6_Ηλεκτροσταθμική Ανάλυση

Slides:



Advertisements
Παρόμοιες παρουσιάσεις
Γαλβανικά στοιχεία.
Advertisements

Ογκομέτρηση.
Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής Δημήτριος Τσιπλακίδης
«Αναλυτική Χημεία – Ενόργανη Ανάλυση» Ισορροπίες Οξέων - Βάσεων
Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης
Βιομηχανία χλωρίου-αλκάλεως
«Αναλυτική Χημεία – Ενόργανη Ανάλυση» Οξειδοαναγωγή - Ποτενσιομετρία
των διαλυμάτων των οξέων
Αντιδράσεις απλής αντικατάστασης Σειρά δραστικότητας μετάλλων
ΑΓΩΓΙΜΟΜΕΤΡΙΑ ΠροσδιορισμΟς της σταθερΑς ταχΥτητας της σαπωνοποΙησης οξικοΥ αιθυλεστΕρα.
Ρυθμιστικά διαλύματα.
ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ pH ΚΑΙ ΠΕΧΑΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΕΙΣ
«Αναλυτική Χημεία – Ενόργανη Ανάλυση»
«Αναλυτική Χημεία – Ενόργανη Ανάλυση» Ηλεκτροαναλυτικές Τεχνικές
Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης
Ηλεκτρικά Κυκλώματα Ρεύμα και αντίσταση.
Δυναμικός Ηλεκτρισμός
Ο μαθητής να μπορεί να Στόχος
ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ
Ηλεκτροσταθμική Ανάλυση
Ποτενσιομετρία Μέρος 3ο
Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης
ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ
∆είκτες Πρωτολυτικοί ή ηλεκτρολυτικοί δείκτες είναι ουσίες των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο προστίθενται. Οι δείκτες.
Κεφάλαιο 26 Συνεχή Ρεύματα
Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης
ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΣΕ ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΙΟΝΤΩΝ ΝΕΡΟΥ Kw
3.2 ΧΗΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ
ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ
Κατανοεί τη συμπεριφορά της χωρητικής, αντίστασης στο Ε.Ρ.
ΑΝΩΤΑΤΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΕΛΟΠΟΝΗΣΟΥ –ΑΡΓΟΥΣ ΕΤΗΣΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΗΣ ΚΑΤΑΡΤΙΣΗΣ (ΕΠΠΑΙΚ) ΜΑΘΗΜΑ : ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ.
6ο ΕΝΙΑΙΟ ΛΥΚΕΙΟ ΖΩΓΡΑΦΟΥ Βυζιργιαννάκης Μανώλης
Η ΙΣΧΥΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ
ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΤΟΥ ΩΜ
Αντιστάσεις σε σειρά-παράλληλα
ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ
Στοιχεία Ηλεκτροχημείας (1 από 2)
2. ΒΑΘΜΟΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ
Αντιστάσεις σε σειρά Δύο ή περισσότερες αντιστάσεις, λέμε ότι είναι συνδεδεμένες σε σειρά όταν το άκρο της μίας αντίστασης συνδέεται με την αρχή της άλλης.
Αντιστάσεις συνδεδεμένες σε γέφυρα
5. ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΞΟΥΔΕΤΕΡΩΣΕΩΣ -πρόκειται για τη σπουδαιότερη τάξη των ογκομετρικών μεθόδων αναλύσεως με ευρύτατη χρήση στη χημεία, τη βιολογία, τη γεωλογία,
ΙΟΝΤΙΚΑ ΚΑΙ ΜΟΡΙΑΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ
ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ. Άσκηση 1 η Ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος έχει ονομαστική ισχύ, ρεύμα και τάση 30hp, 110 A και 240V αντίστοιχα. Η ονομαστική.
Ενότητα: Ηλεκτρανάλυση Διδάσκοντες: Σογομών Μπογοσιάν, Καθηγητής Αλέξανδρος Κατσαούνης, Επίκουρος Καθηγητής Δ. Σωτηροπούλου, Εργαστηριακό Διδακτικό Προσωπικό.
ΑΙΣΘΗΤΙΚΗ ΠΡΟΣΩΠΟΥ ΙΙΙ
8. ΣΥΜΠΛΟΚΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Οι συμλοκομετρικές ογκομετρήσεις βασίζονται στο σχηματισμό συμπλόκων ενώσεων, με ελάχιστες εφαρμογές μέχρι το 1945, που.
Ηλεκτρόδια Καθόδου Ηλεκτρόδιο Πύλης Ημιαγωγός Επαφή με άνοδο.
ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΧΗΜΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Σκοπός της χημικής ανάλυσης είναι αρχικά η ποιοτική ανίχνευση των συστατικών ενός δείγματος και στη συνέχεια η ποσοτική.
∆είκτες Πρωτολυτικοί ή ηλεκτρολυτικοί δείκτες είναι ουσίες των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το pH του διαλύματος στο οποίο προστίθενται. Οι δείκτες.
Hλεκτρικά Κυκλώματα 5η Διάλεξη.
ΚΕΦ.2.3: ΙΟΝΤΙΣΜΟΣ ΝΕΡΟΥ, pH (α)
ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΘΙΖΗΣΕΩΣ
NaA  Na+ + A- HA + HOH H3O+ + A- ΧΗΜΕΙΑ Γ’ ΛΥΚΕΙΟΥ
Ο νόμος του Ohm Αντιστάτης Πηγή-Δυναμικό.
ΣΤΟΧΟΣ : Ο μαθητής να μπορεί να
ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ
1. Έγιναν μετρήσεις στο εργαστήριο έτσι ώστε να υπολογιστούν τα παραμετρικά στοιχεία ενός θυρίστορ. Όταν το θυρίστορ διαρρέεται από συνεχές και σταθερό.
Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΩΜ.
Συσκευές ηλεκτροφόρησης. Ηλεκτροφόρηση Αναλυτική μέθοδος που χρησιμοποιείται συνήθως στη βιολογία και στην ιατρική για το χωρισμό – σπάσιμο – διάλυση.
ΙΣΧΥΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΟ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟ ΡΕΥΜΑ
1. Εισαγωγικές έννοιες ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ 1. Εισαγωγικές.
2. Αμπερομετρία ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ 2. Αμπερομετρία ΜΑΜΑΝΤΟΣ.
3. Πολαρογραφία-1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ 3. Πολαρογραφία-1.
Φυσικοχημεία για Βιολόγους
4. Πολαρογραφία-2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ 4. Πολαρογραφία-2.
Γαλβανικά στοιχεία.
ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ & ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ
Αντίσταση αγωγού.
Ποιές ενώσεις ονομάζονται δείκτες; Που χρησιμοποιούνται οι δείκτες;
1 Δυναμικός Ηλεκτρισμός Το ηλεκτρικό ρεύμα. 2 Τι κοινό υπάρχει στη λειτουργία όλων αυτών των συσκευών;
Μεταγράφημα παρουσίασης:

6_Ηλεκτροσταθμική Ανάλυση ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ 6_Ηλεκτροσταθμική Ανάλυση ΜΑΜΑΝΤΟΣ ΠΡΟΔΡΟΜΙΔΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ http://users.uoi.gr/mprodrom

Ηλεκτρολυτικές τεχνικές ανάλυσης Βολταμμετρικές τεχνικές: Βασίζονται στην παρατήρηση της σχέσης που συνδέει την ένταση του ρεύματος και την εφαρμοζόμενη τάση κατά τη διάρκεια μιας ηλεκτροχημικής διαδικασίας Ηλεκτρολυτικές τεχνικές: Παροχή ηλεκτρικού έργου (τάση) από εξωτερική πηγή για την αποπεράτωση ΜΗ ΑΥΘΟΡΜΗΤΩΝ ηλεκτροδιακών αντιδράσεων σε ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο Ηλεκτροσταθμική ανάλυση Ο αναλύτης εναποτίθεται ως στερεό στην άνοδο ή στην κάθοδο του ηλεκτρολυτικού στοιχείου και προσδιορίζεται από τη διαφορά βάρους του ηλεκτροδίου. Κουλομετρία (Coulomb μετρώ) Μετρείται η ποσότητα του ηλεκτρισμού που καταναλώνεται για την πλήρη οξείδωση ή αναγωγή του αναλύτη.

Ηλεκτροσταθμική ανάλυση Ο αναλύτης εναποτίθεται ως στερεό στην άνοδο ή στην κάθοδο του ηλεκτρολυτικού στοιχείου και προσδιορίζεται από τη διαφορά βάρους του ηλεκτροδίου. CuSO4 ΑΝΟΔΟΣ ΚΑΘΟΔΟΣ Eαπ > (Εαν – Εκαθ) + iR + υπερδυναμικά ηλεκτροδίων ΑΝΟΔΟΣ : 2H2O  O2↑ + 4H+ + 4e- ΚΑΘΟΔΟΣ : 2Cu2+ + 4e-  2Cu0 Συνολική αντ. : 2Cu2+ + 2H2O  2Cu0 + O2↑ + 4H+ m Cu = Δ(m καθόδου) CuSO4

Εκλεκτικότητα Ag+/Ag0, Eo = 0,7994 V Fe3+/Fe2+, Eo = 0,771 V ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΑΝΑΓΩΓΙΚΗ ΙΣΧΥΣ Ag+/Ag0, Eo = 0,7994 V Fe3+/Fe2+, Eo = 0,771 V Cu2+/Cu, Eo = 0,337 V H+/H2, Eo = 0,000 V Pb2+/Pb, Eo = -0,126 V Zn2+/Zn, Eo = -0,763 V

Εξίσωση Nernst , 05916 [ A ] = - E E Log n [ Α ] o ' aΑ(οξ) + ne- → bA(αν) , 05916 [ A ] b = o - αν E E ' Log a n [ Α ] οξ aΑ + bB ¾ cC + dD [Mo], [αερίου], [H2O] =1

Υπολογισμός της απαιτούμενης τάσης για την ποσοτική αναγωγή των ιόντων του μετάλλου στην κάθοδο Εφαρμόζοντας την εξίσωση του Nernst σε κάθε ηλεκτρόδιο έχουμε ΑΝΟΔΟΣ ΚΑΘΟΔΟΣ 1 M HNO3 0,1 M CuSO4 ΑΝΟΔΟΣ : 2H2O  O2↑ + 4H+ + 4e- Eo=1,230 V ΚΑΘΟΔΟΣ : 2Cu2+ + 4e-  2Cu Eo = 0,337 V Συνολική αντ. : 2Cu2+ + 2H2O  2Cu + O2↑ + 4H+ Eαπ =ΕΆΝ ‒ ΕΚΑΘ = 1,230 −0,307 = 0,923 V Άρα Εαπ > 0,923 V

Υπολογισμός της απαιτούμενης τάσης για την ποσοτική αναγωγή των ιόντων του μετάλλου στην κάθοδο Οι τιμές των υπερδυναμικών είναι ΕΚΥ= 0,01 V και ΕΚΑ = 0,85 V και έστω ότι το στοιχείο, συνολικής αντίστασης R=1 Ω, διαρρέεται από ρεύμα έντασης 0,5 Α. Οπότε, Εαπ´ = Εαπ + ΕΚΥ + ΕΑΥ + IR = 0,923 + 0.01 + 0,85 + (10,5) = 2,28 V ΥΠΕΡΤΑΣΗ = ΕΚΥ + ΕΑΥ + iR Εαπ = 0,923 V Εάν τα ημιστοιχεία της ανόδου και της καθόδου ήταν πλήρως αντιστρεπτά, δηλ. με εφαρμογή ίδιας τάσης, αντίθετης φοράς είχαμε ποσοτικά την αντίστροφη αντίδραση, τότε ΕΚΥ=0, ΕΑΥ=0. Επίσης, όταν το στοιχείο διαρρέεται από ρεύμα είναι αναμενόμενη η ωμική πτώση τάσης = iR

Υπολογισμός της απαιτούμενης τάσης για την ποσοτική αναγωγή των ιόντων του μετάλλου στην κάθοδο Εαπ´ = Εαπ + ΕΚΥ + ΕΑΥ + IR = 1,23-0,307 + 0.01 + 0,85 + (10,5) = 2,28 V H Eαπ ΠΡΕΠΕΙ να υπολογιστεί με τις τελικές συγκεντρώσεις των ιόντων, όταν δηλαδή έχει ολοκληρωθεί η απόθεση 0,1 M CuSO4 1 M HNO3 ΑΝΟΔΟΣ ΚΑΘΟΔΟΣ 1 μM CuSO4 99.999% 1,2 M Η+ Εαπ = Εαπ + ΕΚΥ + ΕΑΥ + IR = 1,24-0,16 + 0.01 + 0,85 + (10,5) = 2,44 V 2Cu2+ + 2H2O  2Cu0 + O2↑ + 4H+

Αποπολωτές ΑΡΧΙΚΑ ΤΕΛΙΚΑ NO3−/NH4+, Eo = 0,870 V Fe3+/Fe2+, Eo = 0,771 V Η μείωση του δυναμικού της καθόδου μπορεί να οδηγήσει στην ταυτόχρονη αναγωγή και των ιόντων Η+, δηλαδή τη δημιουργία φυσαλίδων Η2↑ και την εναπόθεση σπογγώδη χαλκού Cu2+/Cu, Eo = 0,337 V H+/H2, Eo = 0,000 V Προς αποφυγή αυτού στο διάλυμα ηλεκτρόλυσης προστίθενται ουσίες που ανάγονται στο ηλεκτρόδιο πιο εύκολα από τα Η+ και η αναγωγή τους δε δημιουργεί προβλήματα. ΝΟ3− + 10Η+ + 8e−  NH4+ + 3H2O Pb2+/Pb, Eo = -0,126 V

Σταθερή τάση στοιχείου ή Σταθερό δυναμικού ηλεκτροδίου Εαπ = ΕΑΝ−ΕΚΑΘ + iR Σταθερή τάση (Eαπ) : Μείωση ΕΚΑΘ και iR Σταθερό δυναμικό (ΕΚΑΘ) : Μείωση iR και Εεφ

Παράδειγμα (για σταθερό Εκαθ) Να υπολογισθεί σε ποια τιμή θα πρέπει να ρυθμιστεί το δυναμικό της καθόδου (λευκόχρυσος), ώστε να εναποτεθεί το 99,99% του Cu από διάλυμα 0,05 M CuSO4. Το καθοδικό υπερδυναμικό είναι -0,01V. Λύση: Στο τέλος της ηλεκτρόλυσης [Cu2+] = 0,01 × 0,05/100 = 5 × 10−6 M ΕΚΑΘ = (ΕΚΑΘ, ΙΣ + ΕΚΥ) = [+0,337 − (0,059/2) Log (1/5×10−6)] + (−0,01) = 0,17 V

Παράδειγμα Σε διάλυμα, που περιέχει μεταλλοϊόντα Α+ και Β2+ σε ίσες συγκεντρώσεις (C=0,1 Μ), επιχειρείται ηλεκτρολυτικός διαχωρισμός των ιόντων αυτών με ελεγχόμενο δυναμικό καθόδου, στην οποία μπορούν να αποτεθούν και τα δύο μέταλλα. Ο διαχωρισμός θεωρείται ικανοποιητικός όταν αποτεθεί το 99,9% του Α πριν αρχίσει η απόθεση του Β. Να υπολογισθεί η ελάχιστη απαιτούμενη διαφορά μεταξύ των τυπικών δυναμικών (Εο´) των Α και Β που καθιστά δυνατό το διαχωρισμό των παραπάνω μεταλλοϊόντων. Αποτέλεσμα: Εο´Α+/A − Εο´Β2+/B = 0,207 V

Παράδειγμα Διάλυμα Cu2+ 0,100 M – Ag+ 0,0100 M ηλεκτρολύεται με ρεύμα σταθερής έντασης. Ποιο ποσοστό του αργύρου έχει αποτεθεί στην κάθοδο από λευκόχρυσο μέχρι τη στιγμή που αρχίζει η απόθεση του χαλκού; Δίνονται: ΕοCu=0.337 V και EoAg=0.7994 V

Σύνοψη Ηλεκτροσταθμική ανάλυση (ΗΑ): Αρχή λειτουργίας Υπολογισμός Εαπ Προσθήκη αποπολωτών Τύποι ΗΑ: Σταθερή τάση / Ελεγχόμενο δυναμικό ηλεκτροδίου εργασίας