Potenciometrie, konduktometrie, elektrogravimetrie, coulometrie

1. Potenciometrie, konduktometrie, elektrogravimetrie, coulometrie

2. Obsah přednášky • Potenciometrie • Konduktometrie • Elektrogravimetrie • Coulometrie

3. 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

4. Potenciometrie • Potenciometr/voltmetr s vysokým vnitřním odporem (MΩ) – nulový proud. • E = ΔE = Eind – Eref http://users.prf.jcu.cz/sima/analyticka_chemie/elektroa.htm

5. 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.

6. 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

7. PotenciometrieInstrumentace

8. 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

9. 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

10. Konduktometrie R – odpor G – vodivost Κ – měrná vodivost [S.cm-1]

11. 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

12. KonduktometriePřímá • Pro jednoduché systémy (roztok 1 látky) • Kalibrace • G = f(c) • Není specifická metoda – směsi – hodně/málo iontů

13. 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

14. KonduktometrieNepřímá • Konduktometrická titrace • Indikace B.E. měřením vodivosti • Neutralizační titrace – slabé kyseliny a zásady • Srážecí a komplexometrické titrace

15. KonduktometrieInstrumentace

16. Elektrogravimetrie • Úplné vyloučení stanovovaného kovu na pracovní elektrodě – elektrolýza • Konstantní proud nebo napětí • Určení přírůstku hmotnosti elektrody • Přímá metoda

17. ElektrogravimetrieElektrolýza za konst. proudu • Vyloučení jednoho kovu z roztoku • I = konst. • Stanovení jen jednosložkových roztoků • Anoda – anodická oxidace – vyloučení O2 • Katoda – redukce – vyloučení kovu Men+ + ne- Me • Pt síťková katoda – velký povrch

18. 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

19. 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

20. ElektrogravimetrieIstrumentace

21. 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

22. CoulometrieFarradayovy zákony • 1. Farradayův zákon • Množství látky přeměněné elektrolýzou je úměrné prošlému náboji • mA = A.Q = A.I.t A – elektrochemický ekvivalent Q – prošlý náboj I – proud t - 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

23. CoulometrieInstrumentace

24. 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

25. Pro dnešek vše 