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 (Nernst-

Petersova 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.

PotenciometrieNepřímá 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

PotenciometrieInstrumentace

PotenciometrieAplikace 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

GR

1

l

A

RG

1

A

lG.

iii zc ..

R – odpor

G – vodivost

Κ – měrná vodivost [S.cm-1]

Konduktometrie

Problém – polarizace Použití střídavého proudu

Nízkofrekvenční (desítky Hz – kHz) Vysokofrekvenční (MHz)

Použití elektrod s velkou plochou Platinová s platinovou černí – koloidní porézní materiál

Členění konduktometrie Přímá Nepřímá

KonduktometriePřímá

Pro jednoduché systémy (roztok 1 látky)

Kalibrace

G = f(c)

Není specifická metoda – směsi –

hodně/málo iontů

KonduktometriePřímá 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

KonduktometrieNepřímá Konduktometrická titrace Indikace B.E. měřením vodivosti Neutralizační titrace – slabé kyseliny a

zásady Srážecí a komplexometrické titrace

KonduktometrieInstrumentace

Elektrogravimetrie

Úplné vyloučení stanovovaného kovu na

pracovní elektrodě – elektrolýza

Konstantní proud nebo napětí

Určení přírůstku hmotnosti elektrody

Přímá metoda

ElektrogravimetrieElektrolýza za konst. proudu Vyloučení jednoho kovu z roztoku I = konst. Stanovení jen jednosložkových roztoků Anoda – anodická oxidace – vyloučení O2

Katoda – redukce – vyloučení kovuMen+ + ne- Me

Pt síťková katoda – velký povrch

ElektrogravimetrieElektrolýza 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

ElektrogravimetrieElektrolýza 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

ElektrogravimetrieIstrumentace

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

CoulometrieFarradayovy zákony 1. Farradayův zákon

Množství látky přeměněné elektrolýzou je úměrné prošlému náboji

mA = A.Q = A.I.t A – elektrochemický ekvivalentQ – prošlý nábojI – proudt - 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

CoulometrieInstrumentace

CoulometrieAplikace 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