जितनी अधिक होगी, समाधान की चालकता उतनी ही अधिक होगी।
कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन के कई फायदे हैं। यह रासायनिक संकेतकों की अनुपस्थिति में, बादल और रंगीन मीडिया में किया जा सकता है। यह विधि अत्यधिक संवेदनशील है और पदार्थों के तनु विलयनों (mol/dm3 तक) के विश्लेषण की अनुमति देती है। पदार्थों के मिश्रण का विश्लेषण कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा किया जाता है। विभिन्न आयनों की गतिशीलता में अंतर महत्वपूर्ण हैं और उन्हें एक दूसरे की उपस्थिति में अलग-अलग शीर्षक दिया जा सकता है।

पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण विधि

पोटेंशियोमेट्रिक विधि गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण की एक विधि है जो परीक्षण समाधान और उसमें डूबे इलेक्ट्रोड के बीच उत्पन्न होने वाली क्षमता के माप के आधार पर होती है।

यहां प्रत्यक्ष विश्लेषण पोटेंशियोमेट्री है, और अप्रत्यक्ष विश्लेषण पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन है (चित्र 5)
चित्र 6 - विभवमितीय अनुमापन विधियाँ

पोटेंशियोमेट्री निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ के साथ घोल में डूबे हुए असमान इलेक्ट्रोड के बीच उत्पन्न होने वाली विद्युत क्षमता में अंतर को मापने पर आधारित है। इलेक्ट्रोड पर एक विद्युत क्षमता उत्पन्न होती है जब उन पर एक रेडॉक्स (विद्युत रासायनिक) प्रतिक्रिया होती है। रेडॉक्स जोड़े के गठन के साथ ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट के बीच रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिनमें से संभावित ई जोड़े के घटकों की सांद्रता द्वारा नर्नस्ट समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है।
समाधान में दो इलेक्ट्रोड को कम करके पोटेंशियोमेट्रिक माप किया जाता है - एक संकेतक, जो निर्धारित किए जा रहे आयनों की एकाग्रता पर प्रतिक्रिया करता है, और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड, जिसके खिलाफ संकेतक की क्षमता को मापा जाता है। कई प्रकार के संकेतक और संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।
इलेक्ट्रोड बनाने वाले धातु आयनों के सापेक्ष पहली तरह के इलेक्ट्रोड प्रतिवर्ती होते हैं। जब ऐसे इलेक्ट्रोड को धातु के धनायनों वाले घोल में उतारा जाता है, तो एक इलेक्ट्रोड जोड़ी बनती है।
दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड आयनों के प्रति संवेदनशील होते हैं और एक धातु का प्रतिनिधित्व करते हैं जो इसके अघुलनशील नमक की एक परत के साथ एक आयन के साथ कवर किया जाता है जिससे इलेक्ट्रोड संवेदनशील होता है। जब ऐसा इलेक्ट्रोड निर्दिष्ट आयन वाले समाधान से संपर्क करता है, तो एक संभावित ई उत्पन्न होता है, जिसका मूल्य नमक की घुलनशीलता के उत्पाद और समाधान में आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करता है।
दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल हैं।संतृप्त सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल इलेक्ट्रोड एक निरंतर क्षमता बनाए रखते हैं और संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किए जाते हैं, जिसके खिलाफ संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापा जाता है।
अक्रिय इलेक्ट्रोड - हार्ड-टू-ऑक्सीडाइज़ धातुओं से बनी एक प्लेट या तार - प्लैटिनम, सोना, पैलेडियम। उनका उपयोग रेडॉक्स जोड़ी वाले समाधानों में ई को मापने के लिए किया जाता है।
विभिन्न प्रकार के झिल्ली इलेक्ट्रोड में एक झिल्ली होती है जिस पर एक झिल्ली क्षमता E उत्पन्न होती है। E का मान झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर एक ही आयन की सांद्रता में अंतर पर निर्भर करता है। सबसे सरल और सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला झिल्ली इलेक्ट्रोड ग्लास इलेक्ट्रोड है।
पोटेंशियोमेट्री में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोड में एक बड़ा आंतरिक प्रतिरोध (500-1000 MΩ) होता है, इसलिए मौजूदा प्रकार के पोटेंशियोमीटर जटिल इलेक्ट्रॉनिक उच्च-प्रतिरोध वोल्टमीटर होते हैं। पोटेंशियोमीटर में इलेक्ट्रोड सिस्टम के ईएमएफ को मापने के लिए, सेल सर्किट में करंट को कम करने के लिए एक मुआवजा सर्किट का उपयोग किया जाता है।
अक्सर, पोटेंशियोमीटर का उपयोग पीएच के प्रत्यक्ष माप के लिए किया जाता है, अन्य आयनों pNa, pK, pNH, pCl और mV की सांद्रता के संकेतक। उपयुक्त आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके माप किए जाते हैं।
पीएच को मापने के लिए, जो आक्रामक वातावरण सहित तकनीकी प्रक्रियाओं की निरंतर निगरानी के लिए समाधान, पेयजल, खाद्य उत्पादों और कच्चे माल, पर्यावरणीय वस्तुओं और उत्पादन प्रणालियों में हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता की विशेषता है, विशेष उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जिन्हें पीएच मीटर कहा जाता है। (चित्र 6)। वे एक ग्लास इलेक्ट्रोड और एक सिल्वर क्लोराइड संदर्भ इलेक्ट्रोड हैं। विश्लेषण करने से पहले, मानक बफर समाधानों का उपयोग करके पीएच मीटर के अंशांकन की जांच करना आवश्यक है, जिनमें से फिक्सल डिवाइस पर लागू होते हैं।

चित्र 7- पीएच मीटर
पीएच मीटर की क्रिया इलेक्ट्रोड सिस्टम के ईएमएफ मान को मापने पर आधारित होती है, जिसके संकेतक समाधान में हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि के लिए आनुपातिक होते हैं - पीएच (इसका हाइड्रोजन सूचकांक)। पीएच मीटर मोड को नियंत्रित और समायोजित करने के लिए, इलेक्ट्रॉनिक रूपांतरण इकाई से जुड़े रिमोट कंट्रोल का उपयोग किया जाता है। पीएच, पीएनए, पीके, पीएनएच, पीसीएल और अन्य के प्रत्यक्ष माप के अलावा, पीएच मीटर आयन के पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन को निर्धारित करने की अनुमति देता है
पीएच मीटर की माप त्रुटियाँ:
1) ईएमएफ, तापमान को मापने में त्रुटियां।
2) अंशांकन त्रुटि, जिसमें डिवाइस त्रुटि के साथ बीआर त्रुटि शामिल है;
3) माप त्रुटि का एक यादृच्छिक घटक।
वाद्य त्रुटि के अलावा, माप तकनीक में एक त्रुटि है।
अंशांकन के दौरान दो मुख्य समायोजन किए जाते हैं - इनवर्टिंग एम्पलीफायर के लाभ और ऑफसेट को सेट करना।
आदि.................

1. विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके विश्लेषण किए गए पदार्थों के विद्युत रासायनिक गुणों के उपयोग पर आधारित हैं। इनमें निम्नलिखित विधियां शामिल हैं।

विश्लेषण या उसके घटकों के द्रव्यमान के सटीक माप के आधार पर इलेक्ट्रोग्रैविमेट्रिक विधि, जो इलेक्ट्रोड पर जारी की जाती है जब एक प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह विश्लेषण किए गए समाधान से गुजरता है।

समाधानों की विद्युत चालकता को मापने के आधार पर एक कंडक्टोमेट्रिक विधि, जो चल रही रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप बदलती है और इलेक्ट्रोलाइट के गुणों, उसके तापमान और विलेय की एकाग्रता पर निर्भर करती है।

परीक्षण पदार्थ के घोल में डूबे इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापने के आधार पर पोटेंशियोमेट्रिक विधि। इलेक्ट्रोड की क्षमता निरंतर माप स्थितियों के तहत समाधान में संबंधित आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है, जो कि पोटेंशियोमीटर उपकरणों का उपयोग करके किया जाता है।

एक छोटी सतह के साथ इलेक्ट्रोड पर होने वाली एकाग्रता ध्रुवीकरण की घटना के उपयोग के आधार पर पोलरोग्राफिक विधि जब एक विद्युत प्रवाह का विश्लेषण इलेक्ट्रोलाइट समाधान के माध्यम से किया जाता है।

किसी पदार्थ की एक निश्चित मात्रा के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए खपत बिजली की मात्रा को मापने के आधार पर कूलोमेट्रिक विधि। यह विधि फैराडे के नियम पर आधारित है।

2. विश्लेषण के ऑप्टिकल तरीके अध्ययन के तहत यौगिकों के ऑप्टिकल गुणों के उपयोग पर आधारित हैं। इनमें निम्नलिखित विधियां शामिल हैं।

गैस बर्नर फ्लेम, स्पार्क या इलेक्ट्रिक आर्क में गर्म होने पर पदार्थों के वाष्प द्वारा उत्सर्जित लाइन स्पेक्ट्रा के अवलोकन के आधार पर उत्सर्जन वर्णक्रमीय विश्लेषण। विधि पदार्थों की मौलिक संरचना को निर्धारित करना संभव बनाती है।

स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी, दृश्य और अवरक्त क्षेत्रों में अवशोषण वर्णक्रमीय विश्लेषण। स्पेक्ट्रो-फोटोमेट्रिक और फोटोकलरिमेट्रिक विधियों के बीच भेद। विश्लेषण की स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के प्रकाश (मोनोक्रोमैटिक विकिरण) के अवशोषण को मापने पर आधारित होती है, जो किसी पदार्थ के अधिकतम अवशोषण वक्र से मेल खाती है। विश्लेषण की फोटोकलरिमेट्रिक विधि प्रकाश अवशोषण को मापने या स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में फोटोकलरमीटर में अवशोषण स्पेक्ट्रम का निर्धारण करने पर आधारित है।

अपवर्तक सूचकांक की माप के आधार पर रेफ्रेक्टोमेट्री।

ध्रुवीकरण के विमान के रोटेशन के माप के आधार पर पोलारिमेट्री।

नेफेलोमेट्री एक विलयन में निलंबित बिना रंग के कणों द्वारा प्रकाश के परावर्तन या प्रकीर्णन की घटना के उपयोग पर आधारित है। यह विधि निलंबन के रूप में किसी घोल में किसी पदार्थ की बहुत कम मात्रा निर्धारित करना संभव बनाती है।

टर्बिडीमेट्री, निलंबित रंगीन कणों द्वारा प्रकाश के परावर्तन या प्रकीर्णन की घटना के उपयोग पर आधारित है। समाधान द्वारा अवशोषित या इसके माध्यम से प्रेषित प्रकाश को उसी तरह से मापा जाता है जैसे रंगीन समाधानों की फोटोकलरिमेट्री में।

पदार्थों के प्रतिदीप्ति के आधार पर ल्यूमिनेसेंस या प्रतिदीप्ति विश्लेषण। पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में। यह उत्सर्जित या दृश्य प्रकाश की तीव्रता को मापता है।

उपकरणों का डिज़ाइन एक समायोजन डायाफ्राम का उपयोग करके दो प्रकाश प्रवाह की तीव्रता को बराबर करने के लिए प्रदान करता है। दोनों फोटोकल्स की समान रोशनी के साथ, गैल्वेनोमीटर सर्किट में उनसे धाराओं को पारस्परिक रूप से मुआवजा दिया जाता है और गैल्वेनोमीटर सुई को शून्य पर सेट किया जाता है। जब एक फोटोकेल को क्युवेट द्वारा रंगीन विलयन से काला किया जाता है, तो गैल्वेनोमीटर का तीर विलयन की सांद्रता के अनुपात में विचलन करेगा। गैल्वेनोमीटर सुई की शून्य स्थिति को कैलिब्रेशन डायाफ्राम के साथ दूसरे फोटोकेल को काला करके बहाल किया जाता है। डायाफ्राम का आकार और डिजाइन विविध हो सकता है। उदाहरण के लिए, FEK-56 फोटोइलेक्ट्रिक वर्णमापी एक स्लाइडिंग कैट-आई डायफ्राम का उपयोग करते हैं। एक बिल्ली की आंख का डायाफ्राम अर्धचंद्राकार खंडों से बना होता है जो उन छिद्रों के व्यास को बदलने के लिए स्लाइड और स्लाइड करते हैं जिनसे प्रकाश गुजरता है।

वर्णमापी के दाहिने प्रकाश पुंज में स्थित डायाफ्राम अपने क्षेत्र को बदल देता है और इससे जुड़े ड्रम के घूमने पर दाहिने फोटोकेल पर प्रकाश प्रवाह की तीव्रता बदल जाती है। बाएं बीम में स्थित एक स्लाइडिंग डायाफ्राम बाएं फोटोकेल पर प्रकाश प्रवाह की घटना की तीव्रता को कम करने का कार्य करता है। दायां प्रकाश किरण माप रहा है, बायां एक मुआवजा है।

क्रोमैटोग्राफिक तरीके। विधियों का वर्गीकरण

क्रोमैटोग्राफिक विधियों द्वारा पदार्थों का पृथक्करण और विश्लेषण दो चरणों के बीच पदार्थों के वितरण पर आधारित है, जिनमें से एक स्थिर (स्थिर) है, और दूसरा मोबाइल है, जो पहले के साथ चल रहा है। पृथक्करण तब होता है जब स्थिर चरण अलग होने वाले मिश्रण के आयनों या अणुओं के संबंध में एक अलग सोखना क्षमता प्रदर्शित करता है। आमतौर पर, स्थिर चरण एक विकसित सतह के साथ एक शर्बत है, और मोबाइल चरण एक तरल या गैस प्रवाह है।

क्रोमैटोग्राफिक विधियों को कई मापदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है: ए) विश्लेषण किए गए मिश्रण (सोखना, वितरण, आयन एक्सचेंज, तलछटी, आदि) के घटकों के पृथक्करण के तंत्र के अनुसार; बी) मोबाइल चरण (गैस, तरल) की कुल स्थिति से; सी) स्थिर चरण के प्रकार और इसकी ज्यामितीय व्यवस्था (स्तंभ, पतली परत, पेपर क्रोमैटोग्राफी) द्वारा; घ) मिश्रण को स्थानांतरित करने की विधि के अनुसार कॉलम (एल्यूएंट, फ्रंटल, विस्थापन) में अलग किया जाना है।

सरलतम संस्करण में, क्रोमैटोग्राफी स्तंभों पर की जाती है जिसमें एक शर्बत को एक स्थिर चरण के रूप में कार्य करते हुए रखा जाता है। अलग किए जाने वाले पदार्थों के मिश्रण वाले घोल को कॉलम से गुजारा जाता है। विश्लेषण किए गए मिश्रण के घटक गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत या दबाव में मोबाइल चरण के साथ स्थिर चरण के माध्यम से चलते हैं। शर्बत के साथ उनकी बातचीत के कारण अलग-अलग गति से मिश्रण के घटकों की गति के कारण पृथक्करण किया जाता है। नतीजतन, पदार्थों को सॉर्बेंट पर वितरित किया जाता है, जो ज़ोन नामक सोखना परतों का निर्माण करता है। पृथक्करण या विश्लेषण के उद्देश्य के आधार पर विभिन्न पोस्ट-प्रोसेसिंग विकल्प हो सकते हैं। सबसे आम विधि eluted है। एक उपयुक्त विलायक स्तंभ के माध्यम से उस पर सोखने वाले पदार्थों के साथ पारित किया जाता है - एलुएंट, जो स्तंभ से एक या अधिक सोखने वाले घटकों को धोता है; फिर वे परिणामी eluate समाधान में निर्धारित किए जा सकते हैं। आप कॉलम के माध्यम से एक डेवलपर अभिकर्मक पास कर सकते हैं, जिसके कारण सॉर्बेड पदार्थ दिखाई देने लगते हैं, अर्थात। बनाए रखा पदार्थ के साथ शर्बत परत एक निश्चित रंग प्राप्त करता है। एक विकसित क्रोमैटोग्राम प्राप्त किया जाता है, जो किसी को अतिरिक्त गुणात्मक प्रतिक्रियाओं के बिना मिश्रण की संरचना के बारे में निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है।

क्रोमैटोग्राफिक विधियों में मुख्य पैरामीटर अवधारण विशेषताओं, दक्षता और पृथक्करण की डिग्री हैं।

आयतन प्रतिधारण और अवधारण समय, एलुएंट का आयतन और स्तंभ से किसी दिए गए पदार्थ को निकालने में लगने वाला समय है। ये मान शर्बत के गुणों, मोबाइल चरण की गति की गति और इसकी मात्रा के साथ-साथ वितरण गुणांक पर निर्भर करते हैं р:

सीआर = सी टीवी / एसजेएच,

जहां सी टीवी स्थिर चरण में विलेय की कुल सांद्रता है; सी डब्ल्यू - मोबाइल चरण में पदार्थ की एकाग्रता। सापेक्ष प्रतिधारण मूल्यों को मापकर, अलग किए जाने वाले घटकों की पहचान की जा सकती है।

एक स्तंभ पर पृथक्करण की दक्षता का आकलन करने के लिए, सैद्धांतिक प्लेटों की अवधारणा पेश की जाती है। कॉलम में सॉर्बेंट परत पारंपरिक रूप से कई सन्निहित संकीर्ण क्षैतिज परतों में विभाजित होती है, जिनमें से प्रत्येक को सैद्धांतिक प्लेट कहा जाता है। प्रत्येक परत में, स्थिर और मोबाइल चरणों के बीच एक संतुलन स्थापित किया जाता है। सैद्धांतिक ट्रे की संख्या जितनी बड़ी होगी, पृथक्करण दक्षता उतनी ही अधिक होगी। एक और मात्रा जो पृथक्करण दक्षता की विशेषता है वह सैद्धांतिक प्लेट के बराबर ऊंचाई है, जो अनुपात एच = एल / एन है, जहां एल कॉलम की लंबाई है; एन सैद्धांतिक प्लेटों की संख्या है।

दो घटकों 1 और 2 के पृथक्करण की डिग्री पृथक्करण मानदंड R द्वारा निर्धारित की जाती है, जो अवधारण समय (ti) और सॉर्बेंट (∆ti) पर घटकों द्वारा कब्जा किए गए क्षेत्रों की चौड़ाई पर निर्भर करता है:

R1,2 = 2 (t2 t1) / (∆t2 + ∆t1)

घटक अलग हो जाते हैं यदि R2,1≥1, और अलग नहीं हैं यदि R2,1 = 0।

विश्लेषण के रासायनिक तरीकों के दौरान, वे कागज पर आयन-विनिमय क्रोमैटोग्राफी और क्रोमैटोग्राफी का अध्ययन करते हैं, बाकी क्रोमैटोग्राफिक विधियों - विश्लेषण के भौतिक और रासायनिक तरीकों के दौरान।

आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी

आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी मोबाइल आयनों के लिए विश्लेषण किए गए समाधान के आयनों के प्रतिवर्ती स्टोइकोमेट्रिक एक्सचेंज पर आधारित है - सॉर्बेंट काउंटर, जिसे आयन एक्सचेंजर्स (या आयन एक्सचेंजर्स) कहा जाता है। प्राकृतिक या सिंथेटिक रेजिन का उपयोग आयन एक्सचेंजर्स के रूप में किया जाता है - ठोस, पानी में अघुलनशील उच्च-आणविक एसिड और उनके लवण जिनमें सक्रिय समूह होते हैं। आयन एक्सचेंजर्स को कटियन एक्सचेंजर्स आरएसओ 3 -एच + (जहां आर एक जटिल कार्बनिक कट्टरपंथी है) में उप-विभाजित किया गया है, जो कि आयनों के लिए हाइड्रोजन आयन का आदान-प्रदान करने में सक्षम है, और आयनों एक्सचेंजर्स आरएनएच 3 + ओएच-, आयनों के लिए ओएच समूह का आदान-प्रदान करने में सक्षम हैं। कटियन विनिमय योजना:

RSO3 H + + M + ↔ RSO 3 -M + + H +

आयनों विनिमय योजना:

RNHz + OH - + A- RNH 3 + A- + OH-

आयन एक्सचेंज करने की तकनीक सबसे अधिक बार स्तंभ है। गतिशील संस्करण में, स्तंभ एक आयन एक्सचेंजर से भरा होता है और विश्लेषण किए गए समाधान को एक निश्चित दर पर इसके माध्यम से पारित किया जाता है।

गुणात्मक विश्लेषण के प्रयोजनों के लिए, सभी सबसे महत्वपूर्ण अकार्बनिक आयनों और कई कार्बनिक यौगिकों के अलगाव और पता लगाने के लिए तरीके विकसित किए गए हैं, और धनायनों और आयनों के मिश्रण का आंशिक और पूर्ण विश्लेषण विकसित किया गया है।

आयनों का पृथक्करण आयन एक्सचेंजर की प्रकृति और संरचना, विश्लेषण किए गए पदार्थों की प्रकृति, प्रयोग की शर्तों (तापमान, माध्यम का पीएच, आदि) पर निर्भर करता है। अधिकांश व्यावहारिक गणनाओं के लिए, यह माना जा सकता है कि आयन एक्सचेंजर और समाधान के बीच संतुलन सामूहिक क्रिया के नियम का पालन करता है।

कागज पर वर्णलेखन

कागज पर क्रोमैटोग्राफी के लिए महंगे उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है और यह प्रदर्शन करने में बेहद सरल है। यह विधि पदार्थों की एक साथ पहचान या पहचान के साथ अलगाव को जोड़ती है। कागज छिद्रों में पानी रखता है - एक स्थिर विलायक। क्रोमैटोग्राफिक पेपर पर जमा पदार्थ मोबाइल चरण में जाते हैं और पेपर केशिकाओं के साथ अलग-अलग गति से चलते हुए अलग हो जाते हैं। पदार्थों को अलग करने की क्षमता का अनुमान गुणांक आरएफ द्वारा लगाया जाता है जो पदार्थ के क्षेत्र के विस्थापन के अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है एच विलायक के सामने एच के विस्थापन के लिए: आरएफ = एच / एच

आरएफ के संख्यात्मक मान मोबाइल और स्थिर चरणों की प्रकृति, वितरण गुणांक और क्रोमैटोग्राफिक पेपर के प्रकार पर निर्भर करते हैं। प्रभावी पृथक्करण के लिए प्रायोगिक परिस्थितियाँ आवश्यक हैं।

टाइट्रोमेट्री की बुनियादी अवधारणाएँ। शीर्षक के तरीके

विश्लेषण के अनुमापांक विधियाँ विश्लेषण के साथ प्रतिक्रिया के लिए खपत किए गए अभिकर्मक के द्रव्यमान के पंजीकरण पर आधारित हैं। अभिकर्मक (टाइटरेंट) को विश्लेषण किए गए समाधान में या तो ठोस रूप में जोड़ा जाता है (पाउडर, टैबलेट, अभिकर्मक के साथ संसेचित कागज), या सबसे अधिक बार अभिकर्मक की सटीक ज्ञात एकाग्रता के साथ समाधान के रूप में। आप परीक्षण समाधान और अतिरिक्त अभिकर्मक (ग्रेविमेट्रिक अनुमापन), या अनुमापन के लिए उपयोग किए जाने वाले टाइट्रेंट की मात्रा के साथ बर्तन का वजन करके खपत किए गए टाइट्रेंट के द्रव्यमान को माप सकते हैं। बाद के मामले में, टाइट्रेंट के द्रव्यमान को इसके आयतन के रूप में सूत्रों द्वारा व्यक्त किया जाता है

एम = टीवी और एम = सीएनएवीЭ / 1000,

जहाँ T, टाइट्रेंट विलयन का अनुमापांक है; जी / सेमी 3; वी टाइट्रेंट समाधान की मात्रा है, सेमी 3; सीएन टाइट्रेंट समाधान की सामान्य एकाग्रता है, मोल / डीएम 3; ई - टाइट्रेंट समकक्ष।

टाइट्रेंट को छोटे भागों में विश्लेषण किए गए घोल की सटीक मापी गई मात्रा में जोड़ा जाता है। रासायनिक प्रतिक्रिया समीकरण द्वारा वर्णित प्रणाली में टाइट्रेंट के प्रत्येक नए हिस्से को जोड़ने के बाद, संतुलन स्थापित होता है, उदाहरण के लिए

जहां ए विश्लेषक है; बी-टाइटरेंट; हा, टी स्टोइकोमीट्रिक गुणांक हैं। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, विश्लेषक और टाइट्रेंट की संतुलन सांद्रता कम हो जाती है, और प्रतिक्रिया उत्पादों की संतुलन सांद्रता बढ़ जाती है। जब अनुमापन पदार्थ की मात्रा के बराबर टाइट्रेंट की मात्रा का सेवन किया गया है, तो प्रतिक्रिया समाप्त हो जाएगी। इस क्षण को तुल्यता बिंदु कहा जाता है। व्यवहार में, प्रतिक्रिया का अंतिम बिंदु निश्चित होता है, जो कुछ हद तक सन्निकटन के साथ, तुल्यता के बिंदु से मेल खाता है। विश्लेषण के रासायनिक तरीकों में, यह किसी भी प्रारंभिक यौगिकों, प्रतिक्रिया उत्पादों, या संकेतक पदार्थों को विशेष रूप से सिस्टम में पेश किए जाने के कारण ध्यान देने योग्य विश्लेषणात्मक प्रभाव (समाधान के रंग में परिवर्तन, वर्षा) द्वारा दृष्टिगत रूप से दर्ज किया जाता है। विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीकों में, अंतिम बिंदु मापा भौतिक पैरामीटर - पीएच, क्षमता, विद्युत चालकता, आदि में तेज बदलाव से निर्धारित होता है।

अनुमापन प्रत्यक्ष, विपरीत और अप्रत्यक्ष अनुमापन के बीच अंतर करता है।

अनुमापन की प्रत्यक्ष विधि में, निर्धारित किया जाने वाला घटक ए मानक समाधान बी के साथ सीधे प्रतिक्रिया करता है। यदि किसी कारण से ऐसी प्रतिक्रिया असंभव है, तो रिवर्स या अप्रत्यक्ष अनुमापन का उपयोग किया जाता है। इसके लिए, विश्लेषक में एक सहायक अभिकर्मक जोड़ा जाता है - एक माध्यमिक मानक जो निर्धारित किए जा रहे घटक के साथ प्रतिक्रिया करता है। पश्च अनुमापन विधि में, B को अधिक मात्रा में लिया जाता है, और अप्राप्य अवशेष को द्वितीयक मानक के साथ अनुमापन किया जाता है। अप्रत्यक्ष अनुमापन विधियों में, प्रतिक्रिया उत्पाद (प्रतिस्थापन अनुमापन) मानक समाधान के साथ प्रतिक्रिया करता है।

अनुमापन विधियां

कुछ मामलों में, एक तथाकथित रिवर्स अनुमापन किया जाता है, जिसमें एक मानक अभिकर्मक समाधान का विश्लेषण समाधान के साथ किया जाता है। यह आमतौर पर तब प्रयोग किया जाता है जब विश्लेषक हवा में अस्थिर होता है। पदार्थों के मिश्रण का विश्लेषण करते समय, विभिन्न अनुमापन विधियों को जोड़ना संभव है।

किसी भी माप की प्रक्रिया में संदर्भ के अनुरूप पैरामीटर के साथ वस्तु के चयनित पैरामीटर की तुलना करना शामिल है। अनुमापांक विश्लेषण में, निर्धारित किए जाने वाले घटक की सटीक ज्ञात सांद्रता (अनुमापांक, सामान्यता) वाले समाधान मानकों के रूप में उपयोग किए जाते हैं। ऐसे विलयनों को मानक (अनुमापित) कहा जाता है। उन्हें कई तरीकों से तैयार किया जा सकता है: 1) प्रारंभिक सामग्री के सटीक वजन के अनुसार; 2) प्राथमिक मानक के अनुसार एकाग्रता के बाद के निर्धारण के साथ अनुमानित नमूने के अनुसार; 3) एक ज्ञात एकाग्रता के साथ पहले से तैयार घोल का पतला होना; 4) निश्चित चैनल द्वारा; 5) आयन एक्सचेंज।

पहली विधि में, केवल रासायनिक रूप से शुद्ध स्थिर यौगिक, जिनमें से संरचना सख्ती से रासायनिक सूत्र से मेल खाती है, साथ ही आसानी से साफ किए गए पदार्थों का उपयोग प्रारंभिक सामग्री के रूप में किया जा सकता है। दूसरी विधि में, प्राथमिक मानक होना आवश्यक है - सटीक ज्ञात संरचना का रासायनिक रूप से शुद्ध यौगिक जो निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करता है।

2. हवा में स्थिरता, मानक समाधान भंडारण के दौरान टिटर को नहीं बदलना चाहिए।

3. उच्च आणविक भार ताकि वजन त्रुटियों को कम किया जा सके।

4. अच्छी घुलनशीलता, पदार्थ के घोल के साथ तेज प्रतिक्रिया, जिसकी सांद्रता निर्धारित की जाती है।

5. समतुल्य बिंदु को सटीक और स्पष्ट रूप से परिभाषित किया जाना चाहिए।
समाधान के अनुमापांक का निर्धारण - मानकीकरण - कर सकते हैं

ग्रेविमेट्रिक और वॉल्यूमेट्रिक विधियों द्वारा किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध में, शीर्षक तेजी से सेट किया गया है, इसलिए इसका मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है। प्राथमिक मानक (अलग-अलग तौला भागों की विधि) या प्राथमिक मानक के समाधान (पिपेटिंग विधि) का एक सटीक तौला भाग एक मानकीकृत समाधान के साथ शीर्षक दिया गया है। अनुमापांक सेटिंग के पूर्वाग्रह की गणना करके अनुमापांक सेटिंग की शुद्धता की जाँच की जाती है।

प्रत्येक अनुमापांक पद्धति के लिए, प्रयुक्त अनुमापांकों के मानकीकरण के लिए विधियों का विकास किया गया है, और प्राथमिक मानकों के चुनाव पर सिफारिशें दी गई हैं। यह याद रखना चाहिए कि मानक समाधानों की विशेषताओं को आवश्यक सटीकता के साथ निर्धारित किया जाना चाहिए। अनुमापांक, दाढ़ और सामान्यता को चौथे महत्वपूर्ण अंक तक निर्धारित किया जाता है, दशमलव बिंदु के बाद शून्य की गणना नहीं की जाती है (उदाहरण के लिए, टीएनएन = 0.004014 ग्राम / सेमी 3; सीएमएनओ 4 = 0.04995 एन)।

अनुमापनी विधियों का वर्गीकरण

अनुमापांक विधियों को प्रतिक्रिया के प्रकार के अनुसार चार बड़े समूहों में विभाजित किया जाता है। इनमें से प्रत्येक समूह में, एक या दूसरे टाइट्रेंट के उपयोग से जुड़ी विशेष विधियाँ हैं। तालिका से निम्नानुसार, सबसे बड़ा समूह रेडॉक्स अनुमापन विधियों से बना है। इसमें (तालिका में दर्शाए गए लोगों के अलावा) क्रोमैटोमेट्री (मानक समाधान - K2Cr2O7), सेरिमेट्री (सीई 4+ युक्त मानक समाधान), ब्रोमैटोमेट्री (केबीआरओ 3), वैनाडाटोमेट्री (एनएच 4 वीओ 3), एस्कॉर्बिनोमेट्री (मानक समाधान - एस्कॉर्बिक एसिड) शामिल हैं। ) और आदि। कॉम्प्लेक्सोमेट्रिक विधियों के समूह में, कॉम्प्लेक्सोमेट्री (टाइटरेंट - ईडीटीए, या ट्रिलोन बी, या कॉम्प्लेक्स III) अभी भी सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन विश्लेषणात्मक अभ्यास में उपयोग किए जाने वाले कॉम्प्लेक्स की संख्या लगातार बढ़ रही है। दूसरी ओर, वर्षा अनुमापन विधियों को अभ्यास से चरणबद्ध तरीके से समाप्त किया जाता है। जाहिर है, इसका कारण यह है कि हालांकि वर्षा की प्रतिक्रियाएं बहुत अधिक हैं, कई मामलों में अनुमापन समापन बिंदु को ठीक करना मुश्किल है। अर्जेंटोमेट्री, रोडानोमेट्री और मर्क्यूरिमेट्री के तरीके अच्छी तरह से विकसित हैं, लेकिन वे कम संख्या में आयनों को निर्धारित करने के लिए उपयुक्त हैं, इसके अलावा, चांदी एक मूल्यवान धातु है, और पारा लवण जहरीले होते हैं। खराब घुलनशील सल्फेट्स की वर्षा के आधार पर एक निर्धारण विधि प्रस्तावित है।

अम्ल-क्षार अनुमापन विधियाँ अधिक व्यापक होती जा रही हैं। यह गैर-जलीय सॉल्वैंट्स के अभ्यास में लगातार बढ़ते उपयोग के कारण है जो पदार्थों के एसिड-बेस गुणों को बदलते हैं।

विश्लेषण के अनुमापांक विधियों के लाभ: उपयोग किए गए उपकरणों का त्वरित निर्धारण और सरलता, जो धारावाहिक विश्लेषण करते समय विशेष रूप से सुविधाजनक है। इन विधियों की संवेदनशीलता की सीमा 10 ~ 3 mol / dm 3, या 0.10% के क्रम की है; सटीकता ~ 0.5% (रिलायंस)। ये आंकड़े उपयोग किए गए संकेतकों की संवेदनशीलता और प्रतिक्रियाशील समाधानों की एकाग्रता पर निर्भर करते हैं।

सटीकता और वर्णमिति परिभाषाओं का दायरा

छोटी मात्राओं के विश्लेषण के लिए अक्सर वर्णमिति विधियों का उपयोग किया जाता है। निर्धारण जल्दी से किया जाता है, और पदार्थ की इतनी मात्रा अधिक सटीकता के साथ निर्धारित की जाती है कि गुरुत्वाकर्षण और अनुमापांक विश्लेषण के तरीकों से पता लगाना व्यावहारिक रूप से असंभव है, क्योंकि अध्ययन के तहत बहुत अधिक पदार्थ प्राप्त करने के लिए लिया जाना होगा। समाधान में आवश्यक एकाग्रता।

तकनीकी नियंत्रण की समस्याओं को हल करने के लिए वर्णमिति विधियों का उपयोग किया जाता है, ताकि उनके डेटा के आधार पर तकनीकी रासायनिक प्रक्रिया को विनियमित करना संभव हो सके; अमोनिया, फ्लोराइड, नाइट्राइट और नाइट्रेट, पानी में लौह लवण, भोजन में विटामिन, रक्त और पित्त में आयोडीन, नाइट्रोजन, बिलीरुबिन और कोलेस्ट्रॉल के मात्रात्मक निर्धारण के लिए नैदानिक ​​प्रयोगशालाओं में, रक्त में हीमोग्लोबिन के निर्धारण के लिए स्वच्छता और स्वच्छ विश्लेषण में, आदि ...

वायु विश्लेषण

शहरों में वायु प्रदूषण का मुख्य स्रोत उत्पादों में निहित हानिकारक घटक हैं! दहन। इनमें शामिल हैं: राख, ठोस ईंधन कण, यांत्रिक अशुद्धियाँ; सल्फर, नाइट्रोजन, सीसा के ऑक्साइड; कार्बन मोनोआक्साइड; ईंधन के अधूरे दहन के उत्पाद। अधिकांश आधुनिक उत्पादन प्रक्रियाओं में, तकनीकी चक्र उत्सर्जन की सफाई प्रदान नहीं करते हैं। एमए के अनुसार स्टायरिकोविच, दुनिया में ठोस पदार्थों का वार्षिक उत्सर्जन 100, 5O2-150, CO-300, नाइट्रोजन ऑक्साइड - 50 मिलियन टन है। जब ठोस और तरल ईंधन जलाए जाते हैं, तो सुगंधित कार्सिनोजेनिक हाइड्रोकार्बन बनते हैं! जिनमें से एक - 3,4 - बेंजपाइरीन 2оН1 2, जो मिट्टी, हवा और पानी में मौजूद है (अधिकतम अनुमेय एकाग्रता 0.00015 मिलीग्राम / डीएम 3 है)।

रासायनिक उद्योग के वातावरण में मुख्य उत्सर्जन:

नाइट्रिक एसिड - N0, N02, N43

हाइड्रोक्लोरिक एसिड - HC1, C1 2 सल्फ्यूरिक एसिड प्राप्त

नाइट्रस विधि - N0, N02, ZO 2, 8Oz, H 2 5O, Fe 2 Oz (धूल)

संपर्क विधि - 5O 2, 5Oz, H 2 5O4, Fe 2 Oz (धूल) फास्फोरस और

फॉस्फोरिक एसिड - 2 के बारे में, НзРО4, НР, Ca5F (PO4) s (धूल)

एसिटिक अम्ल - CH3CHO, CH3COOH

जटिल उर्वरक - N0, N02, NНз, , 2 5О4, 2 а, , उर्वरक धूल

कैल्शियम क्लोराइड - 1, 2 5О4, аС1 2 (धूल) तरल क्लोरीन - 1, С1 2, Нg

मेथनॉल - 3 , СО कैप्रोलैक्टम - NO, NO2, 5О 2, Н 2 5, एसिटिलीन - С2Н 2 कृत्रिम रेशों की कालिख - 2 5, С5 2, आदि।

वायु प्रदूषण को कम करने के लिए, आपको ईंधन के पूर्ण दहन के लिए स्थितियां बनाने की जरूरत है, जो उच्च तापमान पर दहन द्वारा प्राप्त की जाती है। इस मामले में, यह नाइट्रोजन ऑक्साइड की सामग्री को बढ़ाता है, जो सीओ से अधिक जहरीले होते हैं। इसलिए जलाने के नए तरीके खोजे जा रहे हैं। उनमें से एक में, ए.के. Vnukov, नाइट्रोजन ऑक्साइड के गठन को दबाने के लिए पूर्ण प्रीमिक्स बर्नर के साथ एक ज्वलनशील दहन भट्टी का उपयोग करें। गैस-वायु मिश्रण को कुचल आग रोक की एक परत में जलाया जाता है, जिसमें गर्मी-अवशोषित सतहें होती हैं जो भट्ठी में तापमान को कम करती हैं। प्रदूषित हवा या अधूरे दहन के उत्पादों को फर्नेस बॉयलरों की भट्टियों में निर्देशित करके वायु प्रदूषण को कम करना भी संभव है। भट्टियों को आपूर्ति की गई हवा को प्रदूषित हवा से बदलने से, सब कुछ के अलावा, ईंधन की खपत को -10% तक कम करने की अनुमति मिलती है।

गैस मिश्रण का विश्लेषण विभिन्न विधियों द्वारा किया जाता है।

ऑर्गेनोलेप्टिक विधि रंग और गंध द्वारा अशुद्धियों के मानव निर्धारण पर आधारित है और मिश्रण की संरचना का केवल एक अनुमानित विचार देती है। हाइड्रोजन सल्फाइड, क्लोरीन, अमोनिया, सल्फर डाइऑक्साइड, फास्फोरस ऑक्साइड, हाइड्रोकार्बन और कई कार्बनिक पदार्थों में गंध होती है। रंगीन गैसें - फ्लोरीन, क्लोरीन, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड।

उपयुक्त अभिकर्मक के साथ लगाए गए फिल्टर पेपर का उपयोग करके गुणात्मक विश्लेषण किया जा सकता है। वे कुछ गैसों की उपस्थिति में अपना रंग बदलते हैं।

तरल या झरझरा अवशोषक के साथ संकेत। हवा को एक विशेष तरल के साथ जहाजों के माध्यम से पारित किया जाता है या, झरझरा अवशोषक (प्यूमिस, एल्यूमिना जेल, सिलिका जेल) के माध्यम से, अभिकर्मकों के साथ इलाज किया जाता है। घोल में रंग बदलना या बादल छा जाना हवा में अशुद्धियों को दर्शाता है। गैस मिश्रण के सामान्य विश्लेषण में, गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना निर्धारित की जाती है।

ग्रेविमेट्रिक विश्लेषण रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अंजाम देकर एक तलछट के रूप में गैस के एक घटक हिस्से को अलग करने पर आधारित है। अवक्षेप को धोया जाता है, फ़िल्टर किया जाता है, सुखाया जाता है (या कैलक्लाइंड किया जाता है), तौला जाता है। इसके माध्यम से विश्लेषण की गई गैस को पारित करने के बाद समाधान के द्रव्यमान में वृद्धि से अशुद्धियों की सामग्री का न्याय करना भी संभव हो जाता है।

तटस्थता, ऑक्सीकरण-कमी, वर्षा, जटिलता की प्रतिक्रिया का उपयोग करके विशेष अभिकर्मकों के साथ अनुमापन द्वारा गैस मिश्रण के घटक भाग को निर्धारित करना संभव है।

गैस मिश्रण में किसी भी घटक की सांद्रता को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए, विश्लेषण के लिए सही नमूना लेना महत्वपूर्ण है। यदि हवा का निर्धारित घटक गैस या वाष्प है, तो इसे एक अवशोषित तरल के माध्यम से पारित किया जाता है, जहां पदार्थ भंग हो जाता है। यदि निर्धारित किया जाने वाला पदार्थ एक तरल है, तो ठोस अवशोषक का उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कण बड़े हो जाते हैं और सोख लेते हैं। ठोस अशुद्धियों और धूल को ठोस अवशोषण मीडिया (AFA फ़िल्टर, आदि) द्वारा बरकरार रखा जाता है। बड़ी मात्रा में गैसों का नमूना अंशांकित गैस मीटरों से लिया जाता है। वर्तमान में स्वचालित नमूनाकरण के लिए उपकरणों का उत्पादन किया जा रहा है। कार्य क्षेत्र की हवा में विभिन्न पदार्थों के लिए अधिकतम अनुमेय सांद्रता (एमपीसी) नीचे दी गई है (GOST 12.1.005–76)।

पदार्थों	एमपीसी. मिलीग्राम / मिमी
एसीटोन	200
गैसोलीन-विलायक (С के संदर्भ में)	300
ईंधन गैसोलीन (सी के संदर्भ में)	100
धात्विक पारा	0,01
सीसा और उसके अकार्बनिक यौगिक	0,01
सल्फ्यूरिक एसिड	1
कार्बन मोनोआक्साइड	20
कास्टिक क्षार समाधान (MaOH के संदर्भ में)	0,5
70% से अधिक की सिलिकॉन डाइऑक्साइड सामग्री के साथ धूल	1
फॉर्मलडिहाइड (एयरोसोल्स)	0,5
फिनोल (जोड़े में)	0,3

वायुमंडलीय हवा की जांच करते समय, नमूना कम होने पर सबसे विश्वसनीय डेटा प्राप्त किया जाता है। अधिकांश खतरनाक पदार्थों के लिए नमूना लेने का समय 20-30 मिनट निर्धारित किया गया है। यह ज्ञात है कि इस मामले में एक हानिकारक पदार्थ की एकाग्रता औसत है और 2-5 मिनट के लिए नमूना लेने की तुलना में 3 गुना "वैध" है। वायु प्रदूषण के स्रोत से दूरी को ध्यान में रखते हुए, वायु नमूना लेने के लिए विशिष्ट सिफारिशें हैं। उदाहरण के लिए, दौड़ के लिए वायुमंडलीय वायु के अध्ययन में "; प्रदूषण के स्रोत से 3 किमी की दूरी पर, 4-5 मिनट के लिए एक नमूना लिया जाता है। रिक्टर अवशोषक मॉडल 7 आर के साथ तरल 20 डीएम 3 / मिनट की आकांक्षा दर के साथ, और 10 किमी तक की दूरी पर - 50 डीएम 3/मिनट की गति के साथ 10 आर रिक्टर अवशोषक के साथ 2-3 मिनट।

नमूने में हवा में जांचे गए पदार्थ की इतनी मात्रा होनी चाहिए कि यह चुनी हुई विधि द्वारा निर्धारण के लिए पर्याप्त हो। हवा का एक बड़ा हिस्सा विश्लेषण परिणामों के औसत की ओर जाता है, और यदि मात्रा अपर्याप्त है, तो विश्लेषण की सटीकता कम हो जाती है।

मिट्टी का विश्लेषण

मिट्टी के रासायनिक विश्लेषण का कार्य कृषि के सैद्धांतिक और व्यावहारिक मुद्दों को हल करने के लिए उनकी रासायनिक विशेषताओं को प्राप्त करना है, मिट्टी की उत्पत्ति और गुणों का निर्धारण करना और उनकी उर्वरता बढ़ाने के लिए कृषि संबंधी उपाय करना है।

उनके रासायनिक विश्लेषण के लिए मिट्टी से अध्ययन के तहत यौगिकों का निष्कर्षण विभिन्न अर्क (जलीय, खारा, अम्लीय या क्षारीय) का उपयोग करके किया जाता है। कुछ मामलों में, कार्बोनेट के साथ छोटे हिस्से को मिलाकर, हाइड्रोफ्लोरिक (हाइड्रोफ्लोरिक) एसिड के साथ उपचार या अन्य एसिड (एचसी 1 + एचएनओ 3, एचएनओ 3 + एच 2 5 ओ 4) के साथ गीला दहन करके मिट्टी को विघटित किया जाता है। अधिकांश विश्लेषण हवा-शुष्क मिट्टी के नमूनों के साथ किए जाते हैं, एक मोर्टार में जमीन और 1 मिमी चलनी के माध्यम से छलनी।

इसके लिए 500-1000 ग्राम मिट्टी के नमूने को कागज की एक शीट पर पतली परत में फैलाकर एक साफ और सूखे कमरे में हवा में सुखाया जाता है। मिट्टी के बड़े-बड़े टुकड़ों को हाथों से कुचलकर जड़, पत्थर आदि हटा दिए जाते हैं। एक विद्युतीकृत कांच की छड़ के साथ कार्बनिक अवशेषों को निकालना सुविधाजनक होता है, जिसका वे पालन करते हैं। औसत नमूने के बाद के संग्रह के लिए नमूने के हिस्से को तकनीकी संतुलन पर तौला जाता है। कुछ प्रकार के विश्लेषण के लिए, मिट्टी के नमूनों की आवश्यकता होती है जिन्हें बिना प्रारंभिक सुखाने के खेत में ले जाया गया है, उदाहरण के लिए, नाइट्रेट्स का निर्धारण करते समय। तिमाही के आधार पर औसत नमूना लेना बेहतर है। छनाई हुई मिट्टी को काग, गत्ते के बक्से या पेपर बैग के साथ जार में संग्रहित किया जाता है।

पानी का अर्क तैयार करने के लिए, 100 ग्राम मिट्टी को 750-1000 सेमी 3 की चौड़ी गर्दन वाली बोतल में स्थानांतरित किया जाता है, आसुत जल की पांच गुना मात्रा, CO * से मुक्त, जोड़ा जाता है। बोतल को स्टॉपर से बंद किया जाता है और हिलाया जाता है 5 मिनट। नमकीन मिट्टी की जांच करते समय, 2 घंटे के लिए मिलाते हुए, एक दिन के लिए बसने या केवल 6 घंटे के लिए हिलाने के बाद किया जाता है। हुड को 15 सेमी व्यास में एक फ़नल के माध्यम से फ़िल्टर किया जाता है और उसमें एक बड़ा मुड़ा हुआ फ़िल्टर रखा जाता है। छानना साफ होना चाहिए।

पानी का अर्क मिट्टी में पानी में घुलनशील कार्बनिक और खनिज पदार्थों की सामग्री का एक विचार देता है, जिसमें मुख्य रूप से साधारण लवण होते हैं। पानी में घुलनशील लवण हानिकारक हो सकते हैं। हानिकारकता की डिग्री के अनुसार, उन्हें निम्नलिखित क्रम में व्यवस्थित किया जाता है: Na 2 CO 3> NaHCO 3> NaCl> CaCl 2> Ma 2 5O 4> MgCl 2> Me5O 4। मा 2 सीओ 3 (यहां तक ​​कि 0.005 वॉल्यूम अंश,%) की सामग्री लवणीय मिट्टी में पौधों की मृत्यु का कारण बनती है। अम्लीय दलदली और पीट-बोगी मिट्टी में, लोहे (II), मैंगनीज और एल्यूमीनियम के पानी में घुलनशील यौगिकों की अतिरिक्त सामग्री पौधों के लिए हानिकारक है। मिट्टी के लवणीकरण के कारण की पहचान करने में पानी के अर्क का विश्लेषण भूजल के विश्लेषण द्वारा पूरक है। तालिका जहरीले लवणों की सामग्री के अनुसार मिट्टी के वर्गीकरण को दर्शाती है।

जल विश्लेषण

जल को प्रदूषण से बचाना सबसे महत्वपूर्ण कार्य है, क्योंकि यह आबादी को स्वच्छ पेयजल उपलब्ध कराने से जुड़ा है। अपशिष्ट जल उपचार के लिए प्रभावी उपाय विकसित करने के लिए, यह जानना आवश्यक है कि किसी विशेष जल निकाय में प्रवेश करने वाले शाखा जल में किस प्रकार का प्रदूषण पाया जाता है, और कितनी मात्रा में। इन कार्यों को पानी का विश्लेषण करके हल किया जाता है।

औद्योगिक जल का उपयोग विभिन्न रासायनिक उद्योगों में किया जाता है। पानी बॉयलर, उपकरण, पाइप के क्षरण का कारण नहीं होना चाहिए, इसमें निलंबित ठोस पदार्थों की अधिकता होती है जो शीतलन प्रणाली के पाइप को रोकते हैं; यह पैमाने बनाने वाले लवण की सामग्री को नियंत्रित करता है।

तथाकथित रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सीओडी) का निर्धारण, अर्थात। पानी का ऑक्सीकरण, पानी में कार्बनिक पदार्थों की सामग्री के आकलन के एक उपाय के रूप में कार्य करता है।

सैद्धांतिक रूप से, सीओडी नमूने में निहित कार्बनिक पदार्थों के पूर्ण ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक मिलीग्राम / डीएम 3 में ऑक्सीजन (या ऑक्सीजन के रूप में गणना की गई ऑक्सीडाइज़र) का द्रव्यमान है, और कार्बन, हाइड्रोजन, सल्फर, फास्फोरस ऑक्साइड में ऑक्सीकृत होते हैं, और नाइट्रोजन परिवर्तित होता है अमोनियम नमक में। ऑक्सीजन, जो ऑक्सीकृत पदार्थों का हिस्सा है, ऑक्सीकरण प्रक्रिया में भाग लेता है, और हाइड्रोजन अमोनियम नमक के निर्माण में भाग लेता है। सीओडी निर्धारित करने के लिए लागू तरीके सीओडी सिद्धांत के करीब परिणाम देते हैं।

फिनोल सबसे आम प्रकार के जल प्रदूषकों में से एक है। वे कोक उत्पादन से अपशिष्ट जल में निहित हैं, सेलूलोज़ क्लेवाज उत्पादों का हिस्सा हैं, और कई कृत्रिम सामग्रियों, रंगों आदि के उत्पादन में कच्चे माल के रूप में उपयोग किए जाते हैं। फिनोल अधिकांश सूक्ष्मजीवों, मछलियों और स्तनधारियों के लिए विषैले होते हैं।

जल प्रदूषण से जुड़ी ऑक्सीजन की कमी से एरोबिक सूक्ष्मजीवों की मृत्यु हो जाती है, जिससे मछलियों की मृत्यु हो जाती है। कार्बनिक अशुद्धियाँ पानी के रंग और स्पष्टता, उसकी गंध और स्वाद को प्रभावित करती हैं। खाद्य उद्योग में उपयोग किया जाने वाला पानी किसी भी कार्बनिक अशुद्धियों से मुक्त होना चाहिए।

प्राकृतिक और अपशिष्ट जल का विश्लेषण किया जाता है, उनकी क्षारीयता, अम्लता, नाइट्रोजन और नाइट्रोजन युक्त पदार्थों की कुल सामग्री, धातु, गैर-धातु तत्व आदि का निर्धारण किया जाता है। जलाशयों और जलाशयों से बहते पानी के साथ पानी का नमूना विशेष निर्देशों के अनुसार किया जाता है।

इसमें इष्टतम विश्लेषण पद्धति का त्वरित चयन और इसके सामने आने वाली विश्लेषणात्मक समस्या को हल करने में इसका सफल कार्यान्वयन शामिल है। विश्लेषणात्मक समस्या की स्थितियों के क्रमिक विचार द्वारा इष्टतम विश्लेषण पद्धति का चुनाव किया जाता है। 1. विश्लेषण का प्रकार: ए) औद्योगिक, चिकित्सा, पर्यावरण, फोरेंसिक, आदि; बी) अंकन, एक्सप्रेस, मध्यस्थता; सी) स्थिर या ...

अमोनिया प्रति माह एक बार प्रत्येक इकाई से 0.03% से अधिक नहीं फोटोकलरिमेट्रिक विधि एम.आई. 213-А = ± 21% 1.7 उत्पादन अपशिष्ट, उनका उपयोग संयुक्त विधि द्वारा नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में, उत्प्रेरक शुद्धिकरण रिएक्टरों में शुद्ध "टेल" गैसें, हानिकारक पदार्थों के वेंटिलेशन उत्सर्जन, अपशिष्ट जल उत्पादन अपशिष्ट के रूप में बनते हैं। बाद में...