Phương pháp phân tích điện hóa

Nội dung tài liệu trình bày phương pháp phân tích điện hóa, phương pháp phân tích điện thế, xác định điện thế cực và các loại điện cực so sánh. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phương pháp phân tích điện hóa 2/20/2014 PHAÂN TÍCH ÑIEÄN HOAÙ PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH ÑIEÄN HOAÙ Boä moân Hoùa Phaân Tích – Kieåm Nghieäm Khoa Döôïc – Ñaïi hoïc Y Döôïc TPHCM PHAÂN TÍCH ÑIEÄN HOAÙ Phân tích điện hóa là phương pháp phân tích dựa trên dòng chuyển động của các phần tử mang điện tích (electron, ion âm, ion dương) trong dung dịch hay trong phản ứng hóa học Sự biến đổi của 3 đại lượng E, I và R trong phản ứng hoá học cũng tuân theo nguyên tắc của định luật Ohm: E = i.R  Định lượng các chất tham gia và hình thành trong phản ứng qua việc đo lường các đại lượng (E, I và R) trong quá trình phản ứng PHAÂN TÍCH ÑIEÄN HOAÙ Đặc điểm chung của phương pháp này là bất kỳ một dụng cụ phân tích điện hóa nào cũng gồm có: - điện cực nhúng trong dung dịch phân tích, - dụng cụ đo điện thế hay cường độ dòng, - máy vẽ đồ thị. • • • • Phương pháp đo độ dẫn điện Phương pháp phân tích đo điện thế Phương pháp phân tích volt-ampe Phương pháp điện phân và đo điện lượng 1 2/20/2014 PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH ÑIEÄN THEÁ 1/ Theá ñieän cöïc: 1.1. Phaûn öùng oxy hoùa khöû Ox1 + ne  Kh1 Kh2  Ox2 + ne Ox1 + Kh2  Ox2 + Kh1 1/ Theá ñieän cöïc: 1.2. Pin ñieän (teá baøo ñieän hoùa) = Ñieän cöïc + caàu muoái - Anod laø ñieän cöïc maø ôû ñoù xaûy ra phaûn öùng oxy hoùa (hay phaûn öùng nhöôøng ñieän töû) - Cathod laø ñieän cöïc maø ôû ñoù xaûy ra phaûn öùng khöû (hay phaûn öùng nhaän ñieän töû) Zn0  Zn+2 + 2 e- (anod) Cu+2 + 2e-  Cu0 (cathod) Zno + Cu+2  Zn+2 + Cuo Phản ứng có sự di chuyển điện tử từ thành phần này sang thành phần kia trong phản ứng. Điện cực: (Half cell – bán pin) là một thanh kim loại nhúng vào một dung dịch điện ly thể hiện bán phản ứng oxy hóa khử. 1/ Theá ñieän cöïc: 1.2. Pin ñieän (teá baøo ñieän hoùa) = Ñieän cöïc + caàu muoái Caàu muoái: laø moät oáng thuûy tinh chöùa dung dòch muoái daãn ñieän (KCl, NH4Cl) döôùi daïng gel 1/ Theá ñieän cöïc: 1.1. Phaûn öùng oxy hoùa khöû Zn0  Zn+2 + 2 e- (anod) Cu+2 + 2e-  Cu0 (cathod) Zno + Cu+2  Zn+2 + Cuo Zn0  Zn+2 + 2 e- (anod) Cu+2 + 2e-  Cu0 (cathod) 2 2/20/2014 1.2. Pin ñieän (teá baøo ñieän hoùa): Caùc giai ñoïan cuûa phaûn öùng ñieän hoùa: 1.2. Pin ñieän (teá baøo ñieän hoùa):  Pin GALVANIC: taïo ra ñieän naêng, töï hoaït ñoäng, Anod: - (Zn) cathod:+(Cu)  Pin ÑIEÄN LY: caàn cung caáp naêng löôïng ñieän töø beân ngoaøi, Anod + (Cu); cathod: - (Zn) Cu2+ SO4 2- Cathod Zn Cu Anod Cu Cu+2 Zn+2 CuSO4 Zn+2 + Cu  Zn + Cu+2 Pin GALVANIC 1.2. Pin ñieän (teá baøo ñieän hoùa): Qui öôùc caùch vieát maïch ñieän hoùa: 1.3. Phöông trình Nernst: Walther Hermann Nernst (Ñöùc, Nobel 1920) E  Eo  - Anod vaø caùc thoâng soá vieát beân traùi caàu muoái. - Cathod vaø caùc thoâng soá vieát beân phaûi caàu muoái. - Ranh giôùi hai pha xuaát hieän theá kyù hieäu:  hay /. - Caàu muoái kyù hieäu baèng || hay // ZnZn+2 (1,0 M) || Cu+2 (1,0 M)Cu Pin ÑIEÄN LY RT aox RT akh ln hay E  E o  ln nF akh nF aox ÔÛ nhieät ñoä 25 oC: T = 298 oK, R = 8,3144 J.oK-1.mol-1, F = 96.500 Coulomb.mol-1 RT/F = 298.8,3144/96500 = 0,025675 Chuyeån ln sang log (nhaân 2,303): 2,303 (RT/F) = 0,05916 E  Eo  0,059 [ox ] log n [kh] 3 2/20/2014 Phöông trình Nernst: Walther Hermann Nernst (Ñöùc, Nobel 1920) Phaûn öùng Cl2 + 2e  Eo (V, 25oC) + 1,359 2Cl- O2 + 4H+ + 4e  2 H2O Ag0  Ag++ e 2 H+ + 2e  H2 Ag(CN)2 + e  Ag - + 1,229 + 0,799 0,000 +2CN- - 0,290 Cd+2 + 2e  Cd - 0,403 Zn+2 - 0,763 + 2e  Zn Theá cuûa ñieän cöïc Hydro ôû ñieàu kieän chuaån laø 0,000 V. Theá cuûa caùc ñieän cöïc khaùc döïa treân giaù trò naøy ñeå so saùnh vôùi nhau Theá cuûa ñieän cöïc Hydro ôû ñieàu kieän chuaån laø 0,000 V. Theá cuûa caùc ñieän cöïc khaùc döïa treân giaù trò naøy ñeå so saùnh vôùi nhau XAÙC ÑÒNH THEÁ ÑIEÄN CÖÏC Không thể xác định thế tuyệt đối của một điện cực, người ta chỉ có thể xác định thế của điện cực một cách tương đối, tức so sánh hiệu điện thế giữa hai điện cực – một điện cực có thế âm hơn (hoặc dương hơn) so với điện cực kia Ghép điện cực (half cell) cần xác định với điện cực H2 (có thế bằng 0 trong điều kiện chuẩn 25 oC, PH2 = 1 atm) để tạo một pin galvanic. Dấu của thế điện cực là âm (điện cực đó là anod) hay dương (điện cực đó là cathod) so với điện cực Hydrogen trong mạch Galvanic Phöông trình Nernst: Caùch xaùc ñònh theá ñieän cöïc ĐC Hydrogen là anod, ĐC Bạc là cathod, EAg = + 0,792V EPIN = Ecathod - Eanod = Ephải - Etrái 4 2/20/2014 Phöông trình Nernst: Caùch xaùc ñònh theá ñieän cöïc EPin= Ecathod - Eanod = Ephải - Etrái Phöông trình Nernst:  Aûnh höôûng cuûa pH moâi tröôøng (noàng ñoä acid): Cr2O7-2 +14H+ + 6e  2Cr+3 + H2O E Cr 6  E 0Cr 6  Tính điện thế của pin galvanic: Cr 3 Cu I Cu2+ (0,0200 M) II Ag+ (0,0200 M) I Ag Ag+ + e- Ag(s) E0 = 0,799 V Cu2+ + 2e- Cu(s) E0 = 0,337 V - Khi [Cr2O7-2 ] = [Cr+3], ở pH = 2 tức [H+] = 10-2 E0  E 0Cr  7  Cr  3 EAg+/Ag = 0,799 - 0,0592.log 1/0,02 = 0,6984 V ECu2+/Cu = 0,337 - 0,0592/2.log 1/0,02= 0,2867 V Ecell = Ephải - ...