Електрохімічні методи досліджень - Курсовая работа

Електрохімічні методи аналізу (ЕМА) засновані на дослідженні процесів, що протікають на поверхні електрода або в приелектродному просторі. Аналітичним сигналом служить електричний параметр (потенціал, сила струму, опір та ін.), функціонально повязаний з концентрацією досліджуваного компонента в розчині і піддається правильному виміру. Істотна увага приділяється електрохімічним коміркам та датчикам аналітичного сигналу (електродним системам, різним електрохімічним сенсорам), саме ці первинні електрохімічні перетворювачі визначають аналітичні можливості будь-якого методу.Серед фізико-хімічних методів аналізу велике місце займають електрохімічні методи внаслідок їх різноманіття, високої чутливості, точності результатів, швидкого проведення аналізу та можливості автоматизації. Електрохімічні методи аналізу - це методи якісного та кількісного аналізу речовин, як у газовому, рідкому (у розчинах і розплавах) або твердому станах, які засновані на електрохімічних явищах, що відбуваються в досліджуваному середовищі або на межі розподілу фаз і повязані із зміною структури, хімічного складу або концентрації речовини. Електрохімічні процеси в розчині супроводжуються появою або зміною різниці потенціалів між електродами або зміну величини струму, що проходить через розчин. Методи без накладення зовнішнього потенціалу, засновані на вимірі різниці потенціалів, що виникає в електрохімічній коміркі, що складається із електродів і посудини з досліджуваним розчином. Методи з накладенням зовнішнього потенціалу, засновані на вимірі: а) електричної провідності розчинів - кондуктометрія, б) кількості електрики, що пройшла через розчин - кулонометрія; в) залежності величини струму від прикладеного потенціалу - вольтамперометрія; г) часу, необхідного для проходження електрохімічної реакції - хроноелектрохімічні методи (хроновольтамперометрія, хронокондуктометрію).В основі кулонометричних методів аналізу лежать закони електролізу Фарадея, які формулюються таким чином: Маса речовини яка прореагувала в процесі електролізу, прямо пропорційна силі струму і часу електролізу, тобто кількості пропущеної електрики. Кулонометричний метод аналізу полягає у визначенні кількості електрики, необхідної для кількісного протікання електродного процесу, в якому бере участь аналізована речовина. Відповідно до законів Фарадея маса перетвореної речовини, m, виражається наступною формулою: електроліз електрод фарадей кулонометричний де Q-кількість електрики, необхідної для виділення на електроді m грамів речовини з молярною масою еквівалента, що дорівнює M / n (M-молярна маса речовини; n-число електронів, що беруть участь у реакції), F-число Фарадея - кількість електрики, необхідна для виділення 1 моль-екв будь-якої речовини (F = 96500 Кл). Пряму кулонометрію можна проводити при контрольованому струмі (гальваностатичного) або при контрольованому потенціалі (потенціостатичні). Цей метод придатний для визначення тільки електроактивних речовин, тому що в його основі лежить безпосереднє електроперетворення речовини на електроді. Ne MM PP Ця залежність описується рівнянням Нернста: де Е0 - стандартний потенціал, R-газова постійна, Т - абсолютна температура, F - постійна Фарадея, n - число електронів, що у реакції, a, b,..., м, р...-стехіометричні коефіцієнти при компонентах реакції А, В,..., М, Р (якими можуть бути іони і молекули в рідкій, твердій або газової фазі). При потенціометричних вимірах встановлюють гальванічний елемент з індикаторним електродом, потенціал якого залежить від активності хоча б одного з компонентів електрохімічної реакції, електродом порівняння і вимірюють електрорушійну силу цього елемента. У потенціометрії використовують гальванічні елементи без перенесення, коли обидва електроди поміщають в один і той же досліджуваний розчин, із перенесенням, коли електроди знаходяться в різних розчинах, які мають між собою електролітичний контакт. Елементи без перенесення використовують в основі для вимірювання констант рівноваги хімічних реакцій, констант дисоціації електролітів, констант стійкості комплексних сполук, розчинності, стандартних електродних потенціалів, а також активностей і коефіцієнтів активності іонів. Елементи з перенесенням використовують для визначення констант рівноваги (оскільки при цьому не враховують рідинний потенціал), активностей і коефіцієнтів активності іонів, а також у потенціометричних методах аналізу.Вольтамперометрія обєднує методи дослідження залежності струму від напруги поляризації, яка накладається на досліджувану комірку, коли робочий електрод має потенціал, який значно відрізняється від його рівноважного значення. Вольтамперометрія за різноманітністю методів є самою великою областю електрохімічних методів аналізу, і в даний час її методи широко використовуються для визначення концентрацій речовин в розчинах і розплавах, в різних фізико-хімічних, електрохімічних напрямках. Електроліт із зануреними в нього електродами знаходиться в вольтамперометричній комірці, яка в найпростішому випадку містить індикато

Зміст

Вступ

1. Електрохімічні методи досліджень

2. Кулонометричні методи досліджень

3. Потенціометричні методи досліджень

4. Вольтамперометричні методи досліджень

4.1 Інверсійна вольтамперометрія

4.2 Методи інверсійної вольтамперометрії

4.3 Апаратура методу інверсійної вольтамперометрії

Висновки

Список використовуваних скорочень і позначень

Список використаних джерел