Электроаналитические методы в аналитической химии - Реферат

Одни из наиболее сложных электрохимических методов - электроаналитические методы - сегодня используются довольно часто, поскольку позволяют получить богатую экспериментальную информацию о кинетике и термодинамике многих химических систем. Электроаналитические методы позволяют получить доступ к уникальной информации о химических, биохимических и физических системах.По мере восстановления на поверхности электрода окисленной формы Ох образуется восстановленная форма R, которая переходит обратно в раствор. При обратной развертке потенциала вблизи значения Е, равного окислительно-восстановительному потенциалу пары Ox-R, восстановленная форма вновь окисляется с образованием Ох. На рисунке показано, как в этом методе изменяется наложенный на электроды потенциал в зависимости от времени. Пиковые токи практически одинаковы по величине, а соответствующие им потенциалы сдвинуты друг относительно друга на 0,056/NB. В том случае, если превращение на электроде протекает необратимо, пики будут сдвинуты друг относительно друга на большую величину: Ер(с) - Ep(a) > 0,056/n В.Термины вольтамперометрия и амперометрия относятся к методам, при которых на клеммы электродов электрохимической ячейки накладывается изменяющийся потенциал; при этом в ячейке имеются так называемые электроактивные (то есть способные к окислению или восстановлению) соединения, а проводимость внутри ячейки обеспечивается индифферентным, или поддерживающим, электролитом. Ток через ячейку постоянно измеряется, в результате чего возникает кривая зависимости тока от наложенного потенциала, которую называют вольтамперограммой. Между точками А и В очень медленный подъем кривой обусловлен остаточным (или примесным) током и зарядкой двойного слоя на границе электрода с раствором. В точке В наложенный потенциал приближается к потенциалу восстановления частиц, находящихся в окисленном состоянии (Ох). При дальнейшем увеличении потенциала электроны с возрастающей скоростью переходят с электрода на Ох в соответствии со следующим уравнением реакции: Все возрастающая скорость восстановления приводит к увеличению тока через ячейку.Кондуктометрия основана на измерении электропроводности раствора и применяется для определения концентрации солей, кислот, оснований и т.д. При кондуктометрических определениях обычно используют электроды из одинаковых материалов, а условия их проведения подбирают таким образом, чтобы свести к минимуму вклад скачков потенциала на обеих границах раздела электрод/электролит (например, используют переменный ток высокой частоты). Электропроводность однокомпонентного раствора можно связать с его концентрацией, а измерение электропроводности электролитов сложного состава позволяет оценить общее содержание ионов в растворе и применяется, например, при контроле качества дистиллированной или деионизованной воды. В потенциометрических измерениях широко применяются ионоселективные электроды, чувствительные преимущественно к какому-то одному иону в растворе: стеклянный электрод для измерения РН и электроды для селективного определения ионов натрия, аммония, фтора, кальция, магния и др. Однако уравнение Нернста, связывающее электродный потенциал с логарифмом концентрации (или активности) вещества в растворе, применимо и к такому электроду.В кулонометрии при контролируемом потенциале проводят полный электролиз раствора, интенсивно перемешивая его в электролизере с относительно большим рабочим электродом (донная ртуть или платиновая сетка). Полное количество электричества (Q, Кл), необходимое для электролиза, связано с количеством образующего вещества (А, г) законом Фарадея: A=QM/NF Кулонометрические методы удобны тем, что являются по своей природе абсолютными (т.е. позволяют рассчитать количество определяемого вещества, не прибегая к калибровочным кривым) и нечувствительны к изменению условий электролиза и параметров электролизера (площади поверхности электрода или интенсивности перемешивания). При кулоногравиметрии количество вещества, подвергшегося электролизу, определяют взвешиванием электрода до и после электролиза.-где M - мол. масса (г/моль), F . В переменно-токовой полярографии на линейно меняющийся потенциал налагают синусоидальное напряжение малой амплитуды в широкой области частот и определяют либо амплитуду и фазовый сдвиг результирующего переменного тока, либо импеданс.Тем не менее есть и недостатки, среди которых следует отметить достаточную дороговизну оборудования и необходимость использования вспомогательных средств измерения. Однако на сегодняшний день не существует другого метода способного видеть 10-9-10-8 концентрации ионов.

План

Введение

1. Циклическая вольтамперометрия

1.1 Хроноамперометрия

2. Вольтамперометрия с линейной разверткой потенциала

3. Кондуктометрия

4. Потенциометрия

5. Амперометрия

6. Кулонометрия

Одни из наиболее сложных электрохимических методов - электроаналитические методы - сегодня используются довольно часто, поскольку позволяют получить богатую экспериментальную информацию о кинетике и термодинамике многих химических систем. Электроаналитические методы позволяют получить доступ к уникальной информации о химических, биохимических и физических системах. Инструментальный базис и теоретические основы этих методов развиты до такой степени, что они легко могут применяться даже неспециалистами. Однако в настоящее время следует отметить невосприятие электроаналитических методов теми людьми, которые не имеют опыта их применения и в недостаточной степени знакомы с электрохимией. В настоящем реферате будут рассмотрены только важные электроаналитические методы вместе с наиболее существенной информацией о возможности их применения потенциальными пользователями, которые не имеют специальной подготовки в области электрохимии. В своем реферате я поставил следующие цели: u Рассмотреть наиболее важные электроаналитические методы u Выяснить пригодность каждого метода для определения различных ионов u Рассмотреть достоинства и недостатки каждого метода

На сегодняшний день электроаналитические методы определения веществ - одни из самых перспективных в аналитической химии. Это связано прежде всего с их чувствительностью и возможностью определять малые концентрации ионов. Тем не менее есть и недостатки, среди которых следует отметить достаточную дороговизну оборудования и необходимость использования вспомогательных средств измерения. Однако на сегодняшний день не существует другого метода способного видеть 10-9-10-8 концентрации ионов. В связи с этим эти методы остаются перспективными и многообещающими для исследований в аналитической химии. Именно поэтому следует изучать теоретические основы методов и принципы их работы. В своем реферате я постарался раскрыть принципы только самых основных и известных электроаналитических методов. Но наука не стоит на месте и методы совершенствуются им на смену приходят новые более совершенные и чувствительные.

1. Виноградова Е.Н., Галлай З.А., Финогенова З.М. Методы полярографического и амперометрического анализа. М., изд-во МГУ, 1999

2. Рейшахрит Л.С. Электрохимические методы анализа. Ленинград, изд-во ЛГУ, 1998

3. Зозуля А.П. Кулонометрический метод анализа М. Химия, 2000

4. Выдра Ф., Штулик К., Юлакова Э Инверсионная вольтамперометрия. М. Мир, 2007, 278 с.

5. Камман К. Работа с ионселективными электродами. М.,Изд-во "Мир",. 1999, 283 с.

6. Ф. Штольц «Электроаналитические методы», Москва, 2006