Metodat e analizës elektrokimike bazohen në proces. Metodat e kërkimit elektrokimik. Analiza e ujërave të zeza

Metodat elektrokimike analizat bazohen në studimin dhe përdorimin e proceseve që ndodhin në sipërfaqen e elektrodës ose në hapësirën afër elektrodës. Çdo parametër elektrik (potenciali, rryma, rezistenca, etj.), i lidhur funksionalisht me përqendrimin e tretësirës së analizuar dhe i përshtatshëm për matjen korrekte, mund të shërbejë si një sinjal analitik.

Ekzistojnë metoda elektrokimike direkte dhe indirekte. Metodat direkte përdorin varësinë e fuqisë së rrymës (potencialit, etj.) nga përqendrimi i komponentit që përcaktohet. Në metodat indirekte matet forca e rrymës (potenciali etj.) për të gjetur përqendrimin.

Aplikimi në analizë produkte ushqimore gjetur nga potenciometria, konduktometria dhe voltammetria.

Metoda potenciometrike e analizës

Metoda potenciometrike bazohet në matjen e forcave elektromotore të elementeve galvanike të kthyeshme dhe përdoret për të përcaktuar përqendrimin e joneve në një tretësirë. NË Kjo metodë Ekuacioni Nernst përdoret në mënyrë aktive:

E = E° + R*T/(n*F) ln (një oksid/a reduktim)

Ku E° është potenciali standard i sistemit redoks; R - konstante universale e gazit; T - temperaturë absolute; F është konstanta e Faradeit; n është numri i elektroneve që marrin pjesë në reaksionin e elektrodës; dhe oksid, dhe redukton - aktivitetin e formave të oksiduara dhe të reduktuara të sistemit redoks, përkatësisht.

Përparësitë kryesore të metodës potenciometrike janë saktësia e saj e lartë, ndjeshmëria e lartë dhe aftësia për të kryer titrim në solucione më të holluara sesa lejojnë metodat e treguesve vizualë. Duhet të theksohet gjithashtu se kjo metodë mund të përcaktojë disa substanca në një tretësirë ​​pa ndarje dhe titrim paraprak në mjedise të turbullta dhe me ngjyrë.

Kjo metodë bën të mundur analizimin e produkteve ushqimore për:

· prania e nitriteve dhe nitrateve në produktet e mishit;

· përcaktimi i aciditetit të produkteve të qumështit, birrës, elbit dhe kulturave të tjera të drithërave;

· matja e pH e shurupeve;

· përcaktimi i kaliumit në qumësht;

· përcaktimi i niseshtës në salsiçe.

Metoda konduktometrike e analizës

Metoda konduktometrike bazohet në ndryshimet në përçueshmërinë elektrike të tretësirave në varësi të përqendrimit të grimcave të ngarkuara të pranishme.

Objektet e një analize të tillë janë tretësirat e elektrolitit.

Përparësitë kryesore të konduktometrisë:

ndjeshmëri e lartë (kufiri i poshtëm i përqendrimeve të dallueshme ~10 -4 -10 -5 M), saktësi mjaft e lartë (gabim relativ i përcaktimit 0.1-2%), thjeshtësia e metodave, disponueshmëria e pajisjeve, aftësia për të studiuar zgjidhje me ngjyra dhe të turbullta, si dhe automatizimi i analizës.

Metoda konduktometrike e analizës bën të mundur përcaktimin e:

· sulfate në tretësirë,

· përkufizim acid citrik në lëndët e para të frutave dhe manaferrave;

· hiri në sheqer dhe melasa.

Metoda amperometrike e analizës (voltammetri)

Voltammetria është një grup metodash të bazuara në proceset e oksidimit elektrokimik ose reduktimit të analitit, që ndodhin në një mikroelektrodë dhe shkaktojnë shfaqjen e një rryme difuze. Metodat bazohen në studimin e kurbave rrymë-tension, të cilat pasqyrojnë varësinë e rrymës nga tensioni i aplikuar. Voltamogramët bëjnë të mundur marrjen e njëkohshme të informacionit për përbërjen cilësore dhe sasiore të tretësirës së analizuar, si dhe për natyrën e procesit të elektrodës.

Për të kryer analizën e tensionit aktual, një tension nga një burim i jashtëm aplikohet në sistemin e elektrodës. Duke ndryshuar tensionin, studiojmë varësinë e rrymës së difuzionit nga ndryshimi i potencialit të aplikuar, i cili përshkruhet nga një voltammogram.

Grafiku ka një formë valore dhe përbëhet nga 3 seksione. Seksioni I - nga fillimi i regjistrimit të sinjalit analitik deri në fillimin e reaksionit elektrokimik, rryma kalon nëpër qelizë. Seksioni II - një rritje e mprehtë e rrymës për shkak të një reaksioni elektrokimik. Seksioni III - rryma e difuzionit, pasi ka arritur vlerën kufizuese, mbetet pothuajse konstante, reaksioni elektrokimik është përfunduar.

Duke përdorur këtë metodë, mund të kryhen analizat e mëposhtme të ushqimit, të cilat do të përcaktojnë:

· amilozë në niseshte;

· Metalet e renda në produktet e qumështit;

· Acidi askorbik në pije dhe lëngje.

Puna e kursit

“METODA ELEKTROKIMIKE

KËRKIM"

Prezantimi

1. Baza teorike metodat e kërkimit elektrokimik

1.1 Historia e metodës

1.2 Përshkrimi i metodave të kërkimit elektrokimik

1.3 Potenciometria

1.4 Konduktometria

1.5 Kulometri

1.6 Voltammetria

1.7 Elektrogravimetria

2. Pjesa eksperimentale e metodave të kërkimit elektrokimik

2.1 Përcaktimi i përqendrimit të acidit me titrim konduktometrik

2.2 Titrimi potenciometrik

2.3 Elektroliza

2.4 Përcaktimi i potencialeve të elektrodës

2.5 Përcaktimi i EMF të një qelize galvanike

konkluzioni

Bibliografi

Prezantimi

NË bota moderne Ndikimi i përparimit shkencor dhe teknologjik në të gjitha sferat e jetës sonë po bëhet gjithnjë e më i dukshëm. Në këtë drejtim, ka nevojë për metoda më të sakta dhe më të shpejta të analizës. Metodat e kërkimit elektrokimik (ECM) i plotësojnë më së miri këto kërkesa. Ato janë metodat kryesore fizike dhe kimike për studimin e substancave.

ECM bazohen në proceset që ndodhin në elektroda ose në hapësirën ndërelektrodike. Ato janë një nga metodat më të vjetra të kërkimit fizik dhe kimik (disa janë përshkruar në fund të shekullit të 19-të). Avantazhi i tyre është saktësia e lartë dhe thjeshtësia krahasuese. Saktësia e lartë përcaktohet nga ligje shumë të sakta të përdorura në EMHI, për shembull, ligji i Faradeit. Një lehtësi e madhe është që ECM përdor ndikime elektrike, dhe fakti që rezultati i këtij ndikimi (përgjigje) merret edhe në formën e një sinjali elektrik. Kjo siguron shpejtësi dhe saktësi të lartë të leximit dhe hap mundësi të gjera për automatizim. ECM-të dallohen nga ndjeshmëria dhe selektiviteti i mirë në disa raste ato mund të klasifikohen si mikroanalizë, pasi ndonjëherë më pak se 1 ml tretësirë ​​është e mjaftueshme për analizë.

Pajisjet e projektuara për analiza elektrokimike janë relativisht të lira, të aksesueshme dhe të lehta për t'u përdorur. Prandaj, këto metoda përdoren gjerësisht jo vetëm në laboratorë të specializuar, por edhe në shumë industri.

Qëllimi i punës: studimi i metodave elektrokimike për studimin e përbërjes së materies.

Për të arritur këtë qëllim, ishte e nevojshme të zgjidheshin detyrat e mëposhtme:

konsideroni metodat e kërkimit elektrokimik, klasifikimin dhe thelbin e tyre;

studiojnë titrimin potenciometrik dhe konduktometrik, përcaktimin e potencialeve të elektrodës dhe forcës elektromotore (EMF) të një qelize galvanike, si dhe procesin e elektrolizës në praktikë.

Objekti i studimit: përdorimi i metodave elektrokimike në analizën e vetive dhe përbërjes së lëndës.

Lënda e hulumtimit: mekanizmat e proceseve elektrokimike, potenciometria, konduktometria, kulometria, voltammetria, elektrogravimetria.

Titrimi elektrokimik galvanik

1.Bazat teorike të metodave të kërkimit elektrokimik

1 Historia e metodës

U bë e mundur të kryheshin kërkime sistematike elektrokimike vetëm pas krijimit të një burimi konstant, mjaft të fuqishëm të rrymës elektrike. Një burim i tillë u shfaq në fund të shekujve 18-19. si rezultat i punës së L. Galvanit dhe A. Voltës. Ndërsa studionte funksionet fiziologjike të bretkosës, Galvani krijoi aksidentalisht një qark elektrokimik të përbërë nga dy metale të ndryshme dhe muskulin e një këmbë bretkose të disektuar. Kur putra, e fiksuar me një mbajtëse bakri, prekej me një tel hekuri, i lidhur gjithashtu me mbajtësen, muskuli tkurej. Reduktime të ngjashme ndodhën nën ndikimin shkarkimi elektrik. Galvani e shpjegoi këtë fenomen me ekzistencën e "energjisë elektrike të kafshëve". Një interpretim tjetër i këtyre eksperimenteve u dha nga Volta, i cili besonte se elektriciteti lind në pikën e kontaktit të dy metaleve dhe tkurrja e muskujve të bretkosës është rezultat i kalimit të rrymës elektrike nëpër të. Një rrymë ndodhi gjithashtu kur një material sfungjer (leckë ose letër) i njomur në ujë të kripur u vendos midis dy disqeve metalike, për shembull zinkut dhe bakrit, dhe qarku u mbyll. Duke lidhur 15-20 "elementë" të tillë në seri, Volta në 1800 krijoi burimin e parë të rrymës kimike - një "kolona voltaike".

Ndikimi i energjisë elektrike në sistemet kimike interesoi menjëherë shumë shkencëtarë. Tashmë në vitin 1800, W. Nicholson dhe A. Carlyle raportuan se uji dekompozohet në hidrogjen dhe oksigjen kur një rrymë elektrike kalon nëpër të duke përdorur tela platini dhe ari të lidhur me një "kolonë voltaike". Më e rëndësishmja nga të hershmet hulumtim elektrokimik ishin veprat e kimistit anglez H. Davy. Në 1807, ai izoloi elementin kalium duke kaluar një rrymë përmes hidroksidit të ngurtë të kaliumit pak të lagur. Burimi i tensionit ishte një bateri me 100 qeliza galvanike. Natriumi metalik është marrë në mënyrë të ngjashme. Davy më vonë izoloi magnezin, kalciumin, stronciumin dhe bariumin me elektrolizë duke përdorur një elektrodë merkuri.

Ndihmësi i Davy-t, M. Faraday, hetoi lidhjen midis sasisë së energjisë elektrike (koha aktuale) që rrjedh përmes ndërfaqes elektrodë/tretësirë ​​dhe ndryshimeve kimike që shkaktoi. Një instrument (tani i njohur si kulometër gazi) u krijua për të matur sasinë e energjisë elektrike nga vëllimi i hidrogjenit dhe oksigjenit të lëshuar në një qelizë elektrolitike, dhe u tregua (1833) se sasia e energjisë elektrike e nevojshme për të marrë një sasi të caktuar të substanca nuk varet nga madhësia e elektrodave, distanca midis tyre dhe numri i pllakave në baterinë që ushqejnë qelizën. Përveç kësaj, Faraday zbuloi se sasia e një substance të çliruar gjatë elektrolizës është drejtpërdrejt proporcionale me ekuivalentin e saj kimik dhe sasinë e energjisë elektrike të kaluar përmes elektrolitit. Këto dy dispozita themelore quhen ligjet e Faradeit. Së bashku me mikun e tij W. Whewell, specialist në filologji klasike Faraday gjithashtu zhvilloi terminologji të re në elektrokimi. Ai i quajti përçuesit e zhytur në një zgjidhje elektroda (më parë ato quheshin pole); prezantoi konceptin e "elektrolizës" ( ndryshimet kimike e lidhur me kalimin e rrymës), "elektrolit" (lëngu përçues në qelizat elektrokimike), "anodë" (elektroda në të cilën ndodh reaksioni i oksidimit) dhe "katodë" (elektroda në të cilën ndodh reaksioni i reduktimit). Ai i quajti transportuesit e ngarkesës në lëngje jone (nga greqishtja "Endatar", "Endacak"), dhe jonet që lëviznin drejt anodës (elektroda pozitive) quheshin "anione", dhe drejt katodës - "katione". Hulumtimi i Faradeit mbi induksionin elektromagnetik çoi në krijimin e gjeneratorëve elektrikë, të cilët bënë të mundur kryerjen e proceseve elektrokimike në shkallë industriale.

Faraday shpjegoi aftësinë e tretësirave për të kaluar rrymë elektrike me praninë e joneve në to, por ai vetë dhe shkencëtarë të tjerë, si I. Hittorf dhe F. Kohlrausch, besonin se jonet shfaqen nën ndikimin e rrymës. Në 1884, S. Arrhenius sugjeroi se në fakt, jonet formohen thjesht kur kripa tretet në ujë. Punimet e S. Arrhenius, J. van't Hoff dhe W. Ostwald ishin një moment historik i rëndësishëm në zhvillimin e teorisë së elektroliteve dhe ideve për vetitë fiziko-kimike të tretësirave dhe termodinamikën e tyre. Korrespondenca midis teorisë dhe të dhënave eksperimentale mbi përçueshmërinë jonike dhe ekuilibrat në tretësirë ​​u bë më e plotë pasi P. Debye dhe E. Hückel morën parasysh ndërveprimet elektrostatike me rreze të gjatë midis joneve në 1923.

Përpjekja e parë për të gjetur arsyet e shfaqjes së një ndryshimi potencial midis një tretësire dhe një metali u bë në 1879 nga G. Helmholtz, i cili tregoi se ky ndryshim potencial shkaktohet nga një shtresë elektrike e dyfishtë. anën pozitive e cila është në metal, negative - në lëng. Kështu, G. Helmholtz e konsideroi shtresën e dyfishtë si një kondensator të sheshtë. Ky model me dy shtresa mbeti jashtë syve të elektrokimistëve për një kohë të gjatë. Mikrokozmosi në kufirin metal-tretësirë, ku ndodhin proceset elektrokimike, ishte ende në "pritjen" e kohës së tij.

Fizikani francez J. Gouy në 1910 dhe elektrokimisti anglez D. Chapman në 1913 treguan se jonet e elektrolitit nuk janë të vendosur në një plan (siç imagjinonte G. Helmholtz), por formojnë një rajon të caktuar "difuz" (ndërsa largohen nga përqendrimi i joneve metalike në sipërfaqe ndryshon gradualisht). Teoria e strukturës së shtresës së dyfishtë Gouy-Chapman u zhvillua më tej nga shkencëtari gjerman O. Stern. Në 1924, ai propozoi marrjen parasysh të madhësive të joneve dhe ndikimin e adsorbimit të joneve dhe molekulave dipole të tretësit kur përshkruan strukturën e shtresës së dyfishtë elektrike. Studimi i kapacitetit diferencial të shtresës së dyfishtë duke përdorur metoda të reja kërkimi i lejoi shkencëtarit sovjetik, akademik A.N. Frumkin në 1934-1935. dhe shkencëtarin amerikan D. Graham në 1941 për të vendosur kufijtë e zbatueshmërisë së teorisë Gouy-Chapman-Stern. A.N. Frumkin sugjeroi që mospërputhja midis teorisë dhe të dhënave eksperimentale është për shkak të natyrës diskrete të shpërndarjes së ngarkesës në shtresën e dyfishtë. Kjo ide, e shprehur për herë të parë në vitin 1935, u zhvillua më tej në vitet '40 dhe '50.

Një kontribut i madh në termodinamikën elektrokimike dhe veçanërisht në sqarimin e natyrës së potencialit elektrik (tensionit) në një qelizë elektrokimike dhe ekuilibrit midis energjisë elektrike, kimike dhe termike u dha nga J. Gibbs dhe W. Nernst. Modelimi i proceseve kinetike në elektroda u krye nga J. Tafel (1905), J. Butler (1924), M. Volmer (1930), A.N. Frumkin (1930-1933).

2 Përshkrimi i metodave të kërkimit elektrokimik

Instrumenti për ECM është një qelizë elektrokimike, e cila është një enë me një zgjidhje elektrolite në të cilën janë zhytur të paktën dy elektroda. Në varësi të problemit që zgjidhet, formës dhe materialit të enës, numrit dhe natyrës së elektrodave, zgjidhjes dhe kushteve të analizës (tensioni i aplikuar (rryma) dhe sinjali analitik i regjistruar, temperatura, përzierja, pastrimi me gaz inert, etj.) mund të jenë të ndryshme. Substanca që përcaktohet mund të jetë pjesë e elektrolitit që mbush qelizën dhe njërës prej elektrodave. Nëse reaksioni redoks ndodh spontanisht në elektrodat e qelizës, domethënë pa aplikimin e tensionit nga një burim i jashtëm, por vetëm për shkak të ndryshimit potencial (EMF) të elektrodave të tij, atëherë një qelizë e tillë quhet qelizë galvanike. Nëse është e nevojshme, qeliza mund të lidhet me një burim të jashtëm tensioni. Në këtë rast, duke aplikuar një tension të mjaftueshëm, është e mundur të ndryshohet drejtimi i reaksionit redoks dhe rryma në drejtim të kundërt me atë të qelizës galvanike. Reaksioni redoks që ndodh në elektroda nën ndikimin e një burimi të jashtëm të tensionit quhet elektrolizë, dhe qelizë elektrokimike, e cila është një konsumator i energjisë së nevojshme për të ndodhur një reaksion kimik në të, quhet qelizë elektrolitike.

EHMI ndahet në:

) konduktometria - matja e përçueshmërisë elektrike të tretësirës testuese;

) potenciometria - matja e potencialit të ekuilibrit pa rrymë të elektrodës treguese, për të cilën substanca testuese është potenciodeterminuese;

) kulometria - matja e sasisë së energjisë elektrike të nevojshme për transformimin e plotë (oksidim ose reduktim) të substancës në studim;

) voltammetria - matja e karakteristikave të polarizimit të palëvizshëm ose jo të palëvizshëm të elektrodave në reaksionet që përfshijnë substancën në studim;

) elektrogravimetria - matja e masës së një lënde të çliruar nga një tretësirë ​​gjatë elektrolizës.

ECMI mund të ndahet në bazë të përdorimit të elektrolizës. Kulometria, voltammetria dhe elektrogravimetria bazohen në parimet e elektrolizës; elektroliza nuk përdoret në konduktometri dhe potenciometri.

EHMI kanë kuptim i pavarur për sjellje të drejtpërdrejtë analiza kimike, por mund të përdoret si ndihmës në metodat e tjera të analizës. Për shembull, mund të përdoret në titrim për të regjistruar fundin e një titrimi jo duke përdorur një tregues kimik të ndryshueshëm të ngjyrave, por nga ndryshimet në potencial, përçueshmëri elektrike, etj.

Le të shqyrtojmë më në detaje proceset që ndodhin gjatë hulumtimit elektrokimik.

Një elektrodë është një sistem, në rastin më të thjeshtë, i përbërë nga dy faza, nga të cilat trupi i ngurtë ka përçueshmëri elektronike dhe tjetra, lëngu, ka përçueshmëri jonike. Faza e ngurtë me përçueshmëri elektronike konsiderohet përçues i llojit të parë, dhe faza e lëngët me përçueshmëri jonike konsiderohet përçues i llojit të dytë. Kur këta dy përçues vijnë në kontakt, formohet një shtresë elektrike e dyfishtë (EDL). Mund të jetë rezultat i shkëmbimit të joneve ndërmjet fazës së ngurtë dhe të lëngët, ose rezultat i adsorbimit specifik të kationeve ose anioneve në sipërfaqen e fazës së ngurtë kur ajo zhytet në ujë ose në tretësirë.

Me mekanizmin jonik të formimit të EDL, për shembull, në rastin kur potenciali kimik i atomeve në sipërfaqen e metalit (faza e ngurtë) është më i madh se potenciali kimik i joneve në tretësirë, atëherë atomet nga sipërfaqja e metalit do të kalojnë në tretësirë ​​në formë kationesh: Unë? Unë z+ + ze -. Elektronet e liruara ngarkojnë sipërfaqen e fazës së ngurtë negativisht dhe në këtë mënyrë tërheqin jonet e ngarkuar pozitivisht të tretësirës në sipërfaqe. Si rezultat, në ndërfaqen e fazës formohen dy shtresa të ngarkuara në mënyrë të kundërt, të cilat janë si pllakat e një lloj kondensatori. Për kalimin e mëtejshëm të grimcave të ngarkuara nga një fazë në tjetrën, ato duhet të bëjnë punë të barabartë me diferencën potenciale midis pllakave të këtij kondensatori. Nëse potenciali kimik i atomeve në sipërfaqen e fazës së ngurtë është më i vogël se potenciali kimik i joneve në tretësirë, atëherë kationet nga tretësira lëvizin në sipërfaqen e fazës së ngurtë, duke e ngarkuar atë pozitivisht: z+ + ze - ? Unë. Si në rastin e parë ashtu edhe në rastin e dytë, këto procese nuk vazhdojnë pafundësisht, por derisa të vendoset një ekuilibër dinamik, i cili mund të përfaqësohet nga një tranzicion redoksik i kthyeshëm i tipit Me-ze. -? Unë z+ ose në rast i përgjithshëm Ox + I0 ? E kuqe z+ .

Proceset në të cilat dhurimi ose përvetësimi i elektroneve ndodh në elektroda quhen procese elektrodike.

Nernst mori një formulë që lidh ndryshimin në potencialet e brendshme të EDL me aktivitetet (përqendrimet) e grimcave që marrin pjesë në tranzicionin e kthyeshëm redoks:

Ku ?(Me) është potenciali i shtresës së ngarkuar të fazës së ngurtë;

?(tretësira) është potenciali i shtresës së tretësirës ngjitur me fazën e ngurtë;

??0- Potenciali standard i elektrodës; - konstante universale e gazit (8,31 J/K mol); - temperatura, K; - Numri Faraday (96,488 C/mol); - numri i elektroneve që marrin pjesë në tranzicionin redoks;

a (Ox) dhe a (E kuqe) - aktivitetet e formave të oksiduara (Ox) dhe të reduktuara (E kuqe) të substancës në tranzicionin redoks, mol/l.

Vendosni potencialet e brendshme të fazave individuale ?(Mua dhe ?(p - p), për fat të keq, nuk është e mundur eksperimentalisht. Çdo përpjekje për të lidhur një zgjidhje duke përdorur një tel me një pajisje matëse shkakton shfaqjen e një sipërfaqe të re kontakti të fazave të tretësirës metalike, domethënë shfaqjen e një elektrode të re me diferencën e vet potenciale, duke ndikuar në atë që matet.

Sidoqoftë, është e mundur të matet ndryshimi ?(une)- ?(p - p) duke përdorur një qelizë galvanike. Një qelizë galvanike është një sistem i përbërë nga dy elektroda të ndryshme që ka aftësinë të konvertojë spontanisht energjinë kimike të reaksionit redoks që ndodh në të në energji elektrike. Elektrodat që përbëjnë një qelizë galvanike quhen gjysmëqeliza. Reaksioni redoks që ndodh në një qelizë galvanike është i ndarë në hapësirë. Gjysmë-reaksioni i oksidimit ndodh në një gjysmë qelizë të quajtur anodë (elektrodë e ngarkuar negativisht), dhe gjysmëreaksioni i reduktimit ndodh në katodë.

Forca elektromotore (EMF) e një qelize galvanike është algjebrikisht shuma e ndryshimeve në potencialet e brendshme të elektrodave përbërëse të saj. Prandaj, nëse marrim një elektrodë me një vlerë të njohur të diferencës së potencialit të brendshëm si një gjysmë qelizë ?(une)- ?(zgjidhje), atëherë nga vlera e matur EMF është e mundur të llogaritet diferenca e kërkuar e potencialit të elektrodës në studim.

Për këtë qëllim, është zakon të përdoret një elektrodë standarde (normale) hidrogjeni (shih Fig. 1). Ai përbëhet nga një pllakë platini ose tela e veshur me platin të zi (platin i shpërndarë imët), i zhytur në një tretësirë ​​të acidit C = 1 mol/l, presioni i hidrogjenit mbi të cilin është 0,1 MPa (1 atm). Nën ndikimin katalitik të platinit të zi, ndodh një tranzicion i kthyeshëm redoks në elektrodë. Diferenca e brendshme e potencialit për një elektrodë hidrogjeni në përputhje me formulën Nernst është e barabartë me:

Figura 1. Diagrami i një elektrode standarde hidrogjeni

pasi = 1mol/l, dhe p (H2 ) = 1 atm, atëherë

?(une)- ?(p - p) = ??0(2H+ /H 2).

Me vendim bashkimit ndërkombëtar kimia teorike dhe e aplikuar (IUPAC) konsiderohet konvencionalisht si vlera ??0(2H +/H 2) = 0,00 V. Natyrisht, në këtë rast, vlera e matur e EMF-së së qelizës galvanike, e cila përfshin një elektrodë hidrogjeni, është e barabartë me diferencën në potencialet e brendshme të elektrodës së dytë. Ky EMF zakonisht quhet potenciali i elektrodës ose potenciali redoks dhe shënohet me shkronjën E. Kalimi nga potencialet e brendshme në potencialet redoks nuk e ndryshon natyrën e formulës Nernst:

Për shumicën e elektrodave, vlera e potencialit të elektrodës në aktivitete të vetme të formave të oksiduara dhe të reduktuara (E 0) të matura dhe të dhëna në librat e referencës.

Në kushte normale dhe kalimi nga logaritmet natyrore në dhjetore, faktori prelogaritmik bëhet i barabartë me 0.0591, dhe formula merr formën

Duhet mbajtur mend se formula e Nernst-it lidh potencialin e ekuilibrit me aktivitetet (përqendrimet) e çiftit redoks, d.m.th. potenciali i fituar nga një elektrodë e izoluar. Prandaj, për qarqet analitike, matja e potencialit të elektrodës duhet të kryhet në kushte sa më afër ekuilibrit: në mungesë të rrymës në qarkun e jashtëm të qelizës galvanike dhe pas një kohe të mjaftueshme për të arritur ekuilibrin. Megjithatë, në kushte reale rryma mund të rrjedhë nëpër elektroda. Për shembull, rryma rrjedh nëpër elektroda në një qelizë galvanike, puna e së cilës shoqërohet me kalimin e grimcave të ngarkuara në ndërfaqen "zgjidhje-faza e ngurtë" dhe kjo lëvizje e drejtuar e grimcave është një rrymë. Rryma rrjedh nëpër elektroda gjatë elektrolizës, që do të thotë një grup procesesh redoks që ndodhin në elektroda në tretësirë ​​dhe shkrirje, elektroda të elektroliteve nën ndikimin e një rryme elektrike të jashtme. Gjatë elektrolizës, mund të kryhen procese që janë të kundërta me ato që ndodhin në një qelizë galvanike.

Kur rryma (i) rrjedh nëpër elektrodë, potenciali i saj ndryshon dhe fiton një vlerë të caktuar Ei, të ndryshme nga potenciali i elektrodës në kushte ekuilibri (të izoluar) Ep. Procesi i zhvendosjes së potencialit nga Ep në Еi dhe ndryshimi Еi-Ep quhet polarizim

E=Ei-Ep. (5)

Jo të gjitha elektrodat i nënshtrohen proceseve të polarizimit. Elektrodat, potenciali i të cilave nuk ndryshon kur rryma kalon nëpër to quhen të papolarizuara, dhe elektrodat që karakterizohen nga polarizimi quhen të polarizueshme.

Elektrodat jo të polarizueshme përfshijnë, për shembull, elektrodat e tipit II të polarizueshme, përfshijnë të gjitha elektrodat metalike dhe amalgame.

1.3 Potenciometria

Potenciometria është një metodë elektrokimike për studimin dhe analizimin e substancave, bazuar në varësinë e potencialit të elektrodës së ekuilibrit nga aktiviteti i përqendrimeve të jonit të përcaktuar, të përshkruar nga ekuacioni Nernst (1).

Varësia e potencialeve të elektrodës nga natyra e proceseve të elektrodës dhe aktivitetet e substancave të përfshira në to lejon përdorimin e matjeve EMF (metoda potenciometrike) për të gjetur koeficientët e aktivitetit të elektroliteve, potencialet standarde të elektrodave, konstantet e ekuilibrit, produktet e tretshmërisë, pH e tretësirave. , etj. Përparësitë e metodës potenciometrike janë saktësia, objektiviteti dhe shpejtësia.

Dihet se

është karakteristikë e rëndësishme zgjidhje dhe përcakton mundësinë dhe natyrën e shumë reaksioneve.

Përcaktimi potenciometrik i pH bazohet në përdorimin e të ashtuquajturave elektroda treguese, në të cilat jonet e hidrogjenit marrin pjesë në reaksionin e elektrodës, dhe potenciali varet nga pH. Duke matur EMF-në e një elementi që përmban një elektrodë treguese me tretësirën e provës, mund të llogaritet pH e kësaj zgjidhjeje. Një elektrodë me një potencial të njohur duhet të merret si elektrodë e dytë.

EMF i elementit

H 2| zgjidhje provë || KCl, Hg2 Cl 2| Hg

Metoda potenciometrike për përcaktimin e pH ju lejon të gjeni pH të mediave të turbullta dhe me ngjyrë. Kur përdorni një elektrodë hidrogjeni si tregues, është e mundur të përcaktohet pH e tretësirave në një gamë të gjerë (nga pH 1 në pH 14). Disavantazhi është nevoja për ngopje të zgjatur të elektrodës me hidrogjen për të arritur ekuilibrin. Nuk mund të përdoret në prani të surfaktantëve dhe kripërave të caktuara.

Diagrami i elementit të përdorur në këtë rast është si më poshtë:

| Hg 2Cl 2, K.C. l || tretësirë ​​testuese + kinhidron | Рt,

emf i tij është i barabartë

(10)

Metoda potenciometrike për përcaktimin e pH të një solucioni duke përdorur një elektrodë kinhidron është shumë e thjeshtë. Është i aplikueshëm për tretësirat me pH nga 1 në 8. Në mjediset alkaline, si dhe në prani të agjentëve oksidues ose reduktues, elektroda e kinhidronit është e papërshtatshme.

E ashtuquajtura elektrodë qelqi përdoret shpesh si elektrodë treguese. Është një top xhami me mure të hollë, brenda të cilit është vendosur një elektrodë referimi, për shembull klorur argjendi. Qelqi është një tretësirë ​​e tepërt e ftohur e silikateve që përmban katione të metaleve alkali dhe anione të tipit. Topi i qelqit mbahet fillimisht në një tretësirë ​​të fortë acidi, ku kationet shkëmbehen midis qelqit dhe tretësirës dhe qelqi është i ngopur me jone hidrogjeni. Gjatë përcaktimit të pH, një elektrodë qelqi dhe një elektrodë tjetër referencë ulen në tretësirën e provës. Si rezultat, formohet zinxhiri i mëposhtëm:

Kërcimi i mundshëm?1 në ndërfaqen ndërmjet qelqit dhe tretësirës së klorurit të kaliumit të përfshirë në elektrodën e referencës është konstante për shkak të përqendrimit konstant të kësaj tretësire. Kërcimi potencial?2 varet nga përqendrimi i tretësirës në studim dhe mund të shkruhet

(11)

Ku ?o dhe m janë konstante për një elektrodë qelqi të dhënë. Duke marrë parasysh kërcimet e mundshme në sipërfaqen e xhamit, marrim

(12)

(13)

Ku . Nga këtu

(14)

Konstante për një elektrodë qelqi të caktuar ?° dhe m përcaktohen me kalibrim paraprak. Për ta bërë këtë, vendosni një elektrodë xhami në disa zgjidhje tampon me një pH të njohur dhe matni EMF-në e qarkut. Më pas, pH e tretësirave në studim gjendet duke përdorur formulën (14).

Le të kalojmë në marrjen në konsideratë të koeficientit të aktivitetit të elektrolitit. Konsideroni një zinxhir përqendrimi të dyfishtë pa transferim që përmban dy zgjidhje elektrolite:

Pt, H 2| HCl, AgCl | Ag | AgCl, HCl | H2 ,Pt

a1 a2

Ku a1 Dhe a2 - aktiviteti mesatar jonik i tretësirave të HCl. Mund të përdoret për të përcaktuar koeficientin e aktivitetit të HCl. Emf i këtij qarku është i barabartë me

(15)

Zëvendësimi vlerat numerike R, F dhe T = 298 K dhe kalimi në logaritme dhjetore jep

(16)

Le të zëvendësojmë në ekuacionin që rezulton

(17)

ku m 1- molaliteti mesatar; ?1- koeficienti mesatar i aktivitetit të elektrolitit.

Le të transferojmë sasitë e përcaktuara eksperimentalisht në anën e majtë të ekuacionit dhe të marrim

(18)

Për shkak të faktit se në rastin kufizues të një zgjidhjeje pafundësisht të holluar ajo duhet të jetë afër idealit, dhe ?1 ? 1, atëherë B është e barabartë me

(19)

Ne ndërtojmë një grafik varësie (ose, që është më i përshtatshëm, pasi jep një vijë afër një vijë të drejtë) dhe ekstrapolojmë në mënyrë grafike (Fig. 2).

Figura 2. Përcaktimi i koeficientit të aktivitetit të elektrolitit

Koeficienti i aktivitetit llogaritet duke përdorur ekuacionin

(20)

4 Konduktometria

Konduktometria- një grup metodash të analizës elektrokimike të bazuara në matjen e përçueshmërisë elektrike të elektroliteve të lëngëta, e cila është proporcionale me përqendrimin e tyre.

Matjet e përçueshmërisë elektrike (përçueshmëria) lejojnë zgjidhjen e një numri teorike dhe probleme praktike. Matjet e tilla mund të kryhen shpejt dhe me saktësi. Duke përdorur konduktometrinë, është e mundur të përcaktohet konstantja dhe shkalla e disociimit të një elektroliti të dobët, produkti i tretshmërisë dhe tretshmërisë së substancave pak të tretshme, produkti jonik i ujit dhe sasive të tjera fiziko-kimike. Në prodhim, matjet konduktometrike përdoren për të zgjedhur solucione elektrolite me përçueshmëri mjaftueshëm të lartë, duke eliminuar kostot e kota të energjisë, për të shpejt dhe përcaktim i saktë përmbajtjen e substancës së tretur, për kontrollin automatik të cilësisë së lëngjeve të ndryshme etj.

Në titrimin konduktometrik, ecuria e reaksionit monitorohet nga ndryshimet në përçueshmërinë elektrike pas çdo shtimi të reagentit titrues. Nuk kërkon përdorimin e treguesve dhe mund të kryhet në media opake. Në procesin e titrimit konduktometrik, jonet e substancës së titruar zëvendësohen nga jonet e reagentit të shtuar. Pika e ekuivalencës përcaktohet nga një ndryshim i mprehtë në përçueshmërinë elektrike të tretësirës, ​​e cila shpjegohet nga lëvizshmëria e ndryshme e këtyre joneve.

Në Fig. Figura 3 tregon kthesat e varësisë së përçueshmërisë elektrike specifike (x) nga vëllimi V i reagentit të injektuar. Gjatë titrimit acid i fortë një bazë e fortë ose një bazë e fortë me një acid të fortë (lakore l), në kurbën e titrimit formohet një minimum, që korrespondon me zëvendësimin e joneve të hidrogjenit ose hidroksilit me jone më pak të lëvizshëm të kripës që rezulton. Gjatë titrimit acid i dobët një bazë e fortë ose një bazë e dobët me një acid të fortë (lakorja 2), pjerrësia e kurbës ndryshon në pikën e ekuivalencës, e cila shpjegohet me një disociim më domethënës të kripës që rezulton në krahasim me shpërbërjen e substancës fillestare. Në rastin e titrimit të një përzierjeje të acideve të fortë (a) dhe të dobët (b) me një bazë të fortë (lakorja 3), vërehen dy pika ekuivalente.

Figura 3. Lakoret e titrimit konduktometrik.

Përdorimi i tabelave të përçueshmërisë jonike ose me matje ?në përqendrime të ndryshme të tretësirës dhe ekstrapolimin e mëvonshëm në përqendrim zero, mund të gjendet ?°. Nëse matim përçueshmërinë elektrike të një tretësire me përqendrim të caktuar, atëherë sipas ekuacionit

(22)

marrim lidhjen

(23)

Figura 4. Orientimi i molekulave të tretësit polare pranë joneve të elektrolitit

Nga barazimet.

(24) dhe , (25)

duke supozuar, marrim

(26)

(27)

Mbetet të merret parasysh se vlera ?përcaktohet vetëm nga ky elektrolit dhe nuk përfshin përçueshmërinë elektrike të tretësit, d.m.th.

5 Kulometri

Kulometria- një metodë kërkimore elektrokimike e bazuar në matjen e sasisë së energjisë elektrike (Q) të kaluar nëpër elektrolizer gjatë oksidimit elektrokimik ose reduktimit të një substance në elektrodën e punës. Sipas ligjit të unifikuar të Faradeit, masa e një substance të konvertuar elektrokimikisht (P) në g lidhet me Q në C nga raporti:

(28)

ku M është masa molekulare ose atomike e substancës, n është numri i elektroneve të përfshirë në transformimin elektrokimik të një molekule (atom) të substancës (M/n është ekuivalenti elektrokimik i substancës), F është konstanta e Faradeit.

Kulometria është e vetmja metodë e kërkimit fizik dhe kimik që nuk kërkon mostra standarde. Bëhet një dallim midis kulometrisë së drejtpërdrejtë dhe titrimit kuloometrik. Në rastin e parë, përcaktohet një substancë aktive elektrokimike, në rastin e dytë, pavarësisht nga aktiviteti elektrokimik i substancës që përcaktohet, në tretësirën e provës futet një reagjent ndihmës elektrokimik aktiv, produkti i transformimit elektrokimik të të cilit bashkëvepron kimikisht. me substancën që përcaktohet në një shkallë të lartë dhe sasiore. Të dy variantet e kulometrisë mund të kryhen në një potencial konstant E të elektrodës së punës (modaliteti potenciostatik) ose në DC elektroliza I uh (modaliteti galvanostatik). Më të përdorurat janë kulometria e drejtpërdrejtë në konstante E dhe titrimi kuloometrik në konstanten I uh . Për hulumtimin kuloometrik duhet të plotësohen këto kushte: transformimi elektrokimik i substancës duhet të ndodhë me efikasitet rrymë 100%, d.m.th. nuk duhet të ketë procese anësore elektrokimike dhe kimike; na duhen mënyra të besueshme për të përcaktuar sasinë e energjisë elektrike dhe për të përcaktuar momentin e përfundimit të një reaksioni elektrokimik ose kimik. Në kulometrinë direkte, efikasiteti i rrymës 100% sigurohet nëse vlera e E mbahet konstante në rajonin e rrymës kufitare të difuzionit I. pr në voltammogramin e analitit. Në këtë rast, tretësira e analizuar nuk duhet të përmbajë substanca të huaja që mund t'i nënshtrohen transformimit elektrokimik në të njëjtat kushte. Sasia e energjisë elektrike zakonisht përcaktohet duke përdorur integrues elektronikë të rrymës. Ndonjëherë ata përdorin instrumente më pak të sakta - kulometra lloje të ndryshme, si dhe metoda planometrike dhe llogaritëse. Në dy rastet e fundit, përfundimi i elektrolizës konsiderohet momenti kur I uh bie në rrymën e sfondit I f , prandaj sasia e energjisë elektrike e nevojshme për të përfunduar reaksionin e elektrodës është e barabartë me diferencën Q rreth -P f , ku Q rreth - sasia totale e energjisë elektrike, Q f - sasia e energjisë elektrike e matur në të njëjtat kushte për të njëjtën kohë elektrolize t uh , por në mungesë të analitit. Nëse reaksioni elektrokimik është i rendit të parë, atëherë

(29)

(30)

ku unë t edhe une o - rryma e elektrolizës, përkatësisht, në kohën t dhe në ?=0, - sipërfaqja e elektrodës, - koeficienti i difuzionit elektrokimik aktive në,

?- trashësia e shtresës së difuzionit, - vëllimi i tretësirës në qelizë.

Kohëzgjatja e elektrolizës nuk varet nga përqendrimi fillestar i substancës, por zvogëlohet dukshëm me rritjen e raportit S/V dhe me përzierjen intensive të tretësirës. Elektroliza mund të konsiderohet e plotë kur I uh do të bëhet e barabartë me 0,1 I 0ose 0.01 I 0(në varësi të saktësisë së kërkuar të analizës). Në metodën planometrike, për të vendosur Q, matet sipërfaqja nën kurbë I ? - ?, sepse

(31)

Në metodën e llogaritjes, ekuacioni i fundit zgjidhet duke zëvendësuar shprehjen për I në të ?. Për të gjetur unë 0dhe K" shprehje për I ?merrni logaritme dhe ndërtoni një drejtëz lg I nga disa (5-7) pika ?-?, tangjentja e këndit të pjerrësisë së të cilit është e barabartë me K", dhe pika e kryqëzimit me boshtin e ordinatave korrespondon me log I. 0, d.m.th. për të përcaktuar Q nuk është e nevojshme të kryhet elektroliza deri në fund dhe të matet I 0, kuptimi i të cilit është riprodhuar dobët.

Instalimet për kërkime kuloometrike përbëhen nga një potenciostat ose galvanostat, një potenciometër ose integrues i rrymës, një elektrolizer dhe një sistem tregues (në rastin e përdorimit të metodave fizike dhe kimike për të përcaktuar përfundimin e një reaksioni kimik në titrimin kulometrik).

Elektrolizatorët janë, si rregull, enë qelqi, dhomat e katodës dhe anodës në të cilat ndahen nga një diafragmë (për shembull, prej qelqi poroz). Si elektroda pune dhe ndihmëse (mbyllja e qarkut të elektrolizës), përdoren metale fisnike (Pt, Au), elektroda të llojit të dytë dhe, më rrallë, materiale karboni (grafit, karboni i qelqtë, etj.). Tretësira në të cilën është zhytur elektroda e punës zakonisht përzihet me një përzierës magnetik; nëse është e nevojshme, eksperimenti kryhet në një atmosferë gazi inert.

Përparësitë e titrimit kulometrik: nuk ka nevojë të standardizohen tretësirat titruese; titranti shtohet në pjesë shumë të vogla (pothuajse vazhdimisht); zgjidhja nuk është e holluar; është e mundur të gjenerohen titrante elektrokimikisht joaktivë, për shembull kompleksoni III, si dhe agjentë të fortë oksidues dhe reduktues me qëndrueshmëri të ulët, në veçanti Mn(III), Pb(IV), Cr(II), V(II), Ti( III).

6 Voltammetria

Voltammetria- një grup metodash elektrokimike të kërkimit dhe analizës bazuar në studimin e varësisë së rrymës në një qelizë elektrolitike nga potenciali i një mikroelektrode treguese të zhytur në tretësirën e analizuar, mbi të cilën reagon substanca elektrokimikisht aktive (elektroaktive) në studim.

Përveç elektrodës treguese, në qelizë vendoset një elektrodë ndihmëse me ndjeshmëri shumë më të madhe në mënyrë që kur kalon rryma, potenciali i saj praktikisht të mos ndryshojë (elektrodë jo polarizuese). Dallimi i potencialit midis treguesit dhe elektrodave ndihmëse E përshkruhet nga ekuacioni

ku U është tensioni polarizues dhe është rezistenca e tretësirës.

Një elektrolit (sfondi) indiferent futet në tretësirën e analizuar në përqendrim të lartë në mënyrë që, së pari, të zvogëlohet vlera e R dhe, së dyti, të eliminohet rryma e migrimit të shkaktuar nga veprimi i fushës elektrike në substancat elektroaktive (të vjetëruara - depolarizuesit ). Në përqendrime të ulëta të këtyre substancave, rënia e tensionit omik IR në tretësirë ​​është shumë e vogël. Për të kompensuar plotësisht rënien e tensionit omik, përdoren qeliza potenciostuese dhe me tre elektroda, të cilat gjithashtu përmbajnë një elektrodë referencë. Në këto kushte

Ato të palëvizshme dhe rrotulluese përdoren si mikroelektroda treguese - të bëra prej metali (merkur, argjend, ari, platin), materiale karboni (për shembull, grafit), si dhe elektroda pikuese (të bëra nga merkur, amalgam, galium). Këta të fundit janë kapilarë nga të cilët rrjedh metal i lëngshëm pikë-pikë. Voltammetria duke përdorur elektroda rënëse, potenciali i të cilave ndryshon ngadalë dhe në mënyrë lineare, quhet polarografi (metoda u propozua nga J. Heyrovsky në 1922). Elektrodat e referencës janë zakonisht elektroda të llojit të dytë, për shembull kalomeli ose kloruri i argjendit. Kurbat e varësisë I = f(E) ose I = f(U) (voltamogramë) regjistrohen me pajisje speciale - polarografë të dizajneve të ndryshme.

Figura 5. Voltamogrami i marrë duke përdorur një elektrodë disk rrotullues.

Voltamogramet e marra duke përdorur një elektrodë rrotulluese ose pikuese me një ndryshim monotonik (fshirje lineare) të tensionit kanë formën e treguar skematikisht në figurën 5. Seksioni i rrymës në rritje quhet valë. Valët mund të jenë anodik, nëse substanca elektroaktive oksidohet, ose katodike, nëse reduktohet. Kur tretësira përmban forma të oksiduara (Ox) dhe të reduktuara (të kuqe) të një substance që reagojnë shpejt (në mënyrë të kthyeshme) në mikroelektrodë, në voltammogram vërehet një valë e vazhdueshme katodë-anodik, e cila kalon boshtin x në një potencial që korrespondon me oksidimin. -reduktim. potenciali i sistemit Ox/Red në një mjedis të caktuar. Nëse reaksioni elektrokimik në mikroelektrodë është i ngadalshëm (i pakthyeshëm), në voltammogram vërehet një valë anodike e oksidimit të formës së reduktuar të substancës dhe një valë katodike e reduktimit të formës së oksiduar (në një potencial më negativ). Formimi i zonës së rrymës kufizuese në voltamogram shoqërohet ose me një shpejtësi të kufizuar të transferimit të masës së substancës elektroaktive në sipërfaqen e elektrodës me anë të difuzionit konvektiv (rryma e kufizuar e difuzionit, I d ), ose me një shpejtësi të kufizuar të formimit të një substance elektroaktive nga përbërësi analitik në tretësirë. Kjo rrymë quhet duke kufizuar kinetikën, dhe forca e tij është në përpjesëtim me përqendrimin e këtij komponenti.

Forma e valës për një reaksion elektrokimik të kthyeshëm përshkruhet nga ekuacioni:

(33)

ku R është konstanta e gazit, T është temperatura absolute, është potenciali gjysmëvalor, d.m.th. potencial që korrespondon me gjysmën e lartësisë së valës. Vlera është karakteristike për një substancë të caktuar elektroaktive dhe përdoret për ta identifikuar atë. Kur elektro reaksionet kimike paraprihet nga adsorbimi i lëndës analitike në sipërfaqen e elektrodës, jo valë, por në voltamogramë vërehen maja, gjë që shoqërohet me varësinë ekstreme të adsorbimit nga potenciali i elektrodës. Në voltamogramet e regjistruara gjatë një ndryshimi linear (pastrimi) të potencialit me një elektrodë të palëvizshme ose në një pikë të një elektrode që pikon, vërehen edhe majat, dega zbritëse e të cilave përcaktohet nga shterimi i shtresës afër elektrodës së tretësirës në substanca elektroaktive. Lartësia e majës është proporcionale me përqendrimin e substancës elektroaktive. Në polarografi, rryma kufizuese e difuzionit (në μA), mesatarisht gjatë jetës së një rënieje, përshkruhet nga ekuacioni Ilkovich:

(34)

ku n është numri i elektroneve që marrin pjesë në reaksionin elektrokimik, C është përqendrimi i substancës elektroaktive, D është koeficienti i difuzionit të saj, jetëgjatësia e rënies së merkurit, m është shpejtësia e rrjedhës së merkurit.

Voltammetria përdoret: për analizën sasiore të inorganike dhe çështje organike në një gamë shumë të gjerë përmbajtjesh - nga 10 -10 % deri në dhjetëra %; të studiojë kinetikën dhe mekanizmin e proceseve të elektrodës, duke përfshirë fazën e transferimit të elektroneve, reaksionet kimike të mëparshme dhe të mëvonshme, adsorbimin e produkteve fillestare dhe produkteve të reaksioneve elektrokimike, etj.; të studiojë strukturën e shtresës së dyfishtë elektrike, ekuilibrin e kompleksimit në tretësirë, formimin dhe shpërbërjen e përbërjeve ndërmetalike në merkur dhe në sipërfaqen e elektrodave të ngurta; për të zgjedhur kushtet e titrimit amperametrik etj.

7 Elektrogravimetria

Elektrogravimetria është një metodë kërkimore elektrokimike e bazuar në përcaktimin e rritjes së masës së elektrodës së punës për shkak të lëshimit të përbërësit të përcaktuar në të si rezultat i elektrolizës. Në mënyrë tipike, analiti depozitohet si një metal (ose oksid) në një katodë (ose anodë) të parapeshuar platini. Momenti i përfundimit të elektrolizës përcaktohet duke përdorur një sensitiv specifik reagim cilësor për jon që zbulohet. Elektroda e punës lahet, thahet dhe peshohet. Në bazë të ndryshimit në masat e elektrodës para dhe pas elektrolizës, përcaktohet masa e metalit ose oksidit të çliruar.

Potenciali teorik i çlirimit të metalit në katodë mund të llogaritet nga vlerat e potencialeve standarde të elektrodës E 0. Për shembull, kur përcaktohet Cu (II) në një zgjidhje acidike, reaksionet përkatëse ndodhin në një katodë platini dhe një anodë:

Në kushtet e elektrolizës, potenciali i katodës në 25 °C përshkruhet nga ekuacioni Nernst:

(35)

Në fillim të elektrolizës, kur sipërfaqja e katodës nuk është e mbuluar me bakër, a (Cu) është një vlerë pafundësisht e vogël; në prani të një rryme të mjaftueshme për të mbushur sipërfaqen e katodës me bakër, një (Cu) i afrohet unitetit. Në praktikë, që reaksionet elektrokimike të ndodhin me një shpejtësi të dukshme, kërkohet një tension më i lartë se potenciali i çlirimit i llogaritur teorikisht E. Kjo është për shkak të mbitensionit të oksigjenit në anodën e platinit dhe rënies së tensionit omik në qelizë.

Elektrogravimetria është një metodë selektive: nëse përqendrimet fillestare të përbërësve janë të barabarta, është e mundur ndarja e veçantë në elektrodë me një ndryshim në potencialet e tyre të elektrodës të rendit prej 0,3 V (për jonet e ngarkuara vetëm) ose 0,1 V (për jonet me ngarkesë të dyfishtë. ).

Elektroliza mund të kryhet me një tension konstant midis elektrodave, në një rrymë konstante ose në një potencial të kontrolluar të elektrodës së punës. Në rastin e elektrogravimetrisë me një tension konstant, potenciali i elektrodës së punës zhvendoset në një rajon më negativ për shkak të polarizimit. Pasoja e kësaj është një ulje e selektivitetit për shkak të shfaqjes së një reaksioni shtesë (lëshimi i metaleve të tjerë ose H i gaztë 2). Ky version i elektrogravimetrisë është i përshtatshëm për përcaktimin e substancave lehtësisht të reduktuara në prani të papastërtive që janë më të vështira për t'u reduktuar sesa jonet H. +. Në fund të elektrolizës, H2 i gaztë mund të lirohet 2. Megjithëse, ndryshe nga kulometria, efikasiteti aktual 100% i analitit nuk kërkohet, lirimi i H 2shpesh çon në formimin e sedimenteve me veti fizike të pakënaqshme. Prandaj, rekomandohet të futen në tretësirën e analizuar substanca që reduktohen më lehtë se jonet H. +(hidrazinë, hidroksilaminë) dhe në këtë mënyrë parandalon çlirimin e H2 .

Nëse elektroliza kryhet me një rrymë konstante, është e nevojshme të rritet periodikisht tensioni i jashtëm i aplikuar në qelizë për të kompensuar uljen e rrymës së shkaktuar nga polarizimi i përqendrimit. Si rezultat, analiza bëhet më pak selektive. Ndonjëherë, megjithatë, është e mundur të lidhen kationet ndërhyrëse në të forta komponimet komplekse, duke reduktuar në një potencial më negativ sesa substanca që analizohet, ose për të hequr fillimisht jonin ndërhyrës në formën e një përbërjeje të dobët të tretshme. Metoda përdoret, për shembull, për të përcaktuar Cd në një tretësirë ​​alkaline të cianidit të tij, Co dhe Ni në një tretësirë ​​të sulfatit të amoniakut dhe Cu në një përzierje të acideve sulfurik dhe nitrik.

Elektrogravimetria është e njohur që nga vitet 1860. dhe u përdor për të përcaktuar metalet e përdorura për prerje monedhash në lidhje dhe xehe të ndryshme. Kjo është një metodë pa standarde që mund të konsiderohet versioni më i thjeshtë i kulometrisë. Për sa i përket saktësisë dhe riprodhueshmërisë së rezultateve, elektrogravimetria është superiore ndaj metodave të tjera në përcaktimin e metaleve të tilla si Cu, Sn, Pb, Cd, Zn. Megjithë kohëzgjatjen relative të eksperimentit, elektrogravimetria përdoret ende për të analizuar lidhjet, metalet dhe solucionet për banjot e elektrolitit.

2.Pjesa eksperimentale e metodave të kërkimit elektrokimik

1 Përcaktimi i përqendrimit të acidit me titrim konduktometrik

Qëllimi i punës laboratorike:përcaktimi i përqendrimit të acideve acetike dhe klorhidrike me titrim konduktometrik.

Pajisjet dhe reagentët:modul i përgjithshëm laboratorik, kompjuter, biretë, pipeta Mohr 5 dhe 10 ml; tretësirat: Tretësira 0,1 N NaOH, HCl dhe CH 3COOH me përqendrim të panjohur.

Përparim

Kur kryeni titrimin konduktometrik, kryhen dy eksperimente:

Eksperienca nr. 1

Instaloni buretën dhe xhamin. Duke përdorur një pipetë Mora, derdhni 10 ml tretësirë ​​në një gotë të vendosur në sensorin e pajisjes. të acidit klorhidrik. Niveli i tretësirës në xhami duhet të jetë 3-5 mm mbi elektrodën e sipërme dhe sensorin. Holloni tretësirën me ujë. Ndizni përzierësin magnetik. Mbushni biretën me një tretësirë ​​prej 0,1 N. NaOH. Ne kryejmë matjet duke përdorur një modul të përgjithshëm laboratorik të lidhur me Kompjuter personal.

Kimia e procesit

Përpunimi i rezultateve

1)Gjatë matjes, kompjuteri bën matje të përçueshmërisë elektrike të kësaj zgjidhjeje, të cilat janë përmbledhur në tabelën 1.

Tabela 1. Varësia e përçueshmërisë elektrike nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrimin e acidit klorhidrik.

V(NaOH), ml0246891010,51112131415L, mS9,2929,329,2959,2899,2789,2719,269,259,2419,219,1359,2489,256

)Ne grafikojmë varësinë e përçueshmërisë elektrike nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrimin e acidit klorhidrik (Figura 6).

Figura 6. Varësia e përçueshmërisë elektrike nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrimin e acidit klorhidrik.

Veq (NaOH) = 13 ml

4)Duke përdorur ligjin e ekuivalentëve, ne llogarisim përqendrimin e acidit klorhidrik:

nga këtu (37)

Eksperienca nr. 2

Eksperimentin e kryejmë me 5 ml tretësirë ​​të acidit acetik. Veprimet e mëtejshme janë të njëjta si në eksperimentin e mëparshëm.

Kimia e procesit

Përpunimi i rezultateve

1)Gjatë matjes, kompjuteri bën matje të përçueshmërisë elektrike të kësaj zgjidhjeje, të cilat janë përmbledhur në tabelën 2.

Tabela 2. Varësia e përçueshmërisë elektrike nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrimin e acidit acetik.

V(NaOH), ml012344.555.5678910L, mS6.63.84.65.76.67.08.08.38.58.99.09.19.2

)Ne grafikojmë varësinë e përçueshmërisë elektrike nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrimin e acidit acetik (Figura 7).

Figura 7. Varësia e përçueshmërisë elektrike nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrimin e acidit acetik.

3)Duke përdorur grafikun gjejmë pikën e ekuivalencës:

Veq (NaOH) = 5 ml

)Duke përdorur ligjin e ekuivalentëve, ne llogarisim përqendrimin e acidit acetik:

konkluzioni

Gjatë kësaj pune, ne përcaktuam me titrim konduktometrik përqendrimet e acideve klorhidrik dhe acetik:

2 Titrimi potenciometrik

Synimi: të njiheni me metodën e titrimit potenciometrik. Vendosni pikat ekuivalente kur titroni një acid të fortë me një bazë të fortë dhe një acid të dobët me një bazë të fortë.

Pajisjet: pH metër, elektrodë xhami, elektrodë klorur argjendi, xhami 100 ml; 0,1 n. tretësirë ​​HC1; CH 3COOH; 0,5 n. tretësirë ​​KOH; biretë, përzierëse magnetike.

Përparim

Eksperienca nr. 1

Duke përdorur një pipetë, derdhni 15 ml tretësirë ​​0,1 N në një gotë. acid klorhidrik, uleni rrëshqitësin, vendoseni gotën në trazuesin magnetik dhe ndizni pasi të keni ulur elektrodat (sigurohuni që elektroda e xhamit të mos prekë rrëshqitësin).

PH-metri i pozicionit të fikur "-1-14" dhe "0-t" i shtypur. Për të ndryshuar, shtypni butonin "pH" dhe hiqni vlerën në shkallën më të ulët. Pastaj shtoni një zgjidhje prej 0,1 N. 1-3 ml alkali dhe rregulloni vlerën e pH. Ne instalojmë mikrobureta në mënyrë që alkali të rrjedhë me pika. Kur i afroheni pikës së ekuivalencës, shtoni alkali në doza shumë të vogla. Gjatë eksperimentit, xhami është në një përzierës magnetik dhe tretësira përzihet vazhdimisht.

Pas një ndryshimi të mprehtë në pH të tretësirës, ​​shtoni një sasi të vogël alkali dhe rregulloni vazhdimisht pH.

Kimia e procesit

Përpunimi i rezultateve

1)Si rezultat i këtij eksperimenti, ne morëm rezultatet e mëposhtme:

Tabela 3. Varësia e vlerës së pH nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrimin e acidit acetik.

V(KOH), ml12345678910pH4,004,154,154,004,204,304,294,945,004,91

Vazhdimi i tabeles. 3

V(KOH), ml1112131415161718192021pH5,075,105,125,205,355,407,307,608,048,409,00

)Bazuar në të dhënat e marra, ne grafikojmë varësinë e pH nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrim (Figura 8).

Figura 8. Kurba e titrimit të acidit klorhidrik

)Duke përdorur grafikun (Figura 8), ne përcaktojmë pikën e ekuivalencës.

V eq (NaOH) = 16,5 ml

Eksperienca nr. 2

Ne kryejmë një titrim të ngjashëm me 0,1 N. CH3 COOH.

Kimia

Përpunimi i rezultateve

1)Si rezultat i këtij eksperimenti, ne morëm të dhënat e mëposhtme:

Tabela 4. Varësia e vlerës së pH nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrimin e acidit acetik.

V(KOH), ml123456789101112131415pH4,465,345,375,485,635,705,735,876,006,106,236,406,606,409,60

)Bazuar në të dhënat e marra, ne grafikojmë varësinë e pH nga vëllimi i alkalit të përdorur për titrim (Figura 9).

Figura 9. Kurba e titrimit të acidit acetik

)Duke përdorur grafikun (Figura 9), përcaktojmë pikën e ekuivalencës. eq (NaOH) = 14,2 ml

konkluzioni

Gjatë kësaj pune, ne përcaktuam pikën e ekuivalencës për tretësirat e acideve klorhidrike dhe acetike me titrim potenciometrik.

Pika ekuivalente për tretësirën e acidit klorhidrik:

V eq (NaOH) = 16,5 ml

Pika ekuivalente për tretësirën e acidit acetik: eq (NaOH) = 14,2 ml

3 Elektroliza

Qëllimi i punës: përcaktimi i ekuivalentit elektrokimik të bakrit.

Pajisjet: ndreqës, ampermetër, banjë me elektrolit dhe dy elektroda bakri, kronometër, balancë analitike, tretësirë ​​CuSO 5% 4, tela për montimin e pajisjes.

Përparim

Ekuivalenti elektrokimik është sasia e një lënde që ka pësuar një transformim kimik në elektrodë kur kalon një sasi njësi e energjisë elektrike, me kusht që e gjithë energjia elektrike e kaluar të shpenzohet vetëm për transformimin e kësaj substance.

(38)

ku E është ekuivalenti elektrokimik,

?- masa molare e përbërjes,

?q është numri i elektroneve që është i nevojshëm për transformimin elektrokimik të një molekule të këtij komponimi.

Masa molare e substancës ekuivalente që ka pësuar një transformim kimik në elektrodë (Meq ) është e barabartë me:

(39)

ku m është masa e substancës së depozituar,

F - konstanta e Faradeit,

Unë - forca aktuale,

t është koha gjatë së cilës rrjedh rryma.

Për të përcaktuar ekuivalentin elektrokimik të E, ne montojmë një pajisje ku rryma nga burimi kalon përmes një ndreqësi dhe një banjë me elektrolit, një ampermetër, të lidhur në seri. Kur ndizet, bakri lirohet në elektrodën e bakrit, e cila është katoda. Anoda, e bërë gjithashtu prej bakri, shpërndahet. Në mënyrë që bakri të depozitohet në katodë, të formojë një shtresë të dendur dhe të mos zhvishet gjatë eksperimentit, duke shtrembëruar rezultatet, duhet të përdorni një rrymë që nuk kalon 0,05 A për 1 cm. 2sipërfaqja e katodës. Për ta bërë këtë, përpara se të filloni eksperimentin, përdorni një sundimtar milimetrik për të përcaktuar sipërfaqen e katodës dhe për të llogaritur rrymën maksimale të lejueshme.

Para fillimit të eksperimentit, zhytni katodën në një tretësirë ​​20-30% për 1-2 sekonda. acid nitrik dhe më pas shpëlajeni tërësisht me ujë të distiluar.

Gjatë punës, është e rëndësishme të mos prekni sipërfaqen e katodës së zhytur në elektrolit, sepse edhe gjurmët e parëndësishme të yndyrës dëmtojnë ngjitjen e depozitës së katodës së bakrit.

Pas kësaj, ne e rregullojmë katodën në një voltmetër, i cili është i mbushur me zgjidhje CuSO 4. E heqim katodën nga banja e elektrolitit, e lajmë me ujë të distiluar, e thajmë dhe e peshojmë në një ekuilibër analitik. Pas kësaj, ne riinstalojmë katodën në banjë me elektrolit dhe vazhdojmë në eksperiment. Në të njëjtën kohë, ndizni rrymën dhe filloni kronometrin. Eksperimenti vazhdon për 40-50 minuta. Në të njëjtën kohë, fikni rrymën dhe ndaloni kronometrin. E heqim katodën nga elektroliti, e lajmë me ujë të distiluar, e thajmë dhe e peshojmë.

Gjatë elektrolizës, ndodhën reaksionet kimike të mëposhtme:

)Shpërbërja e tretësirës së sulfatit të bakrit (II):

2)Reaksionet redoks në elektroda:

Përpunimi i rezultateve

1)Si rezultat i kësaj pune laboratorike, ne morëm të dhënat e mëposhtme (Tabela 5):

Tabela 5. Të dhënat për kryerjen punë laboratorike.

Forca aktuale (I), A1.8 Koha gjatë së cilës rrjedh rryma (t), s2527 Pesha e katodës para eksperimentit, e shprehur në masë, g24.42 Pesha e katodës pas eksperimentit, e shprehur në masë, g25.81 Pesha e substancës së depozituar, e shprehur në masë (m ), g1.39 2)Llogaritja e ekuivalentit elektrokimik:

)Llogaritja e gabimit ekuivalent, absolut dhe relativ të masës molare:

konkluzioni.

Në këtë punë, ne përcaktuam ekuivalentin elektrokimik të bakrit, masën molare të ekuivalentit të bakrit dhe gabimin absolut dhe relativ.

2.4 Përcaktimi i potencialeve të elektrodës

Qëllimi i punës: matet potenciali i elektrodave të bakrit dhe zinkut në tretësirat e kripërave të tyre me aktivitet të ndryshëm. Krahasoni vlerat potenciale të matura me llogaritjet duke përdorur ekuacionin Nernst.

Pajisjet: pH metër, elektrodë bakri, elektrodë zinku, elektrodë klorur argjendi, tub U me tretësirë ​​të ngopur KCl, letër zmerile, solucione CuSO 4dhe ZnSO 4me përqëndrime të ndryshme.

Përparim

Për të matur potencialet e llojit të parë, ne montojmë një qark të përbërë nga një pajisje matës, një elektrodë e matur dhe një elektrodë referencë. Në fakt, ne matim emf-në e një qelize galvanike

| AgCl, KCl || CuSO4 | Cu;

Zn | ZnSO4 || KCI, AgCl | Ag.

Potenciali i elektrodës së klorurit të argjendit (elektroda e llojit të dytë) është konstante, varet vetëm nga aktiviteti i joneve Cl dhe është i barabartë me Ag | AgCl (tretësirë ​​e ngopur e KC1) = 0,2 V. Është një elektrodë referimi.

Për të eliminuar potencialin e difuzionit, ne përdorim ura të mbushura me një zgjidhje të ngopur KCl.

Për të matur potencialet ne përdorim një matës pH. Ne e lidhim elektrodën e klorurit të argjendit me një prizë të veçantë "elektrodë referimi" (në panelin VSP të pajisjes), dhe elektrodën matëse përmes një prizë të veçantë në prizën "meas - 1", "meas - 2".

Kimia e proceseve

Për qelizën galvanike Ag | AgCl, KCl || CuSO4 | Cu:

Për një qelizë galvanike Zn | ZnSO4 || KCI, AgCl | Ag:

Përpunimi i rezultateve

1)Si rezultat i matjes së potencialeve të elektrodës së bakrit në aktivitete të ndryshme të joneve të Cu 2+morëm të dhënat e mëposhtme:

¾ për elektrodën e bakrit (tabela 6):

Tabela 6. Të dhëna për punën laboratorike të kryer për elektrodën e bakrit.

?Meas., ВСн, mol * eq-1 * l-1 ?lg a ?llogaritur, B0.2100.10.38-1.72120.2862230.3510.20.36-1.44370.2944110.3600.50.25-1.20410.3014780.3613-20.00

¾ për elektrodën e zinkut (tabela 7):

Tabela 6. Të dhëna për punën laboratorike të kryer për elektrodën e zinkut.

?Meas., ВСн, mol * eq-1 * l-1 ?lg a ?llogaritur, B-0.0650.10.25-1.9031-0.81914-0.0650.20.28-1.5528-0.80881-0.0290.50.38-1.0223-0, 79316-0.0609-0.005

2) Ne grafikojmë varësinë e potencialit të elektrodës nga log a (Cu2+).

¾ për një elektrodë bakri (Figura 10):

Figura 10. Varësia e potencialit të elektrodës nga logaritmi i aktivitetit të joneve të bakrit (II)

¾ për elektrodën e zinkut (Figura 11):

Figura 11. Varësia e potencialit të elektrodës nga logaritmi i aktivitetit të joneve të zinkut

.Ne llogarisim potencialet e elektrodës duke përdorur ekuacionin Nernst (1):

¾ për elektrodën e bakrit:

¾ për elektrodën e zinkut:

konkluzioni: gjatë kësaj pune kemi matur potencialet e elektrodave të bakrit dhe zinkut në përqëndrime të ndryshme të CuSO 4dhe ZnSO 4përkatësisht, si dhe llogaritën këto potenciale të elektrodës duke përdorur ekuacionin Nernst, si rezultat i të cilit ata arritën në përfundimin se me rritjen e përqendrimit rriten potencialet elektrodike të elektrodës së bakrit dhe zinkut.

5 Përcaktimi i EMF të një qelize galvanike

Qëllimi: të përcaktohet EMF e një qelize galvanike.

Pajisjet: elektrodë zinku dhe bakri, tretësirat CuSO 4dhe ZnSO 4, elektrodë klorur argjendi, pH metër, letër zmerile, tub në formë U me tretësirë ​​të ngopur të KS1, 0,1 N. dhe 1n. Zgjidhja CuSO 4, 0.1n. dhe 1n. tretësirë ​​ZnSO4 ,

Përparim

Mbushni dy gota përgjysmë me tretësirë ​​CuSO. 4dhe ZnSO 4. Në të parën vendosim një elektrodë të bërë prej bakri, në të dytën - nga zinku.

Elektrodat fillimisht pastrohen me letër zmerile dhe lahen. Ne i lidhim telat me matësin e pH në panelin e pasmë me "Matja 1" dhe "El. krahaso." Ne mbyllim qarkun e jashtëm duke përdorur një tub në formë U të mbushur me një zgjidhje të ngopur të KCl në agar-agar.

Para matjes, pajisja nxehet për 30 minuta. Kur qarku është mbledhur, ne fillojmë matjet, shtypim butonin "mV" dhe shikojmë leximet e pajisjes në shkallën e poshtme "1-14". Për të përcaktuar më saktë EMF, shtypni butonin për diapazonin e dëshiruar. Për të kthyer vlerat e matura në volt, shumëzoni numëruesin e vlerës me 0.1.

Për të kryer punën, matim EMF-në e elementeve në solucione me përqendrim 1N. dhe 0.1 N. dhe krahasoni këto të dhëna me llogaritjet. Gjejmë gabimin absolut dhe relativ.

Kimia e proceseve

Për një qelizë galvanike të caktuar

| ZnSO4 || KCI, AgCl | Ag

Reagimet e mëposhtme janë tipike:

Ekuacioni i përgjithshëm për reaksionin që ndodh në një qelizë galvanike bakër-zink:

Përpunimi i rezultateve

1)Si rezultat i kësaj pune, ne morëm rezultatet e mëposhtme (Tabela 6):

Tabela 6. Të dhëna për punën laboratorike të kryer

Zgjidhjet ?Matja, V ?llogaritur, V Gabim relativ, %0,1n. CuSO4 dhe 0.1N. ZnSO41.0871.0991.0921n. CuSO4 dhe 0.1N. ZnSO41.0821.0931.0061n. CuSO4 dhe 1N. ZnSO41.0601.070.935

)Ne llogarisim EMF:

Ne llogarisim potencialet duke përdorur ekuacionin Nernst (1). Potencialet standarde të elektrodës merren nga të dhënat e referencës.

Për tretësirat 0,1 N. CuSO 4 dhe 0.1n. ZnSO 4:

Për tretësirat 1N. CuSO 4 dhe 0.1n. ZnSO 4:

Për tretësirat 1N. CuSO 4 dhe 1n. ZnSO 4:

konkluzioni: në këtë punë ne përcaktuam EMF-në e një qelize galvanike në tretësira të përqendrimeve të ndryshme:

në një përqendrim prej 0.1 N. CuSO4 dhe 0.1N. ZnSO4,

në një përqendrim prej 1N. CuSO4 dhe 0.1N. ZnSO4,

në një përqendrim prej 1N. CuSO4 dhe 1N. ZnSO4;

dhe gjithashtu përcaktoi gabimin relativ: përkatësisht 1.092%, 1.006%, 0.935%. Si rezultat, ata arritën në përfundimin se me rritjen e përqendrimit të tretësirave, E.M.F. për një qelizë galvanike zvogëlohet.

konkluzioni

Në këtë punë, ne shqyrtuam metodat kryesore të kërkimit elektrokimik, analizuam klasifikimin e tyre, proceset kryesore elektrokimike, si dhe vërtetuam rëndësinë e këtyre metodave. Shumica Puna iu kushtua përshkrimit të proceseve të elektrodës. Potenciometria, konduktometria, kulometria, voltammetria dhe elektrogravimetria u studiuan në detaje.

Gjatë hulumtimeve praktike kemi kryer: përcaktimin e përqendrimit të acideve të panjohura me titrim konduktometrik, përcaktimin e pikës së ekuivalencës së tretësirave të acideve klorhidrike dhe acetike me titrim potenciometrik, përcaktimin e ekuivalentit elektrokimik të bakrit, përcaktimin e potencialeve. i elektrodave të bakrit dhe zinkut, dhe përcaktimi i emf-së së një qelize galvanike.

Ne ishim të bindur për shpejtësinë dhe saktësinë e këtyre metodave, por në të njëjtën kohë, nga përvoja jonë, identifikuam disa mangësi domethënëse: për të marrë të dhëna të sakta, kërkohet rregullim dhe kalibrim shumë i saktë i instrumenteve; faktorët e jashtëm (presioni, temperatura, etj.) dhe kushtet e tjera mund të ndryshojnë ndjeshëm, si dhe brishtësia dhe kostoja e lartë e pajisjeve.

E megjithatë, kjo nuk është e gjitha metodat e njohura hulumtim elektrokimik. Të gjitha metodat e mësipërme janë vetëm një pjesë të vogël metodat e kërkimit elektrokimik të përdorura në shkencë dhe teknologji. Dhe ato përdoren aq gjerësisht në të gjitha degët e industrisë, saqë pa to nuk është e mundur as ekzistenca dhe as zhvillimi i mëtejshëm i qytetërimit. Pavarësisht nga mosha e avancuar, metodat e kërkimit elektrokimik po përjetojnë zhvillim të shpejtë me perspektiva të mëdha për të ardhmen. Sipas parashikimeve të një numri shkencëtarësh kryesorë, roli i tyre do të rritet me shpejtësi.

Mbetet vetëm të promovojmë zhvillimin në këtë drejtim në çdo mënyrë të mundshme, dhe ndoshta në të ardhmen do të na zbulohen sekrete dhe fusha të tilla të aplikimit të metodave të kërkimit elektrokimik që vetëm mund të ëndërronim.

Bibliografi

Agasyan P.K., Hamrakulov T.K. Metoda kuloometrike e analizës. Moskë: Kimi. 2010. 168 f.

Brainina Kh.Z., Neiman E.Ya. Reaksionet e fazës së ngurtë në kiminë elektroanalitike. Moskë: Kimi. 2009. 264 fq.

Galus Z. Bazat teorike analiza elektrokimike: përkthim nga polonishtja. Moskë: Mir. 1974. 552 f.

Heyrovsky J., Kuta J. Bazat e polarografisë: përkthim nga çekishtja. Redaktuar nga S.G. Mayranovsky. Moskë: Mir. 1965. 559 f.

Golikov G.A. Manuali i Kimisë Fizike: Tutorial për universitetet e specializuara kimike dhe teknologjike. Moskë: Shkolla e Lartë. 2008. 383 fq.

Zozulya A.N. Analiza kuloometrike, botimi i dytë, Leningrad: Kimi. 1968. 160 f.

Knorre D.G., L.F. Krylova. V.S. Muzikantët. Kimia Fizike: Libër mësuesi për fakultetet biologjike të universiteteve dhe universiteteve pedagogjike. Edicioni i 2-të. Moskë: Shkolla e Lartë. 1990. 416 f.

Levin A.I. Bazat teorike të elektrokimisë. Moskë: Metalurgizdat. 1963. 432 f.

Loparin B.A. Bazat teorike të metodave elektrokimike të analizës. Moskë: Shkolla e Lartë. 1975. 295 fq.

Plembeck D. Metodat elektrokimike të analizës: teoria bazë dhe zbatimi. Moskë: Mir. 2009. 496 fq.

Solovyov Yu.I. Historia e kimisë: Zhvillimi i kimisë nga kohërat e lashta e deri në fundi i XIX V. Manual për mësuesit. Edicioni i 2-të. Moska: Iluminizmi. 2007. 368 fq.

Figurovsky N.A. Historia e Kimisë: Një libër mësimi për studentët institutet pedagogjike në specialitete kimike dhe biologjike. Moska: Iluminizmi. 1979. 311 f.

Kimia fizike: programi i disiplinës dhe rekomandimet edukative dhe metodologjike / hartuar nga A.N. Kozlov, N.P. Uskova. Ryazan: Universiteti Shtetëror Ryazan me emrin S.A. Yesenin. 2010. 60 f.

Kimi fizike. Teorike dhe udhëzues praktik. Libër mësuesi për universitetet / Redaktuar nga akademiku B.P. Nikolsky. edicioni i 2-të. Leningrad: Khimiya, 1987, 880 f.

Harned G. Ower B. Kimia fizike e tretësirave të elektroliteve. Moskë: IIN. 2011. 629 fq.

Ewing G. Metodat instrumentale të analizës kimike. Moskë: Mir. 2011. 620 fq.

Libri: botim shumëvëllimësh

Metodat e matjes në elektrokimi / redaktorët E. Eger dhe A. Zalkind, përkthim nga anglishtja nga kandidatët e shkencave fizike dhe matematikore V.S. Markin dhe V.F. Pastushenko, redaktuar nga Doktori i Shkencave Kimike Yu.A. Çizmadzheva. Moskë: Mir, 1977. T. 1-2.

Skoog D., West D. Bazat e Kimisë Analitike. Moskë: Mir, 1979. T. 2

Atkins P. Kimi fizike. Moskë: Mir, 1980. T. 1-2.

Tutoring

Keni nevojë për ndihmë për të studiuar një temë?

Specialistët tanë do të këshillojnë ose ofrojnë shërbime tutoriale për temat që ju interesojnë.
Paraqisni aplikacionin tuaj duke treguar temën tani për të mësuar në lidhje me mundësinë e marrjes së një konsultimi.

Metodat elektrokimike të analizës janë një grup metodash të analizës cilësore dhe sasiore të bazuara në fenomenet elektrokimike që ndodhin në mjedisin në studim ose në ndërfaqe dhe që shoqërohen me ndryshime në strukturën, përbërjen kimike ose përqendrimin e analitit.

Metodat elektrokimike të analizës (ECMA) bazohen në proceset që ndodhin në elektroda ose në hapësirën ndërelektrodike. Avantazhi i tyre është saktësia e lartë dhe thjeshtësia krahasuese e pajisjeve dhe metodave të analizës. Saktësia e lartë përcaktohet nga modelet shumë të sakta të përdorura në ECMA. Një lehtësi e madhe është se kjo metodë përdor ndikime elektrike, dhe fakti që rezultati i këtij ndikimi (përgjigje) merret edhe në formën e një sinjali elektrik. Kjo siguron shpejtësi dhe saktësi të lartë të leximit dhe hap mundësi të gjera për automatizim. ECMA dallohen nga ndjeshmëria dhe selektiviteti i mirë në disa raste ato mund të klasifikohen si mikroanalizë, pasi ndonjëherë më pak se 1 ml tretësirë ​​është e mjaftueshme për analizë.

Sipas llojeve të sinjalit analitik, ato ndahen në:

1) konduktometria - matja e përçueshmërisë elektrike të tretësirës së provës;

2) potenciometria - matja e potencialit të ekuilibrit pa rrymë të elektrodës treguese, për të cilën substanca e provës është potenciodeterminuese;

3) kulometria - matja e sasisë së energjisë elektrike të nevojshme për transformimin e plotë (oksidim ose reduktim) të substancës në studim;

4) voltammetria - matja e karakteristikave të polarizimit të palëvizshëm ose jo të palëvizshëm të elektrodave në reaksionet që përfshijnë substancën e provës;

5) elektrogravimetria - matja e masës së një lënde të çliruar nga një tretësirë ​​gjatë elektrolizës.

27. Metoda potenciometrike.

potenciometria - matja e potencialit të ekuilibrit pa rrymë të elektrodës treguese, për të cilën substanca e provës është përcaktuese e fuqizimit.

A) standard (elektrodë referencë) - ka një potencial konstant, të pavarur nga ndikimet e jashtme. Kushtet

B) elektrodë individuale - potenciali i saj varet nga përqendrimi i substancës.

Potenciali varet nga përqendrimi: E = f(c)

Ekuacioni nerist E= E° + lna kat

E° - standard. Elektroni. Potenciali (konst)

R- Univers. Konstante gazikonst)

T - temperatura absolute (t)- +273 °

.п – numri i elektroneve të përfshira. Në oksidim/reduktim Reagimet

. a – përqendrimi aktiv

Metoda e potenciometrisë

Potenciometria jonometrike (tretësirës kërkimore i shtohet tretësirë ​​e vogël. Tretësira standarde (titran) shtohet në pjesë, pas çdo shtimi matet potenciali. - E)

Pika ekuivalente

E

Сх Vх = l t *Vt

28. Metoda konduktometrike.

konduktometria - matja e përçueshmërisë elektrike të tretësirës së provës.

Titrimi konduktometrik

Përçues (pajisje)

Analiza konduktometrike (konduktometria) bazohet në përdorimin e marrëdhënies ndërmjet përçueshmërisë elektrike (përçueshmërisë elektrike) të tretësirave të elektrolitit dhe përqendrimit të tyre.

Përçueshmëria elektrike e tretësirave të elektrolitit - përçuesve të llojit të dytë - vlerësohet në bazë të matjes së rezistencës së tyre elektrike në një qelizë elektrokimike, e cila është një enë qelqi (xham) me dy elektroda të ngjitura në të, midis të cilave ndodhet tretësira e elektrolitit të provës. e vendosur. Një rrymë elektrike alternative kalon nëpër qelizë. Elektrodat janë bërë më shpesh prej metali platini, i cili, për të rritur sipërfaqen e elektrodave, është i veshur me një shtresë platini sfungjer me depozitimin elektrokimik të përbërjeve të platinit nga tretësirat (elektrodat e platinizuara të platinit).

29.Polarografia.

Polarografia është një metodë e analizës kimike cilësore dhe sasiore e bazuar në marrjen e kurbave të rrymës kundrejt tensionit në një qark të përbërë nga tretësira në studim dhe elektroda të zhytura në të, njëra prej të cilave është shumë e polarizueshme dhe tjetra praktikisht jo e polarizueshme. Kurba të tilla - polarograme - merren duke përdorur polarografë.

Metoda polarografike karakterizohet nga ndjeshmëri e lartë. Për të kryer analizën, zakonisht mjaftojnë 3-5 ml tretësirë ​​testuese. Analiza duke përdorur një polarograf me regjistrim automatik zgjat vetëm rreth 10 minuta. Polarografia përdoret për të përcaktuar përmbajtjen e substancave toksike në objektet me origjinë biologjike (për shembull, komponimet e merkurit, plumbit, taliumit, etj.), Për të përcaktuar shkallën e ngopjes së gjakut me oksigjen, për të studiuar përbërjen e ajrit të nxjerrë, dhe substancave të dëmshme në ajrin e ndërmarrjeve industriale Metoda polarografike e analizës është shumë e ndjeshme dhe bën të mundur përcaktimin e substancave në përqendrime shumë të ulëta (deri në 0.0001%) në tretësirë.

30. Klasifikimi i metodave të analizës spektrale. Koncepti i spektrit.

Analiza spektrale është një grup metodash për përcaktimin e cilësisë dhe sasisë. Përbërja, si dhe struktura e materies (bazuar në ndërveprimin e objektit kërkimor me lloje të ndryshme të rrezatimit.)

Të gjitha metodat spektroskopike bazohen në ndërveprimin e atomeve, molekulave ose joneve që përbëjnë substancën që analizohet me rrezatim elektromagnetik. Ky ndërveprim manifestohet në thithjen ose emetimin e fotoneve (kuanteve). Në varësi të natyrës së ndërveprimit të mostrës me rrezatimin elektromagnetik, dallohen dy grupe metodash:

Emetimi dhe thithja. Në varësi të asaj se cilat grimca formojnë sinjalin analitik, bëhet një dallim midis metodave të spektroskopisë atomike dhe metodave të spektroskopisë molekulare.

Emisioni

Në metodat e emetimit, kampioni i analizuar lëshon fotone si rezultat i ngacmimit të tij.

thithjen

Në metodat e përthithjes, rrezatimi nga një burim i jashtëm kalon përmes mostrës dhe disa nga kuantet absorbohen në mënyrë selektive nga atomet ose molekulat

Gama- shpërndarja e vlerave të një sasie fizike (zakonisht energji, frekuencë ose masë). Një paraqitje grafike e një shpërndarjeje të tillë quhet diagramë spektrale. Në mënyrë tipike, spektri i referohet spektrit elektromagnetik - spektri i frekuencave (ose e njëjta gjë si energjitë kuantike) të rrezatimit elektromagnetik.

1.reflektimi i dritës

2. rrotullimi i rrezes së dritës (defraksioni)

3.shpërndarja e dritës: nefelometria, turbidimetria

4.thithja e dritës

5 riemetim

A) fosforeshencë (zgjat shumë)

B) fluoreshencë (shumë e shkurtër)

Sipas natyrës së shpërndarjes së vlerave të sasisë fizike, spektrat mund të jenë diskrete (vijë), të vazhdueshme (të ngurta), dhe gjithashtu përfaqësojnë një kombinim (mbivendosje) të spektrave diskrete dhe të vazhdueshme.

Shembuj të spektrave të linjës përfshijnë spektrat e masës dhe spektrat e tranzicioneve elektronike të një atomi të lidhur me lidhje; Shembuj të spektrave të vazhdueshëm janë spektri i rrezatimit elektromagnetik të një trupi të ngurtë të ndezur dhe spektri i tranzicioneve elektronike pa pagesë të një atomi; Shembuj të spektrave të kombinuar janë spektri i emetimit të yjeve, ku linjat e absorbimit kromosferik ose shumica e spektrave të zërit mbivendosen në spektrin e vazhdueshëm të fotosferës.

31. Fotometria: parimi i metodës, zbatimi në kërkimin kriminalistik.

Fotometria - një metodë spektrale e bazuar në thithjen e rrezatimit elektromagnetik në rrezen e dukshme dhe afër ultravjollcë (metoda bazohet në thithjen e dritës)

Atomike molekulare

Spektroskopia e spektroskopisë (në analizën e elektroneve)

Cuvette - drita kalon nëpër të

l

I (intensiteti i dritës në dalje)

I° është intensiteti i dritës rënëse.

Fotometria është një seksion i optikës fizike dhe teknologjisë së matjes kushtuar metodave për studimin e karakteristikave energjetike të rrezatimit optik në procesin e emetimit dhe përhapjes së tij në mjedise të ndryshme dhe ndërveprimet me trupat. Fotometria kryhet në intervalet e infra të kuqe (gjatësi vale - 10 -3 ... 7 10 -7 m), e dukshme (7 10 -7 ... 4 10 -7 m) dhe ultravjollcë (4 10 -7 ... 10 -8 m) rrezatim optik. Kur rrezatimi elektromagnetik i diapazonit optik përhapet në një mjedis biologjik, vërehen një sërë efektesh kryesore: thithja dhe shpërndarja e rrezatimit nga atomet dhe molekulat e mediumit, shpërndarja e inhomogjeniteteve të mediumit nga grimcat, depolarizimi i rrezatimit. Duke regjistruar të dhëna për ndërveprimin e rrezatimit optik me mediumin, është e mundur të përcaktohen parametrat sasiorë që lidhen me karakteristikat mjekësore dhe biologjike të objektit në studim. Për të matur madhësitë fotometrike përdoren instrumente të quajtura fotometra. Në terma fotometrikë, drita është rrezatim i aftë për të prodhuar një ndjesi shkëlqimi kur ekspozohet ndaj syrit të njeriut. Baza e fotometrisë si shkencë është teoria e fushës së dritës e zhvilluar nga A. Gershun.

Ekzistojnë dy metoda të përgjithshme të fotometrisë: 1) fotometria vizuale, e cila përdor aftësinë e syrit të njeriut për të perceptuar ndryshimet në shkëlqim duke barazuar shkëlqimin e dy fushave të krahasimit me mjete mekanike ose optike; 2) fotometria fizike, në të cilën përdoren marrës të ndryshëm të dritës të një lloji të ndryshëm për të krahasuar dy burime drite - fotocelat vakum, fotodioda gjysmëpërçuese, etj.

32. Ligji Bouguer-Lambert-Beer, përdorimi i tij në analizën sasiore.

Një ligj fizik që përcakton zbutjen e një rreze paralele monokromatike drite ndërsa ajo përhapet në një mjedis thithës.

Ligji shprehet me formulën e mëposhtme:

,

ku është intensiteti i rrezes hyrëse, është trashësia e shtresës së substancës nëpër të cilën kalon drita, është indeksi i përthithjes (të mos ngatërrohet me indeksin e absorbimit pa dimension, i cili lidhet me formulën, ku është gjatësia e valës) .

Indeksi i përthithjes karakterizon vetitë e një substance dhe varet nga gjatësia e valës λ e dritës së përthithur. Kjo varësi quhet spektri i përthithjes së substancës.

Për tretësirat e substancave thithëse në tretës jo-thithës të dritës, indeksi i përthithjes mund të shkruhet si

ku është koeficienti që karakterizon bashkëveprimin e një molekule të një lënde të tretur thithëse me dritën me gjatësi vale λ, është përqendrimi i substancës së tretur, mol/l.

Deklarata që nuk varet nga quhet ligji i Birrës (të mos ngatërrohet me ligjin e Birrës). Ky ligj supozon se aftësia e një molekule për të thithur dritën nuk ndikohet nga molekulat e tjera përreth të së njëjtës substancë në tretësirë. Megjithatë, vërehen devijime të shumta nga ky ligj, veçanërisht në përgjithësi.

Nëse një fluks drite me intensitet I kalon përmes një shtrese të caktuar të një tretësire ose gazi me trashësi I, atëherë sipas ligjit Lambert-Beer, sasia e dritës së përthithur do të jetë proporcionale me intensitetin /, përqendrimi c i substancës që thith drita, dhe trashësia e SHTESËS) ligji BMB, i cili lidh intensitetin e rënies së dritës mbi substancën dhe substancën që kaloi përmes saj, me përqendrimin e substancës dhe trashësinë e shtresës thithëse njësoj si përthyerja, vetëm zbutje në substancë. Që thith dritën në një përqindje të caktuar. Kjo do të thotë, pjesa e mbetur e daljes së dritës është

33.Sspektroskopia IR.

Kjo metodë analize bazohet në regjistrimin e spektrave të përthithjes infra të kuqe të një substance. Thithja nga lënda në rajonin infra të kuqe ndodh për shkak të dridhjeve të atomeve në molekula. Dridhjet ndahen në shtrirje (kur distancat midis atomeve ndryshojnë gjatë dridhjes) dhe vibruese (kur këndet midis lidhjeve ndryshojnë gjatë dridhjes). Kalimet ndërmjet gjendjeve të ndryshme vibruese në molekula janë të kuantizuara, për shkak të të cilave thithja në rajonin IR ka formën e një spektri, ku çdo dridhje ka gjatësinë e vet të valës. Është e qartë se gjatësia e valës për çdo dridhje varet nga ato atome që marrin pjesë në të, dhe përveç kësaj, varet pak nga mjedisi i tyre.

Metoda e spektroskopisë IR nuk është një metodë ndarëse, domethënë kur studiohet ndonjë substancë, mund të rezultojë se ajo që u studiua në të vërtetë ishte një përzierje e disa substancave, të cilat natyrisht do të shtrembërojnë shumë rezultatet e deshifrimit të spektrit. Epo, nuk është plotësisht e saktë të flasim për identifikimin e paqartë të një substance duke përdorur metodën e spektroskopisë IR, pasi metoda më tepër lejon që dikush të identifikojë grupe të caktuara funksionale, në vend të sasisë së tyre në një përbërje dhe metodës së tyre të komunikimit me njëri-tjetrin.

Metoda e spektroskopisë IR përdoret për të kryer kërkime mbi materialet polimer, fibrat, veshjet e bojës dhe barnat narkotike (kur identifikohet mbushësi, shpesh përdoren karbohidratet, përfshirë polisaharidet). Metoda është veçanërisht e domosdoshme në studimin e lubrifikantëve, pasi bën të mundur përcaktimin e njëkohshëm të natyrës së bazës së lubrifikantit dhe aditivëve (aditivëve) të mundshëm në këtë bazë.

34. Analiza e fluoreshencës me rreze X.

(XRF) është një nga metodat moderne spektroskopike për studimin e një substance për të marrë përbërjen e saj elementare, domethënë analizën e saj elementare. Mund të përdoret për të analizuar elementë të ndryshëm nga beriliumi (Be) tek uraniumi (U). Metoda XRF bazohet në mbledhjen dhe analizën e mëvonshme të një spektri të përftuar nga ekspozimi i materialit në studim ndaj rrezatimit me rreze X. Kur rrezatohet, atomi kalon në një gjendje të ngacmuar, e cila konsiston në kalimin e elektroneve në nivele më të larta të energjisë. Atomi qëndron në një gjendje të ngacmuar për një kohë jashtëzakonisht të shkurtër, në rendin e një mikrosekondi, pas së cilës ai kthehet në një pozicion të qetë (gjendje bazë). Në këtë rast, elektronet me predha të jashtme ose ato mbushin boshllëqet që rezultojnë, dhe energjia e tepërt emetohet në formën e një fotoni, ose energjia transferohet në një elektron tjetër nga predha e jashtme (elektroni Auger)

Ekologjia dhe ruajtja mjedisi: përcaktimi i metaleve të rënda në tokë, sedimente, ujë, aerosol etj.

Gjeologjia dhe mineralogjia: analiza cilësore dhe sasiore e dherave, mineraleve, shkëmbinjve etj.

Metalurgjia dhe industria kimike: kontrolli i cilësisë së lëndëve të para, procesit të prodhimit dhe produkteve të gatshme

Industria e bojrave dhe llaqeve: analiza e bojrave të plumbit

35. Spektroskopia e emetimeve atomike.

Analiza spektrale e emetimeve atomike është një grup metodash të analizës elementare të bazuara në studimin e spektrave të emetimit të atomeve dhe joneve të lira në fazën e gazit. Në mënyrë tipike, spektrat e emetimit regjistrohen në intervalin më të përshtatshëm të gjatësisë së valës optike nga 200 në 1000 nm.

AES (spektrometria e emetimeve atomike) është një metodë për përcaktimin e përbërjes elementare të një substance nga spektri i emetimit optik të atomeve dhe joneve të mostrës së analizuar, të ngacmuar në burimet e dritës. Si burim drite për analizën e emetimeve atomike, përdorni një flakë djegëse ose lloje te ndryshme plazma, duke përfshirë shkëndijën elektrike ose plazmën e harkut, plazmën e shkëndijës lazer, plazmën e çiftuar në mënyrë induktive, shkarkimin e shkëlqimit, etj. AES është metoda më e zakonshme e shprehur, shumë e ndjeshme për identifikimin dhe përcaktimin sasior të elementeve të papastërtive në substanca të gazta, të lëngshme dhe të ngurta, duke përfshirë pastërtinë e lartë ato .

Fushat e përdorimit:

Metalurgjia: analiza e përbërjes së metaleve dhe lidhjeve,

Industria minerare: studimi i mostrave gjeologjike dhe lëndëve të para minerale,

Ekologjia: analiza e ujit dhe tokës,

Pajisjet: analiza e vajrave motorikë dhe lëngjeve të tjera teknike për papastërtitë metalike,

Kërkime biologjike dhe mjekësore.

Parimi i funksionimit.

Parimi i funksionimit të një spektometri të emetimit atomik është mjaft i thjeshtë. Bazohet në faktin se atomet e secilit element mund të lëshojnë dritë me gjatësi vale të caktuara - vija spektrale, dhe këto gjatësi vale janë të ndryshme për elementë të ndryshëm. Në mënyrë që atomet të fillojnë të emetojnë dritë, ata duhet të ngacmohen - nga nxehtësia, shkarkimi elektrik, lazeri ose ndonjë mjet tjetër. Sa më shumë atome të një elementi të caktuar të jenë të pranishëm në kampionin e analizuar, aq më i ndritshëm do të jetë rrezatimi i gjatësisë valore përkatëse.

Intensiteti i vijës spektrale të elementit të analizuar, përveç përqendrimit të elementit të analizuar, varet nga një numër i madh faktorësh të ndryshëm. Për këtë arsye, është e pamundur të llogaritet teorikisht marrëdhënia midis intensitetit të linjës dhe përqendrimit të elementit përkatës. Kjo është arsyeja pse mostrat standarde që janë të ngjashme në përbërje me kampionin që analizohet kërkohen për analizë. Këto mostra standarde së pari ekspozohen (digjen) në pajisje. Në bazë të rezultateve të këtyre djegieve, për çdo element të analizuar ndërtohet grafiku i kalibrimit, d.m.th. varësia e intensitetit të vijës spektrale të një elementi nga përqendrimi i tij. Më pas, kur analizohen mostrat, këta grafikët e kalibrimit përdoren për të rillogaritur intensitetet e matura në përqendrime.

Përgatitja e mostrave për analiza.

Duhet të kihet parasysh se në realitet analizohen disa miligramë të mostrës nga sipërfaqja e saj. Prandaj, për të marrë rezultate të sakta, kampioni duhet të jetë homogjen në përbërje dhe strukturë, dhe përbërja e kampionit duhet të jetë identike me përbërjen e metalit që analizohet. Kur analizoni metalin në një shkritore ose shkritore, rekomandohet të përdorni kallëpe speciale për hedhjen e mostrave. Në këtë rast, forma e mostrës mund të jetë arbitrare. Është e nevojshme vetëm që kampioni që analizohet të ketë sipërfaqe të mjaftueshme dhe të mund të mbërthehet në një stendë. Përshtatësit specialë mund të përdoren për të analizuar mostra të vogla si shufra ose tela.

Përparësitë e metodës:

Pa kontakt,

Mundësia e përcaktimit sasior të njëkohshëm të një numri të madh elementësh,

Saktësi e lartë,

Kufijtë e ulët të zbulimit,

Lehtësia e përgatitjes së mostrës,

Çmim i ulët.

36. Spektroskopia e përthithjes atomike.

një metodë për përcaktimin sasior të përbërjes elementare të një lënde në studim duke përdorur spektrat e përthithjes atomike, bazuar në aftësinë e atomeve për të thithur në mënyrë selektive rrezatimin elektromagnetik në dekompozim. pjesë të spektrit. A.-a.a. kryhet në speciale pajisje - thithje spektrofotometra. Një mostër e materialit të analizuar tretet (zakonisht me formimin e kripërave); tretësira në formën e një aerosoli futet në flakën e djegësit. Nën ndikimin e një flake (3000°C), molekulat e kripës shpërndahen në atome, të cilat mund të thithin dritën. Pastaj një rreze drite kalon nëpër flakën e djegësit, në spektrin e së cilës ka linja spektrale që korrespondojnë me një ose një element tjetër. Linjat spektrale në studim janë të izoluara nga rrezatimi total duke përdorur një monokromatik dhe intensiteti i tyre regjistrohet nga një njësi regjistrimi. Matematikë. përpunimi kryhet sipas formulës: J = J0 * e-kvI,

ku J dhe J0 janë intensiteti i dritës së transmetuar dhe rënëse; kv – koeficienti absorbimi, në varësi të frekuencës së tij; I - trashësia e shtresës thithëse

më të ndjeshëm se termocentralet bërthamore

37. Nefelometria dhe turbidimetria.

S = log (I°/I) intensiteti në rënie. Në tretësirë ​​(I°) pjesëtojeni me intensitetin duke lënë tretësirë ​​(I) =

k-konst turbullira

b – gjatësia e shtegut të rrezes së dritës

N është numri i grimcave për njësi. zgjidhje

Analiza nefelometrike dhe turbidimetrike përdor fenomenin e shpërndarjes së dritës nga grimcat e ngurta të pezulluara në tretësirë.

Nefelometria është një metodë për përcaktimin e shpërndarjes dhe përqendrimit të sistemeve koloidale nga intensiteti i dritës së shpërndarë prej tyre. Nefelometria, matjet bëhen në një pajisje të veçantë, një nefelometër, veprimi i të cilit bazohet në krahasimin e intensitetit të dritës së shpërndarë nga mediumi në studim me intensitetin e dritës së shpërndarë nga një medium tjetër, i cili shërben si standard. Teoria e shpërndarjes së dritës nga sistemet koloidale në të cilat madhësitë e grimcave nuk e kalojnë gjysmën e gjatësisë valore të dritës rënëse u zhvillua nga fizikani anglez J. Rayleigh në 1871. Sipas ligjit të Rayleigh, intensiteti i dritës që shpërndava në një drejtim pingul me rrezja rënëse shprehet me formulën I = QNvlk - ku q është intensiteti i dritës rënëse, N është numri i përgjithshëm i grimcave për njësi vëllimi, ose përqendrimi i pjesshëm, v është vëllimi i një grimce, \ është gjatësia e valës së drita rënëse, k është një konstante në varësi të indekseve të thyerjes së grimcave koloidale dhe mjedisit të shpërndarjes që i rrethon, largësisë nga burimi i dritës, si dhe nga njësitë e pranuara të matjes

Turbidimetria është një metodë për analizimin e mediave të turbullta bazuar në matjen e intensitetit të dritës së përthithur prej tyre. Matjet turbidimetrike kryhen në dritën e transmetuar duke përdorur turbidimetra vizuale ose kolorimetra fotoelektrikë. Teknika e matjes është e ngjashme me atë kolorimetrike dhe bazohet në zbatueshmërinë e ligjit të Bouguer-Lambert për mediat e turbullta, i cili në rastin e suspensioneve vlen vetëm për shtresa shumë të holla ose në hollime të konsiderueshme. Turbidimetria kërkon respektim të kujdesshëm të kushteve për formimin e fazës së shpërndarë, të ngjashme me kushtet e vërejtura për nefelometrinë. Një përmirësim i rëndësishëm në turbidimetri është përdorimi i titrimit të pikut të turbidimetrisë duke përdorur kolorimetra fotoelektrikë. Turbidimetria përdoret me sukses për përcaktimin analitik të sulfateve, fosfateve, klorureve, cianideve, plumbit, zinkut etj.

Avantazhi kryesor i metodave nefelometrike dhe turbidimetrike është ndjeshmëria e tyre e lartë, e cila është veçanërisht e vlefshme në lidhje me elementët ose jonet për të cilët nuk ka reaksione ngjyrash. Në praktikë, për shembull, përdoret gjerësisht përcaktimi nefelometrik i klorurit dhe sulfatit në ujërat natyrore dhe objekte të ngjashme. Për sa i përket saktësisë, turbidimetria dhe nefelometria janë inferiore ndaj metodave fotometrike, e cila është kryesisht për shkak të vështirësive të marrjes së pezullimeve me madhësi të njëjta grimcash, qëndrueshmërisë me kalimin e kohës, etj. Përveç gabimeve të zakonshme relativisht të vogla në përcaktimin fotometrik, gabimet që lidhen me riprodhueshmërinë e pamjaftueshme të metodave analitike kimike shtohen vetitë e suspensioneve.

Nefelometria dhe turbidimetria përdoren, për shembull, për të përcaktuar SO4 në formën e një suspensioni të BaSO4, Cl- në formën e një pezullimi të AgCl, S2- në formën e një pezullimi të CuS nga fundi. kufijtë e përmbajtjes së dallueshme janë ~ 0.1 μg/ml. Për të standardizuar kushtet e analizës në eksperimente, është e nevojshme të kontrollohet rreptësisht temperatura, vëllimi i pezullimit, përqendrimi i reagentëve, shpejtësia e trazimit dhe koha e matjeve. Reshjet duhet të vazhdojnë shpejt, dhe grimcat e precipituara duhet të jenë në përmasa të vogla dhe të kenë pH të ulët. Për të parandaluar koagulimin e grimcave të mëdha, një stabilizues i shtohet shpesh tretësirës, ​​për shembull. xhelatinë, glicerinë.

38. Kromatografia: historia e origjinës, parimi i metodës, aplikimi në gjykatë. Hulumtimi.

Kromatografia është një metodë dinamike e absorbimit për ndarjen dhe analizimin e përzierjeve të substancave, si dhe studimin e vetive fiziko-kimike të substancave. Ai bazohet në shpërndarjen e substancave midis dy fazave - stacionare (faza e ngurtë ose e lëngshme e lidhur në një bartës inert) dhe e lëvizshme (faza e gazit ose e lëngshme, eluenti). Emri i metodës lidhet me eksperimentet e para në kromatografi, gjatë të cilave zhvilluesi i metodës, Mikhail Tsvet, ndau pigmente bimore me ngjyra të ndezura.

Metoda e kromatografisë u përdor për herë të parë nga botanisti rus Mikhail Semenovich Tsvet në vitin 1900. Ai përdori një kolonë të mbushur me karbonat kalciumi për të ndarë pigmentet bimore. Raporti i parë mbi zhvillimin e metodës së kromatografisë u bë nga Tsvet më 30 dhjetor 1901 në Kongresi XI i Natyralistëve dhe i Mjekëve në Shën Petersburg. Puna e parë e shtypur mbi kromatografinë u botua në vitin 1903, në revistë Procedurat e Shoqatës së Natyralistëve të Varshavës. Termi për herë të parë kromatografia u shfaq në dy vepra të shtypura nga Color në 1906, të botuara në një revistë gjermane Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft. Në 1907, Tsvet demonstron metodën e tij Shoqëria Botanike Gjermane.

Në 1910-1930, metoda u harrua në mënyrë të pamerituar dhe praktikisht nuk u zhvillua.

Në vitin 1931, R. Kuhn, A. Winterstein dhe E. Lederer, duke përdorur kromatografinë, izoluan fraksionet α dhe β në formë kristalore nga karotina e papërpunuar, duke demonstruar kështu vlerën përgatitore të metodës.

Në vitin 1941, A. J. P. Martin dhe R. L. M. Singh zhvilluan një lloj të ri kromatografie, e cila bazohej në ndryshimin në koeficientët e shpërndarjes së substancave të ndara midis dy lëngjeve të papërziershme. Metoda u quajt " kromatografia e ndarjes».

Në vitin 1947, T. B. Gapon, E. N. Gapon dhe F. M. Shemyakin zhvilluan metodën e "kromatografisë së shkëmbimit të joneve".

Në vitin 1952, J. Martin dhe R. Singh u nderuan me Çmimin Nobel në Kimi për krijimin e metodës së kromatografisë së ndarjes.

Nga mesi i shekullit të 20-të deri në ditët e sotme, kromatografia është zhvilluar intensivisht dhe është bërë një nga metodat analitike më të përdorura.

Klasifikimi: Gaz, Lëng

Bazat e kromatografisë procesi. Për të kryer kromatografinë ndarja e substancave ose përcaktimi i fiziko-kimike të tyre. karakteristikat zakonisht përdoren të veçanta. pajisje - kromatografë. bazë njësi kromatografike - kromatografike. kolonë, detektor dhe pajisje për injektimin e mostrës. Kolona që përmban sorbentin kryen funksionin e ndarjes së përzierjes së analizuar në përbërësit e saj, dhe detektori kryen funksionin e ndarjes së sasive të tyre. përkufizimet. Detektori i vendosur në daljen e kolonës automatikisht përcakton vazhdimisht përqendrimin e përbërjeve të ndara. në rrjedhën e fazës së lëvizshme Pas futjes së përzierjes së analizuar me rrjedhjen e fazës lëvizëse në kolonë, zonat e të gjitha substancave vendosen në fillim të kromatografisë. kolona (Fig. 1). Nën ndikimin e rrjedhës së fazës së lëvizshme, përbërësit e përzierjes fillojnë të lëvizin përgjatë kolonës me dekompozim. shpejtësitë, vlerat e të cilave janë në përpjesëtim të zhdrejtë me koeficientët e shpërndarjes K të komponentëve të kromatografuar. Substancat e thithura mirë, vlerat konstante të shpërndarjes për të cilat janë të mëdha, lëvizin përgjatë shtresës sorbuese përgjatë kolonës më ngadalë sesa substancat e thithura dobët. Prandaj, komponenti A largohet më shpejt nga kolona, ​​pastaj komponenti B, dhe i fundit që largohet nga kolona është komponenti C (K A<К Б <К В). Сигнал детектора, величина к-рого пропорциональна концентрации определяемого в-ва в потоке элюента, автоматически непрерывно записывается и регистрируется (напр., на диаграммной ленте). Полученная хроматограмма отражает расположение хроматографич. зон на слое сорбента или в потоке подвижной фазы во времени.

Oriz. 1. Ndarja e një përzierjeje të tre komponentëve (A, B dhe C) në një kolonë kromatografike K me detektor D: a - pozicioni i zonave kromatografike të komponentëve të ndarë në kolonë në intervale të caktuara kohore; b - kromatogrami (C - sinjal, t - koha) .

Me kromatografi me shtresë të sheshtë Kur ndahet, një fletë letre ose një pjatë me një shtresë sorbent me mostra të aplikuara të substancës në studim vendoset në një kromatografi. kamera. Pas ndarjes, përbërësit përcaktohen me çdo metodë të përshtatshme.

39. Klasifikimi i metodave kromatografike.

Kromatografia është një metodë e ndarjes dhe analizës së substancave bazuar në shpërndarjen e analitit. Dallimi midis 2 fazave: të lëvizshme dhe të palëvizshme

Një tretësirë ​​e një përzierje substancash që do të ndahet kalohet përmes një tub qelqi (kolona adsorption) të mbushur me një adsorbent. Si rezultat, përbërësit e përzierjes mbahen në lartësi të ndryshme të kolonës adsorbuese në formën e zonave (shtresave) të veçanta. Gjërat janë më të mira se adsorbiri. Ato janë në krye të kolonës dhe më keq absorbohen në fund të kolonës. Substancat që nuk mund të absorbohen kalojnë nëpër kolonë pa u ndalur dhe grumbullohen në filtër.

Klasifikimet:

1. Sipas gjendjes së grumbullimit të fazave.

1) E luajtshme

A) gaz (gazrat inerte: helium, argon, azone)

B) të lëngshme

2. sipas mënyrës së zbatimit

1) në një aeroplan (planar); letër me shtresë të hollë

2) kolone

A) e mbushur (kolona e mbushur e mbushur me sorbent)

B) kapilar (kapilar i hollë qelqi/kuarci në sipërfaqen e brendshme të të cilit aplikohet një fazë stacionare)

Ju mund të def. Artikuj në sasi të vogla.

Substancat e avullueshme janë të ndara.

40. Kromatogram. Parametrat bazë të pikut kromatograf.

Një kromatogram është rezultat i regjistrimit të varësisë së përqendrimit të përbërësve në daljen e kolonës në kohë.

H S

Çdo majë në kromatogram karakterizohet nga dy parametrat kryesorë

1. Koha e mbajtjes ( t R) është koha nga momenti i futjes së kampionit të analizuar deri në regjistrimin e maksimumit të pikut kromatografik. Varet nga natyra e substancës dhe është një karakteristikë cilësore.

2. Lartësia ( h) ose zona ( S) kulmin

S = ½ ω × h. (4)

Lartësia dhe sipërfaqja e pikut varen nga sasia e substancës dhe janë karakteristika sasiore.

Koha e mbajtjes përbëhet nga dy komponentë - koha e qëndrimit të substancave në fazën e lëvizshme ( t m) dhe koha e qëndrimit në fazën e palëvizshme ( t s):

Identifikimi i majave të përbërësve të panjohur të përzierjes së analizuar kryhet me anë të krahasimit (krahasimit). vlerat e përcaktuara drejtpërdrejt nga kromatogrami, me të dhënat përkatëse të tabeluara për komponimet e njohura. Kur identifikohet në kromatografi, vetëm negative është e besueshme. përgjigje; për shembull, piku i nuk është artikulli A nëse kohët e mbajtjes së pikut i dhe pikës A nuk përkojnë. Koincidenca e kohëve të mbajtjes së pikut i dhe artikullit A është një kusht i domosdoshëm, por jo i mjaftueshëm për të konkluduar se kulmi i është pika A.

Në punën praktike, zgjedhja e një ose një parametri tjetër për dekodimin sasior të kromatogrameve përcaktohet nga ndikimi i kombinuar i disa faktorëve: shpejtësia dhe lehtësia e llogaritjes, forma (e gjerë, e ngushtë) dhe shkalla e asimetrisë së pikut kromatografik, efikasiteti i kolonës së përdorur, plotësia e ndarjes së përbërësve të përzierjes, prania e pajisjeve të nevojshme të automatizuara (integruesit, sistemet kompjuterike për përpunimin e të dhënave kromatografike).

Parametri i përcaktuar i pikut kromatografik matet manualisht nga operatori në kromatogram në fund të ciklit të ndarjes së përbërësve të përzierjes së analizuar.

Parametri i përcaktuar i pikut kromatografik matet automatikisht duke përdorur voltmetra dixhitalë, integrues ose kompjuterë të specializuar njëkohësisht me ndarjen e përbërësve të përzierjes së analizuar në kolonë dhe regjistrimin e kromatogramit.

Meqenëse teknika e dekodimit të kromatogrameve zbret në matjen e parametrave të majave kromatografike të përbërjes me interes dhe përbërjes standarde, kushtet e kromatografisë duhet të sigurojnë ndarjen e tyre të plotë sa më shumë që të jetë e mundur të gjithë përbërësit e tjerë të mostrës origjinale në kushtet e pranuara të analizës të mos jenë të ndara nga njëri-tjetri apo edhe të mos shfaqen fare në kromatogram (ky është avantazhi i metodës së standardit të brendshëm ndaj metodës së normalizimit të brendshëm)

41.Analiza kromatografike cilësore.

Me një gjatësi të mjaftueshme kolone, mund të arrihet ndarja e plotë e përbërësve të çdo përzierjeje. Dhe pasi të keni eluatuar përbërësit e ndarë në fraksione të veçanta (eluate), përcaktoni numrin e përbërësve të përzierjes (korrespondon me numrin e eluateve), përcaktoni përbërjen e tyre cilësore, përcaktoni sasinë e secilit prej tyre, duke përdorur metodat e duhura të analizës sasiore. .

Analiza kromatografike cilësore, d.m.th. identifikimi i një substance sipas kromatogramit të saj mund të kryhet duke krahasuar karakteristikat kromatografike, më së shpeshti vëllimin e mbajtur (d.m.th., vëllimi i fazës së lëvizshme të kaluar nëpër kolonë nga fillimi i hyrjes së përzierjes deri në shfaqjen e këtij komponenti në dalje të kolonës), të gjetura në kushte të caktuara për përbërësit e përzierjeve të substancave të analizuara dhe për standardin.

42.Analiza sasiore e kromatografit.

Analiza sasiore kromatografike zakonisht kryhet në një kromatograf. Metoda bazohet në matjen e parametrave të ndryshëm të pikut kromatografik, në varësi të përqendrimit të substancave të kromatografike - lartësia, gjerësia, sipërfaqja dhe vëllimi i mbajtur ose produkti i vëllimit të mbajtur dhe lartësisë së pikut.

Në kromatografinë sasiore të gazit, përdoren metodat e kalibrimit absolut dhe normalizimit të brendshëm, ose normalizimit. Përdoret gjithashtu metoda e standardit të brendshëm. Me kalibrimin absolut, varësia e lartësisë ose sipërfaqes së pikut nga përqendrimi i substancës përcaktohet eksperimentalisht dhe ndërtohen grafikët e kalibrimit ose llogariten koeficientët përkatës. Më pas, përcaktohen të njëjtat karakteristika të majave në përzierjen e analizuar dhe përqendrimi i analitit gjendet nga grafiku i kalibrimit. Kjo metodë e thjeshtë dhe e saktë është ajo kryesore për përcaktimin e mikropapastërtive.

Kur përdorni metodën e normalizimit të brendshëm, shuma e çdo parametri të pikut, për shembull, shuma e lartësive të të gjitha majave ose shuma e sipërfaqeve të tyre, merret si 100%. Pastaj raporti i lartësisë së një maje individuale me shumën e lartësive ose raporti i sipërfaqes së një maje me shumën e sipërfaqeve kur shumëzohet me 100 do të karakterizojë pjesën masive (%) të përbërësit në përzierje. Me këtë qasje, është e nevojshme që varësia e vlerës së parametrit të matur nga përqendrimi të jetë e njëjtë për të gjithë përbërësit e përzierjes.

43.Kromatografia planare. Përdorimi i kromatografisë me shtresë të hollë për analizën e bojës.

Forma e parë e përdorimit të celulozës në kromatografinë me shtresë të hollë ishte kromatografia me letër. Pllakat e disponueshme TLC dhe TLC me fuqi të lartë lejojnë ndarjen e përzierjeve të substancave polare, duke përdorur të paktën përzierje treshe uji, një tretës organik të papërziershëm dhe një tretës të tretshëm në ujë që nxit formimin e një faze si eluent)