PorPoróózita zita

RTG strukturnRTG strukturníí analýzaanalýza

Analýza velikosti Analýza velikosti ččáásticstic

ZetaZeta potencipotenciááll

PlynovPlynováá a kapalinova kapalinováá chromatografiechromatografie

TermickTermickáá analýza (TG, DTA)analýza (TG, DTA)

ElektroanalytickElektroanalytickéé metodymetodyElektrogravimetrieElektrogravimetrie a a coulometriecoulometrie

Polarografie a Polarografie a voltametrievoltametrie

PotenciometriePotenciometrie ((vodivostnvodivostníí mměřěřeneníí ISE)ISE)

DielektrickDielektrickáá a a konduktometrickkonduktometrickáá mměřěřeneníí (TDR)(TDR)

ModernModerníí analytickanalytickéé instrumentinstrumentáálnlníí metodymetody

Neporézní

látka Porézní

materiál

Částice Katalyzátory

ProblProbléém porm poróózityzity

Typy pTypy póórrůů

Otevřené

Uzavřené

Vnitřně

propojené

Průchozí

Tvar pTvar póórrůů

Kónické

DeskovéCylindrické

Sférické Interstiviální

A simple pore structure made of 1300 pores 700 nodes and simple cylindrical geometry

Courtesy of Dr. L.S. RuffinoUMIST –

Manchester UK

A more complex simulation of 11000 pores, 7500 nodes and large internal voids

Courtesy of Dr. L.S. RuffinoUMIST –

Manchester UK

MikropMikropóóryry: 0 < d < 2 nm (: 0 < d < 2 nm (zeolitzeolityy, , uhliuhliččitanyitany, , kkřřemiemiččitanyitany,...),...)MezopMezopóóryry: 2 < d < 50 nm (polymer: 2 < d < 50 nm (polymeryy, , kakataltal.).)

MakropMakropóóryry: 50 < d < ...nm (: 50 < d < ...nm (horninyhorniny, , pojivapojiva, , zeminyzeminy, ...), ...)

Klasifikace pKlasifikace póórrůů

a ma měřěřenenéé

parametryparametry

Objemová, zdánlivá a skutečná hustota [g/cc]

pórovitost [%]

Objem pórů/distribuce velikosti pórů [pore volume vs pore size]

Celkový objem pórů [cc/g]

Střední velikost pórů

Specifický měrný povrch [m2/g]

Distribuce částic [relative percentage vs particle size]

Pore size distributionPore size distributionParticle size distributionParticle size distributionBulk densityBulk densityApparent densityApparent densityTotal porosityTotal porosityPore area distributionPore area distribution

Low/high specific surfaceLow/high specific surfaceMicro/mesopores distributionMicro/mesopores distributionMicro/mesopores total volumeMicro/mesopores total volume

Real Real densitydensity

Mercury porosimetry

Gas adsorption

Helium Pycnometry

ČČíím mm měřěřit co?it co?

0.1 1 10 100 1000 10000 100000 1E+06

Pore Size (nanometers)

From From 1010--3 torr 3 torr to saturto satur..

From From 1010--4 torr 4 torr to saturto satur..

From From 0.1 0.1 to to 400 KPa400 KPa

FromFrom

0.01 0.01 toto

400 KPa400 KPa

From From 0.1 0.1 to to 200 MPa200 MPa

From 0.1 to 400 MPaFrom 0.1 to 400 MPa

PhysisorptionPhysisorption

Mercury Mercury PorosimetryPorosimetry

Mikrostruktura Mikrostruktura ––

analytickanalytickéé

principyprincipy

PReference Sample

AtmHe

Hg is forced into pores by a controlled pressurization. Penetration pressure is inversely proportional to pore size

Helium is first loaded in a calibrated reference volume then expanded in a chamber filled with the sample

Physical adsorption: an inert gas at very low temperature is adsorbed on the surface of any porous material independently on sample nature

Chemical adsorption: a reactive gas is selectively chemisorbed / desorbed on the active sites located on the surface of a catalyst

MercuryPorosimetry

Physisorption

HeliumDensity

ChemisorptionTPDTPRTPO

RTG strukturní

analýza

•

Princip metody: difrakce (ohyb) RTG záření•

Vzorky: krystalické

materiály (mono i

polykrystaly)•

Monochromatické

záření

•

Metody:•

Monokrystalová

rentgenostrukturní

analýza

•

Difrakce na polykrystalických

látkách

•

Struktura:•

Molekulová

struktura

•

Krystalová

struktura•

Orientace krystalů

fázové

složení

x

100

y

010

1/2yx

120

d

d

Θ

2d.sinΘ=nλ

Jak zpracovat intenzity difrakcí?

Workshop

„mikrostruktury a nanomateriály“, Olomouc 25.-26. 1. 2005

Difrakce na polykrystalických

látkách

☺

nepotřebujeme monokrystal

☺

pracujeme s reprezentativní

částí

vzorku

☺

získáváme informace o vyšších strukturách (vrstvy, směsi fází, textury…)

obvykle nejsme schopni určit molekulovou strukturuZcela zaniká informace o směru difrakce, dostupný je pouze úhel difraktovanéhosvazku

Dochází

k superpozici difrakčních liniíPolykrystalický

vzorek:

•

Práškový vzorek (nejčastěji)

•

Homogenní

polykrystalický

materiál (např. plech)

•

Tenká

vrstva (např. povrchová

úprava materiálů)

Vyhodnocení

•

Kvalitativní

analýza:•

Každá

krystalická

fáze má

jedinečný záznam

•

Záznam směsi fází

je superpozicí

záznamů čistých fází

•

PDF2 databáze

•

Přiřazení

jednotlivých linií

jednotlivým fázím

•

Kvantitativní

analýza:•

Relativní

intenzita linií

každé

fáze je úměrná

jejímu zastoupení

ve směsi

•

Korundové

číslo –

škálovací

faktor

•

Nízká

přesnost stanovení

Studium polymorfie

•

RTG difrakce rozlišuje pravidelnost uspořádání•

Různé

krystalové

modifikace jsou z hlediska RTG

difrakce různé

fáze

Fe2

O3

α-Fe2

O3 β-Fe2

O3

γ-Fe2

O3 ε-Fe2

O3

amorfní

Fe2

O3

31 32 33 34 35 36 37 380

10

20

30

40

50

60

70

80

90I (

cps)

2Θ (o)

A B C D E

Analýza velikosti Analýza velikosti ččáásticstic

Velikost Velikost ččáástic ovlivstic ovlivňňuje mnoho luje mnoho láátkových parametrtkových parametrůů::ViskozituViskozituSedimentaci Sedimentaci OptickOptickéé vlastnostivlastnostiPevnost v tlaku Pevnost v tlaku Aglomerace (sdruAglomerace (sdružžovováánníí) ) ččáásticstic

PPřř. Velikost . Velikost ččáástic cementustic cementu--

PoPožžadavekadavek: 2: 2--50 50 μμmm

--

Nad Nad 50 50 μμmm

––

ččáástice nemohou zcela hydratovat stice nemohou zcela hydratovat --

Pod Pod 2 2 μμm m ––

ččáástice zpstice způůsobujsobujíí

exotermnexotermníí

rozprozpíínnáánníí

(trhliny v (trhliny v

produktu)produktu)--

Rychlost tvrdnutRychlost tvrdnutíí

a pevnost v tlaku rostou velikosta pevnost v tlaku rostou velikostíí

povrchu povrchu

(jemnost(jemnostíí))--

Optimalizace mlecOptimalizace mlecíího procesu ho procesu ššetetřříí

výrobnvýrobníí

ččas i energii. as i energii.

Co je to velikost Co je to velikost ččáásticestice??VlastnostiVlastnosti::V = V = objemobjemW = W = hmotnosthmotnostS = S = velikost povrchuvelikost povrchuA = A = Projected AreaProjected AreaR = R = stupestupeňň

sedimentacesedimentace

Klasické

metody odvozují

velikost částic z fyzikálních vlastností.

Obvykle je velikost částice vyjádřena jako poloměr koule s podobnými vlastnostmi

-> ekvivalentní

koule

DynamickDynamickáá analýza tvaru analýza tvaru ččáásticstic

Skutečný povrch: vypočítává

se násobením povrchu jednoho pixelu

počtem pixelů

daného objektuPerimetr:

délka vnějšího obrysuEkvivalentní

poloměr:

poloměr kruhové

částice se shodným povrchem

Zeta potenciZeta potenciááll

Zeta potenciZeta potenciáál l ζζ::

--

potencipotenciáál l ččáástice zjistice zjiššttěěný na zný na záákladkladěě elektrokinetických jevelektrokinetických jevůů

--

odrodráážžíí

ve svve svéé

hodnothodnotěě

nnááboj povrchu boj povrchu ččáástice stice ψψoo

--

ururččuje stabilitu uje stabilitu ččáástic vstic vůčůči agregacii agregaci

Schéma elektrické

dvojvrstvy

a rozložení

elektrického potenciálu

Teorie vzniku zeta potenciálu

∑ ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−−= ∞ kT

xzqzcD

qdx

xd

o

)(exp)(2

2 ψε

ψ

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−= ∞ kT

xzqcxco)(exp)( ψ

Elektrický náboj na povrchu částice o hustotě ρ vyvolává

el. potenciál ψ

v okolí

této částice:

Vzniklé

el. pole způsobuje uspořádání

iontů

v okolí

do struktury, zvané

el. dvojvrsva,uspořádání

iontů

popisuje Boltzmannův

rozdělovací

zákon:

Ddxxd

oερψ

−=2

2 )(

Spojením obou rovnic dostaneme Poisson-Boltzmannovu

rovnici:

Teorie vzniku zeta potenciálu

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

∑ ∞

−22

1

zcqDkToεκ

Přibližné

řešení

Poisson-Boltzmannovy

rovnice pro elektrolyt 1:1 a malé

hodnotypovrchového potenciálu (pod cca 25 mV) vede k výsledku:

V této rovnici představuje proměnná

κ

důležitou charakteristiku el. dvojvrstvy

zvanou Debyeho

šířka -

to je tloušťka el. dvojvrstvy, resp. vzdálenost x, na které

ψo

klesá

na hodnotu ψo

/e:

( )xx o κψψ −≅ exp)(

Exaktní

řešení

Poisson-Boltzmannovy

rovnice pro libovolný elektrolyt a libovolnou hodnotu povrchového potenciálu není

možné. Rovnice se řeší

buď

numericky /Henry)

resp. pro dva mezní

případy, kdy κ

a<<1 nebo κ

a>>1 (a je poloměr částice), lze získat opět přibližné

řešení

v jednoduchém tvaru.

Teorie vzniku zeta potenciálu Přibližné

řešení

Poisson-Boltzmannovy

rovnice pro mezní

případy, kdy κa<<1 resp.

κa>>1 (a je poloměr částice):

V uvedených rovnicích vystupuje veličina μ, která

v tomto případěoznačuje elektroforetickou pohyblivost:

Doεμηζ

23

=

Doεμηζ =

Debyeho

rovnice pro κa<<1

Smoluchowského

rovnice pro κa>>1

μ

= u/E

kde u je pohyblivost částice v el. poli o intenzitě

E

Měření

zeta potenciálu

Zeta potenciál se měří

na základě

elektrokinetických

jevů:

1)

elektroforéza -

pohyb disp. částic pod vlivem vnějšího el. pole

2)

elektroosmóza -

pohyb disp. prostředí

pod vlivem vnějšího el. pole

3)

potenciál proudění

-

vlivem pohybu disp. prostředí

vzniká

el. pole

3)

sedimentační

potenciál -

vlivem

pohybu disp. částic vzniká

el. pole

Elektroforetické

měření

zeta potenciálu:

Elektroforetické

měření

zeta potenciálu:

Měření

zeta potenciálu z potenciálu proudění:

Chromatografie

Fyzikálně-chemická separační metoda

Molekuly analytu se u všech typů chromatografických separací rozdělují mezi stacionární a mobilní fázi

Dělení je založeno na rozdílné afinitě složek směsi k mobilní a stacionární fázi.

Důležitá volba mobilní a zejména stacionární fáze

Princip:póry v malých částicích nebo mezi částicemi pevné látky protékákapalina

v protékající kapalině je rozpuštěna dělená směs látek

různé látky se na povrch pevné látky vážou různě silně

výsledkem je nestejná rychlost putování látek chromatografický, ložem a možnost jejich oddělení

Rozdělení

chromatografických metodPodle stacionární fáze:

sloupcová chromatografie (kolonová chromatografie, CC, column chromatography) - stacionární fáze je v koloně

papírová chromatografie (PP, paper chrom.) - stacionární fáze je papír nebo upravená celulóza

chromatografie na tenké vrstvě (TLC, thin layer chromatography) - stacionární fáze je suspenze v podobě tenké vrstvy

Podle mobilní fáze:plynová chromatografie (GC, gas chromatography) - mobilní fáze je plyn

fluidní chromatografie - mobilní fáze je látka v nadkritickém stavu

plazmová chromatografie - mobilní fáze je proud iontů

kapalinová chromatografie (LC, HPLC, liquid chrom., rozdělovací chrom.) - mobilní fáze je kapalina.

Při kapalinové chromatografii je mobilní fází kapalina a stacionární fází je pevná látka (případněkapalina zakotvená v pevné látce). Kapalinová chromatografie se také nazývá jako rozdělovacíchromatografie.

adsorpční chromatografie - stacionární fáze je adsorbent.

iontová chromatografie - stacionární fáze je ionex.

gelová chromatografie nebo gelová filtrační chromatografie - stacionární fáze je neionizovaný přírodní nebo syntetický gel.

afinitní chromatografie - stacionární fáze obsahuje zakotvené ligandy, na které se rozdělovaná látka váže.

rozdělovací chromatografie - o separaci rozhoduje různá rozpustnost složek vzorku v stacionární a mobilní fázi

Podle podmínek:izokratická chromatografie - konstantní podmínky

gradientová chromatografie - mění se podmínky, např. teplota nebo složení mobilní fáze.

Kolona: trubice (přímá, tvar U, stočená

do šroubovice)obsahující

chromatograficky aktivní

materiál

Informace získané z měření:Retenční doba Časová odezvaVelikost píku – úměrné koncentraci složky

Využití:Vstupní kontrolaČistotaAnalýza vody, plynů

Vhodné materiály: Složité směsi látekOrganické látkyPolymery Biochemicky a farmaceuticky významné látkyAnorganické látky

Metody termické

analýzy•Statické

–

sleduje se chování

látky vyhřívané

na konstantní

teplotu

•Dynamické

–

látka je plynule (konstantní

rychlostí) zahřívána nebo ochlazována podle stanoveného teplotního režimu

•

rychlejší, poskytují

více informací•Kalorimetrické

efektyDSC

Differential Scanning CalorimeterDTA

Differential Thermal Analyser•Změny hmotnosti

TGA

Thermo

Gravimetric

AnalyserTG/DTA

Thermo

Gravimetric/

Differential

Thermal

Analyser•Změna rozměrů

TMA

Thermo

Mechanical

AnalyserTMA/SS

Thermo

Mechanical

Analyser/Stress

Strain•Dielektrické

vlastnostiDEA DiElectric

AnalyserDES

DiElectric

Spectrometer•Vizkoelastické

vlastnostiDMA

Dynamic

Mechanical

AnalyserDMTA

Dynamic

Mechanical

Thermal

AnalyserDMS

Dynamic

Mechanical

Spectrometer

Zesilovač

Základy termické

analýzy

Detekční

systémTermočlánek

Váhy Změna rozměru

Tiskárna Počítač

Analýza dat Termostat

PíckaVzorek

DTAZjištění

exo-

a endotermních pochodů

probíhajících při plynulém zvyšování

nebo snižování

teploty vzorku a jeho okolíZměny se projevují

náhlým vzrůstem nebo poklesem teploty zkoumaného vzorku Princip:

teplota vzorku se měří

oproti teplotně

inertní

látceObě

látky jsou vystaveny řízenému teplotnímu programuzískaná

data jsou ve formě

teplotní

nebo časové

závislosti vzorku měřeného (Ts

) a

referenčního (Tr

), popř. pícky

(Tc

)TT

TT

Referenční

vzorek VzorekPícka

Termočlánky

•

Informace získané

z měření:•

Charakteristická

teplota píku (poloha maxim a minim)

•

Čas píku•

Je pík exotermní

nebo endotermní

?

•

Kvantitavní

určení

množství

jednotlivých komponent vzorku - množství

uvolněného nebo spotřebovaného tepla dle plochy píků

(kalorimetrické

efekty)

•

Využití:•

Vstupní

kontrola

•

Čistota, fázové

diagramy

•

Vhodné

materiály: •

Minerály

•

Zeminy•

Pojiva

•

Keramika•

Sklo

DSCRozdíly teplot mezi srovnávací

látkou a vzorkem umístěných v

izolovaných nosičích se vyrovnávají

přídavným zdrojemMěří se přímo energie nutná

k tomuto vyrovnávání

spotřebovaná.

„obrácená

DTA“

ΔT

T

Vyhřívací

systém

ΔT

Thermopile

ReferenceProbe

TGA

Sledují

se změny hmotnosti vzorku v závislosti na teplotěPlynule se zvyšuje teplota odváženého vzorku zkoumané

látky a sleduje

se průběh závislosti hmotnosti nebo teploty.

furnaceDriving Coil

Thermocouple

Zero Detector

sample

•

DTG:•

Derivační

křivka výhodnější

•

Informace získané

z měření:•

Složení

zkoumané

látky

•

Množství

složek zkoumané

látky

Elektroanalytické

metody

Roztokové – sledovaná látka rozpuštěna

Pro zvýšení vodivosti se přidává inertní elektrolyt.

Roztok v nádobce je ve styku se dvěma elektrodami – elektrochemický článek

Elektrody jsou připojeny k vnějšímu elektrickému zařízení.

Mezi zdrojem a článkem dochází k výměně energie

Základ metod - elektrochemie

Využití elektrolýzy v technické praxi.

a) elektrometalurgie –

elektrolytická

výroba čistých kovů

b) rafinace –

čištění

kovů, zejména mědi a niklu

c) galvanické

pokovování

–

méně

ušlechtilé

kovy se pokryjí

vrstvou ušlechtilejšího kovu.

d) povrchová

úprava kovů, eloxace –

elektrolytická

oxidace často používaná

u hliníku

e) anodické

rozpouštění

–

pro výrobu polovodičových součástek a obrábění

tvrdých kovů

Elektrochemie

Na katodě

se při elektrolýze vylučují

kovy nebo vodík !!!

Proud procházející

elektrolytem se řídí

Ohmovým zákonem.

Jsou-li elektrody z kovu jejichž

sůl je rozpuštěna v elektrolytu, je proud procházející

elektrolytem dán vztahem: I = U / R kde U je napětí

zdroje a R je odpor elektrolytu.

Není-li tomu tak (Pb

–

H2SO4) povrch elektrod a elektrolyt v jejich okolí

se pozměňuje vylučovanými produkty a mezi elektrodami a elektrolytem vzniká

sekundární

napětí, které

je namířeno proti svorkovému napětí

na elektrodách. Nazýváme jej také

napětím polarizačním. Má-li elektrolýza probíhat nerušeně

je nutno překonat toto polarizační

napětí. Vnější

napětí, které

slouží

k anulování

polarizačního napětí

nazýváme napětí

rozkladné. U = RI + UR

Elektrochemie –

druhy elektrod

v galvanických článcích –

elektrody prvního druhu -

na nich probíhá

pouze jedna chemická

reakce, patří sem

kovové

nebo plynové

elektrody –

elektrody druhého druhu -

jejich elektrochemický potenciál je určen kombinací

dvou reakcí, patří

sem například kalomelová

nebo chloridostříbrná

elektroda.

v potenciometrii–

srovnávací

(referentní) elektrody -

jejich elektrochemický potenciál nezávisí

na koncentraci analytu, patří

sem například kalomelová

nebo chloridostříbrná

elektroda. –

měrné

elektrody -

její

elektrochemický potenciál závisí

na koncentraci analytu, patří

sem například stříbrná

elektroda, platinová

elektroda, případně

membránové

elektrody.

Elektrochemická

rovnováha Nernstova

rovnice

E - elektrický potenciál elektrody E0 - standardní elektrodový potenciál R - molární plynová konstanta (8,314 J/K/mol) T - teplota v kelvinech (teplota ve °C + 273,15) n - počet vyměněných elektronůF - Faradayova konstanta (96485 C/mol) a - aktivita oxidované nebo redukované formy

U zředených

roztoků

se místo aktivity dosazuje relativní

látková

koncentrace. Aktivita plynu je rovna podílu parciálního tlaku plynu a normálního tlaku

Rozdělení

metod

Založené na elektrodových redoxních reakcích–

Potenciometrie, potenciometrická

titrace f(E,c)–

Polarografie, polarometrická

titrace f(E,I,c,t)–

Coulometrie, coulometrická

titrace f(E,I,Q)–

Elektrogravimetrie

f(E,I,m)

Elektrogravimetrie

a coulometrie

Elektrogravimetrie–

elektrochemická

metoda,jejíž

podstatou je elektrolýza stejnosměrným elektrickým proudem–

stanovovaná

látka se vhodnou elektrochemickou reakcí

vylučuje na elektrodě

jako tuhý film.Cu2+ + 2 e-

¾

→ Cu–

obsah mědi se vypočítá

z přírůstku hmotnosti elektrody.–

ontroluje

se průběh reakceCoulometrie

–

ke stanovení

koncentrace látky v roztoku se používá

měření

prošlého náboje při elektrochemické

reakci.

–

coulometrie

za konstantního proudu -

ampérostatická

coulometrie, běžně

nazývaná

coulometrická

titrace.

–

používá

se pouze ke stanovení

chloridů

-

stanovovaná

látka reaguje s činidlem vzniklým na jedné

z elektrod ve vhodném elektrolytu. Reakce musí

probíhat se 100 % proudovým výtěžkem a činidlo musí

reagovat rychle–

Např. stříbrná

anoda vyvíjí

Ag+ ionty, které

s chloridovými ionty vytvářejí

sraženinu AgCl. Referenční

elektroda je merkuro-sulfátová. Konec titrace (tj. vysrážení

všech chloridových iontů) se indikuje potenciometricky dalšími dvěma elektrodami.

–

Podle délky titrace (t) se při konstantním proudu (I) určí

náboj (Q) dle vztahu

Q = I . t a tomu odpovídající

množství

titrované

látky.

Polarografie

metoda, sloužící k určování výskytu a koncentrace látek v roztokuObjevil ji akademik Jaroslav Heyrovský v roce 1922 a získal za ni Nobelovu cenu v roce 1959. Princi: vyhodnocování závislosti el. proudu na napětí přivedeném na dvojici elektrod, ponořených do elektrolyzovaného roztoku.objevují tzv. polarografické vlny a jejich poloha charakterizuje jednotlivé druhy látek.Koncentrace příslušné látky - určí se z velikosti nárůstu proudu. Jako dokonale polarizovatelná elektroda (katoda) slouží většinou rtuťová kapková elektroda, jako referenční lze použít např. argentochloridovou elektrodu. Na povrchu kapky rtuti se vytvoří elektrická dvojvrstva. Při zvyšování potenciálu mezi anodou a katodou dochází k vylučování příslušných iontů na katodě a tím k nárůstu proudu. Proud je limitován množstvím iontů, které mohou ke katodě z roztoku přicházet. Jakmile se množství vylučujících se iontů rovná počtu přicházejících iontů z roztoku, proud se přestane zvětšovat. silný základní elektrolyt - kyselina apod., aby se vodivost roztoku zvýšila. Pro každé měření se vytváří nová rtuťová kapka.

polarografická křivky pro dvě zkoumané látky, jejichž půlvlnné potenciály leží blízko sebe. Pro přesnější vyhodnocování se proto často používá derivovaná křivka, z níž lze samozřejmě určovat totéž co z křivky první. Z naměřené křivky stanovíme dle poloh jednotl. peaků, jaké látky roztok obsahuje. Koncentraci dané látky pak lze určit např. metodou standartního přídavku.Srovnáním křivek původního roztoku a roztoku po přidání urč. množství látky se určí, jaký nárůst proudu odpovídá tomuto množství a poté se z výšky původního "peaku" vypočte odpovídající koncentrace. Typické polarografická křivka (závislost proudu I na napětí E): nižší křivka - doprovodný

roztok chloridu amonného a hydroxidu obsahuje malá množství kadmia, zinku a manganu, horní křivka - stejná po přidání malého množství thallia.

Voltametrie

–

měření

intensity galvanického proudu–

prochází-li proud tekutou sloučeninou, rozkládá

ji → množství

rozložené

látky je úměrné

elektrickému množství, které

látkou prošlo–

používají

se tuhé

elektrody–

základem první

a druhý Faradayův

zákonHmotnost látek chemicky vyloučených účinkem el. proudu je přímo úměrná velikosti náboje, který prošel roztokem. Kde elektrický náboj je vyjádřen součinem proudu a doby, po níž proud procházel.

m = AQ = A I t [kg; kg . C-1, C; kg . C-1, A , s ]

Konstanta úměrnosti A je elektrochemický ekvivalent. Číselně se rovná hmotnosti látky ( v gramech) při jejížpřeměně se získá nebo spotřebuje náboj 1 C. Elektrochemické ekvivalenty jsou uvedeny v tabulkách (matematické, fyzikální a chemické). Z praktických důvodů se udává jeho velikost v mg . C-1 . Hmotnost vyloučené látky tedy nezávisí:

–

na velikosti elektrod–

jejich vzdálenosti–

svorkovém napětí–

typu elektrolytu–

odporu–

koncentraci–

teplotě

elytu

apod.

Potenciometrie

metoda, při které se měří rozdíl potenciálů (rovnovážného napětí) mezi dvěma elektrodami (článek) jedna z elektrod pracuje jako referenční (srovnávací) a má konstantní potenciál, který nezávisí na složeníměřeného roztoku.druhá elektroda je označována jako indikační (měrná) a její potenciál závisí na aktivitě měřeného analytuve zkoumaném roztoku. Napětí mezi oběma elektrodami se měří digitálním voltmetrem. Elektrochemické reakce probíhají téměř výhradně na povrchu elektrod. Jde tedy o reakce heterogenní, kde velmi záleží na povrchu elektrod, který musí být dostatečně stálý a reprodukovatelný. Rovnovážné napětí, které je rozdílem těchto dvou potenciálů, je mírou koncentrace sledované látky.

–

Přímá

potenciometrielze stanovit koncentraci daných iontů pomocí odpovídající selektivní elektrody. Jako měrnáelektroda se většinou používá skleněná, jako referentní argentochloridová. Ze změřeného napětí článku se přímo určí obsah stanovované složky.K měření se používají potenciometry, jejichž poddruhem je i pHmetr.

–

Potenciometrická

titracePomocí potenciometrické titrace se hledá bod ekvivalence. Měří se při ní rovnovážné napětíčlánku po každém přídavku odměrného roztoku a z naměřených hodnot se poté sestavuje titrační křivka. Potenciometrická titrace je použitelná pro všechny typy titrací.

Elektrody

Referentní elektroda článku bývá nejčastěji merkurosulfátováTyp měrné elektrody závisí na druhu titrace:–

neutralizační

titrace –

skleněná

elektroda

–

srážecí

titrace –

stříbrná

elektroda v argentometrii, iontově

selektivní

elektroda

–

komplexotvorná

titrace –

iontově

selektivní elektroda

–

redoxní

titrace –

platinová

redoxní

elektroda

RelativnRelativníí

(nep(nepřříímméé) ) elektroanalytickelektroanalytickéé

metody metody –– ururččeneníí

obsahu vlhkosti mobsahu vlhkosti měřěřeneníím jinm jinéé

fyzikfyzikáálnlníí

veliveliččiny.iny.

konduktometrickkonduktometrickéé –– mměřěřeneníí mměěrnrnéé vodivosti vodivosti –– mměřěřeneníí vodivosti roztokvodivosti roztokůů elektrolytelektrolytůů v v rozpourozpouššttěědle o velkdle o velkéé relativnrelativníí permitivitpermitivitěě––

nníízkofrekvenzkofrekvenččnníí

10 a10 ažž

104 Hz104 Hz

––

vysokofrekvenvysokofrekvenččnníí

>106 Hz>106 Hzdielektrickdielektrickéé –– mměřěřeneníí relativnrelativníí permitivity permitivity dielektrikdielektrik––

kapacitnkapacitníí

100 100 kHzkHz

aažž

100 100 MHzMHz

––

mikrovlnnmikrovlnnéé

1 1 GHzGHz

aažž

100 100 GHzGHz

Konduktometrie

měření vodivosti analyzovaného roztoku elektrická vodivost roztoku závisí na koncentraci iontů, jejich pohyblivosti, disociaci a teplotě roztoku. měří se vodivost mezi dvěma platinovými elektrodami konduktometry pro sledování čistoty destilované a deionizované vody

DefiniDefiniččnníí

podmpodmíínky relativnnky relativníí

permitivitypermitivity

Kvalitativní

přehled dielektrických vlastností

většiny porézních materiálů

jako funkce frekvence dle

Hilhorsta

a

Dirksena, 1994.