Transcript Elektroanalytické metody, potenciometrie

Potenciometrie, konduktometrie,
elektrogravimetrie, coulometrie
Obsah přednášky

Potenciometrie

Konduktometrie

Elektrogravimetrie

Coulometrie
Potenciometrie




Dochází k elektrochemickému ději
I=0
Princip: měření rovnovážného napětí
elektrochemického článku složeného ze dvou
elektrod a roztoku.
E = f(c)


Výpočet z Nernst-Petersovy rovnice
Výpočet z kalibrační závislosti
Potenciometrie

Potenciometr/voltmetr s vysokým vnitřním
odporem (MΩ) – nulový proud.

E = ΔE = Eind – Eref
http://users.prf.jcu.cz/sima/analyticka_chemie/elektroa.htm
Potenciometrie

Přímá potenciometrie



E = f(c)
Měření napětí  výpočet koncentrace (NernstPetersova rovnice / kalibrační závislost)
Použití:




Měření pH – pH metry
Stanovení koncentrace iontů – ISE
Mez stanovitelnosti: 10-5 – 10-6 mol/l
Nepřímá potenciometrie

Potenciometrická titrace – indikace B.E.
Potenciometrie
Nepřímá

Indikační elektrody pro různá stanovení

Acidimetrie/alkalimetrie…skleněná pH elektroda

Argentometrie……………Ag elektroda 1. druhu

Redoxní titrace…………..Pt/Au redox elektroda

Komplexometrie…………Kationtové el. 1. druhu, ISE
Potenciometrie
Instrumentace
Potenciometrie
Aplikace


Měření pH
Analýza vod









Stanovení aniontů a kationtů
Stanovení povrchově aktivních látek
Stanovení těžkých kovů, kyanidů
Bioindikace
Potenciometrická indikace B.E.
Monitorování stavu Ž.P.
Klinické laboratoře
Potravinářství
Agrochemické laboratoře
Konduktometrie



Měření elektrických vlastností roztoků vodivosti
Nedochází k elektrochemickému ději
Vodivost roztoku je dána typem iontů





Pohyblivostí
Mocenstvím
Koncentrací
Nejvyšší pohyblivost H+, OH- - vysoká vodivost
Ostatní ionty – o řád nižší vodivost
Konduktometrie
R 
1
G
G 
1

R
  G.
R – odpor
A
G – vodivost
l
Κ – měrná vodivost [S.cm-1]
l
A
 
 c . z .
i
i
i
Konduktometrie


Problém – polarizace
Použití střídavého proudu



Použití elektrod s velkou plochou


Nízkofrekvenční (desítky Hz – kHz)
Vysokofrekvenční (MHz)
Platinová s platinovou černí – koloidní porézní materiál
Členění konduktometrie


Přímá
Nepřímá
Konduktometrie
Přímá

Pro jednoduché systémy (roztok 1 látky)

Kalibrace

G = f(c)

Není specifická metoda – směsi –
hodně/málo iontů
Konduktometrie
Přímá





Stanovení obsahu kyselin, zásad nebo solí v
jednosložkových roztocích – výrobní procesy,
technologické roztoky
Indikace čistoty destilované vody
Výroba polovodičů
Stanovení fyzikálně chemických konstant
(KD, KS)
Vodivostní detektory separačních technik
Konduktometrie
Nepřímá




Konduktometrická titrace
Indikace B.E. měřením vodivosti
Neutralizační titrace – slabé kyseliny a
zásady
Srážecí a komplexometrické titrace
Konduktometrie
Instrumentace
Elektrogravimetrie

Úplné vyloučení stanovovaného kovu na
pracovní elektrodě – elektrolýza

Konstantní proud nebo napětí

Určení přírůstku hmotnosti elektrody

Přímá metoda
Elektrogravimetrie
Elektrolýza za konst. proudu





Vyloučení jednoho kovu z roztoku
I = konst.
Stanovení jen jednosložkových roztoků
Anoda – anodická oxidace – vyloučení O2
Katoda – redukce – vyloučení kovu
Men+ + ne-  Me

Pt síťková katoda – velký povrch
Elektrogravimetrie
Elektrolýza za konst. proudu

Aplikace




Stanovení kovů v galvanických lázních
Analýza slitin
Analýza ložiskových kovů
Běžné analýzy



0,1 – 0,2 g
Přesnost ± 0,2%
Malá selektivita
Elektrogravimetrie
Elektrolýza za konst. napětí





Volba napětí pro redukci kovu –
elektrochemické potenciály kovů
E = konst.
Pracovní elektroda rtuťová
Oddělení stanovovaného kovu – redukce při
daném potenciálu.
Oddělení malého množství kovu od přebytku
ostatních
Elektrogravimetrie
Istrumentace
Coulometrie





Dochází k elektrochemickému ději
I≠0
Měření prošlého náboje nutného k úplné
přeměně stanovované látky
Hmotnost vyloučené látky je úměrná
prošlému náboji
Přímá metoda
Coulometrie
Farradayovy zákony

1. Farradayův zákon



Množství látky přeměněné elektrolýzou je úměrné
prošlému náboji
mA = A.Q = A.I.t
A – elektrochemický ekvivalent
Q – prošlý náboj
I – proud
t - čas
2. Farradayův zákon


Množství různých látek přeměněná stejným nábojem
jsou v poměru elchem. ekvivalentů těchto látek.
A = MA/nF
F – Farradayova konst. 96485 C/mol
Coulometrie
Instrumentace
Coulometrie
Aplikace



Přímá coulometrie – převod analytu z
jednoho ox. stavu do druhého – měření
prošlého náboje.
Coulometrická titrace – coulometricky se
oxiduje/redukuje prekurzor odměrného činidla
pro titrační stanovení.
Studium reakčních mechanismů


Organické syntézy
Biochemie
Pro dnešek vše 