Лекция №11. Тема:Электрохимические методы анализа

Тема: Электрохимические методы анализа

Цель: сформировать представления об инструментальных методах анализа, основанных на фиксировании электрических параметров исследуемой системы

План лекции: 1)Электрохимическая ячейка, индикаторный электрод и электрод сравнения.

2) Потенциометрия. Электроды потенциометрии

3) Кулонометрия. Закон Фарадея. Электрогравиметрия.

4) Вольтамперометрия

5) Кондуктометрия

Электрохимические методы анализа основаны на измерении и регистрации электрических параметров системы (аналитических сигналов), изменяющихся в результате протекания химических реакций.

Принята следующая классификация этих методов:

1 Классификация, учитывающая природу источника электрической энергии в системе. Здесь различают две группы методов:

– методы без наложения внешнего тока. Здесь источник электрической энергии – сама электрохимическая система (гальванический элемент). К таким методам относятся потенциометрические методы.

– методы с наложением внешнего тока. Здесь химическая реакция в системе начинает протекать при действии внешнего тока (электролитическая ячейка). К ним относятся: кондуктометрия, вольтамперометрия, кулонометрия, электрогравиметрия.

2 Классификация по способу применения. Различают прямые и косвенные методы.

– прямые методы – измеряют аналитический сигнал как функцию концентрации раствора и по показаниям прибора находят содержание вещества в растворе (Прямая потенциометрия, прямая кондуктометрия и т. д.).

– косвенные методы – это методы титрования, в которых окончание титрования фиксируют на основании измерения электрических параметров системы (кондуктометрическое, амперометрическое титрование и т. д.).

Электрохимическая система обычно состоит из электрохимической ячейки, представляющей собой единое конструктивное оформление сосуда с исследуемым раствором и электродами. Электрохимическая ячейка состоит из двух полуэлементов, каждый из которых представляет собой электрод, погруженный в свой электролит (Zn-пластина в растворе ZnSO₄, Cu-пластина в растворе CuSO₄, устройство см. тему «О-В титрование»). Электроды изготавливают из электропроводящего материала (металла или углерода), реже из полупроводника. Носителями заряда в электродах являются электроны, а в электролите – ионы.

Электрохимические ячейки бывают двух типов: гальванические элементы и электролитические ячейки (электролизеры):

В гальваническом элементе химические реакции протекают самопроизвольно на границе раздела электрод/электролит, а электроды соединены друг с другом проводником. В ГА электрический ток возникает за счет ОВР на электродах.

В электролитической ячейке реакции на границе раздела электрод/электролит протекают за счет внешнего источника электрической энергии; последняя превращается в химическую энергию продуктов реакций, протекающих на электродах. Т.е. химическая реакция на электродах протекает за счет внешней силы тока (следует отметить, что одна и та же ячейка в зависимости от режима работы может вести себя то как гальванический элемент, то как электролизер. Пример: автомобильный аккумулятор действует как гальванический элемент, когда используется для запуска двигателя (при этом он разряжается), и как электролизер, когда заряжается от автомобильного генератора или от зарядного устройства).

Рис.1 Схема гальванического элемента (Даниель, 1836)

Рис. 2 Электролитическая ячейка

Дата добавления: 2014-01-14