Bài giảng Chương 2: Phương pháp Volt - Ampe - TS. Nguyễn Thị Hồng Hương

Bài giảng Chương 2: Phương pháp Volt - Ampe được biên soạn nhằm giúp cho các bạn có thể giải thích được sự hình thành sóng cực phổ cổ điển và ứng dụng của phương trình Ilcovic; ưu thế và nhược điểm của cực phổ cổ điển, từ đó nêu rõ nguyên tắc của hai dạng cực phổ hiện đại; ứng dụng của phương pháp cực phổ; các dạng đường cong chuẩn độ ampe kép.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chương 2: Phương pháp Volt - Ampe - TS. Nguyễn Thị Hồng Hương1 PHẦN 1 chương 2 PHƯƠNG PHÁP VOLT- AMPE TS. Nguyễn Thị Hồng Hương PGS TS Vĩnh Định TS Phan văn Hồ Nam Tháng 09/20142 Mục tiêu học tập • Giải thích được sự hình thành sóng cực phổ cổ điển và ứng dụng của phương trình Ilcovic. • Nhận xét ưu thế và nhược điểm của cực phổ cổ điển, từ đó nêu rõ nguyên tắc của hai dạng cực phổ hiện đại. • Giải thích được ứng dụng của phương pháp cực phổ. • Vẽ và giải thích các dạng đường cong chuẩn độ ampe kép.1. Võ Thị Bạch Huệ, Vĩnh Định, Hóa phân tích, tập 2, 2008, Nhà xuất bản Y học, trang 38-572. A. P. Kreskov, cơ sở hoá học phân tích, tập 2, (Từ vọng nghi, Trần tứ Hiếu dịch), 1990, Nhà xuất bản Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp, trang 363-3763. Trần Tử An, Hóa phân tích, tập 2, Nhà xuất bản y học, 2012, trang 264-2943 Phương pháp Volt – Ampe 3 4 PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ CỔ ĐIỂN Jaroslav Heyrovský bên cạnh phát minh máy cực phổ hiện đại mà ông đã được nhận giải Nobel. Bên trái là máy cực phổ đầu tiên của ông 4http://www.librosmaravillosos.com/elmundosintetico/capitulo04.html 5 Dòng id của 1 chu kỳ khử Cd+2Trên cực phổ đồ dòng dòng khuếch tán bị ngắt quãng khi giọt Hg roi xuống 5http://www.ceb.cam.ac.uk/research/groups/rg-eme/teaching-notes/hydrodynamic-voltammetry6 M+ (bulk) M+ (cathode) 6 I ( A) 7 Dòng tới hạn Imax của Cd+2 Dòng trung bình Dòng khuếch tán Id của Cd+2 Khử nền H+ Dòng dư (dòng nền) Thế bán sóng E (V) Thế phân hủy của Cd+2 7Cực phổ đồ CdCl2 0,0005M trong nền HCl 1M 8 phương trình Ilcovic t: chu kỳ tạo giọt (s) id 607 nD1/ 2 m 2 / 3t 1/ 6C ( 2 .2 ) 1/ 2 2 / 3 1/ 6 C: nồng độ cấu tử khảo sát (mmol/lit) imax 708nD m t C (2.3) n: Số điện tử trao đổi của 1 mol cấu tử 6 id imax 7 iD: dòng khuếch tán ( A). id kC ( 2 .4 ) m: tốc độ nhỏ giọt của Hg (mg / s). imax : dòng tới hạn Chất khử cực xác định D: hệ số khuếch tán của ion trong dung Cùng một mao quản Cùng tốc độ nhỏ giọt thủy ngân dịch (cm2/s) dòng id tuyến tính với nồng độ.Phương trình này là cơ sở lý thuyết định lượng cho phương8pháp cực phổ9 ĐỊNH NGHĨA Cực phổ là phản ứng oxi hóa hay khử các chất (ion kim loại) trên điện cực chỉ thị trong quá trình điện phân với những điều kiện đặc trưng riêng. 910ĐIỆN CỰCDiện tích bề mặt nhỏ (giọt mật độ dòng lớn điệnHg nhỏ) mật độ dòng cực bị phân cực thay đổikhá lớn khu vực gần giọt thế của điện cực chỉ thịHg nồng độ ion tham gia sai lệch tuyến tính giữaphản ứng giảm nhanh dễ dòng và thế ảnh hưởngđạt đến cân bằng tạo ra đến đường cong dòng –dòng giới hạn. thế. 10 11 Cấu tạo các điện cực làm việc • Điện cực giọt thủy ngân – Mao quản dài 5-10 cm, giọt Hg d trong 0,03 mm. – Bầu thủy ngân cao ~ 50 cm, giọt Hg d= 0,5 –1mm. – Phản ứng điện hóa xảy ra trên giọt Hg này. – Sự thành công của cực phổ độ lặp lại của giọt Hg. hanging mercury drop electrode dropping mercury electrode static mercury drop electrodehttp://chemwiki.ucdavis.edu/Analytical_Chemistry/Analytical_Chemistry_2.0/11_Electrochemical_Methods/11D_Voltammetric_Methods 12Cấu tạo các điện cực làm việc • Điện cực rắn tĩnh: – Khi cần phản ứng oxy hóa trên điện cực chỉ thị (anod) – Thường là điện cực rắn platin khi phản ứng ở vùng thế + 0,3V . Ion H+ bị khử ở thế – 0,1V và quá thế Hydro trên điện cực platin bé. – Quá thế oxy khá lớn, vì vậy trên điện cực này có thể khảo sát sóng oxy hóa anod đến +1,3V. – Điện cực rắn có thể đứng yên (điện cực tĩnh) hay quay.Approximate potential windows for mercury, platinum, and carbon (graphite) electrodes in acidic, neutral,and basic aqueous solvents. The useful potential windows are shown in green; potentials in red result in theoxidation or reduction of the solvent or the electrode. Complied from Adams, R. N. Electrochemistry at SolidElectrodes, Marcel Dekker, Inc.: New York, 1969 and Bard, A. J.; Faulkner ...