1 / 39

Elektrochemické metody Voltametrie, ERA

Elektrochemické metody Voltametrie, ERA. Obsah přednášky. Voltametrie, Polarografie Elektrochemická rozpouštěcí analýza. Voltametrie. Nerovnovážný stav I ≠ 0 I = f(E), I = f(c) Elektrodové děje: difúzí dochází k transportu iontů k patřičné elektrodě, tam k oxidaci nebo redukci

yitta
Download Presentation

Elektrochemické metody Voltametrie, ERA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Elektrochemické metodyVoltametrie, ERA

  2. Obsah přednášky • Voltametrie, Polarografie • Elektrochemická rozpouštěcí analýza

  3. Voltametrie • Nerovnovážný stav • I ≠ 0 • I = f(E), I = f(c) • Elektrodové děje: difúzí dochází k transportu iontů k patřičné elektrodě, tam k oxidaci nebo redukci • Voltametrie – pevné eletrody • Polarografie (Heyrovský, 1959) – kapající rtuťová elektroda

  4. Voltametrie • Princip: měření proudu v závislosti na napětí vkládaném na elektrody v elchem. článku. • Referentní elektroda – nepolarizovatelná • Pracovní elektroda – polarizovatelná (změna potenciálu)

  5. Voltametrie • Průběh analýzy: Vkládané napětí E = f(t) Měření proudu I = f(E) V přítomnosti analytu (depolarizátoru) I = f(c)

  6. Voltametrie • Polarizační křivka • Anodický proud – oxidační • Katodický proud - redukční • Základní (indiferentní) elektrolyt • Neúčastní se elchem. děje • Zajištění dostatečné vodivosti (roztoky kyselin, solí, zásad)

  7. Voltametrie • Základní elektrolyt HCl • Využitelný potenciálový rozsah – Kapacitní proud

  8. Voltametrie • Voltametrická vlna

  9. Voltametrie • Elektrodový proces v přítomnosti depolarizátoru • Transport látky k povrchu elektrody • Dufúze • Konvekce • Migrace – snaha potlačit – extrémní nárůsty proudu • Elektrodová reakce – přenos náboje • Transport produktů od povrchu

  10. VoltametrieLimitní dufúzní proud (Farradaický)

  11. VoltametrieLimitní difúzní proud • c(A)0 = c(A) • c(A)0< c(A) • c(A)0 = ½ c(A) • c(A)0 = 0 d – Nernstova dufúzní vrstva c(A)0 – koncentrace analytu na povrchu elektrody c(A) – celková koncentrace analytu v roztoku

  12. VoltametrieLimitní difúzní proud • Ozn. Ilim • Ilim = K.c(A) • K – konstanta, dána elektrodou (materiál, velikost) a analyzovanou látkou

  13. Voltametrie • Ilkovičova rovnice – pro polarografii (kapající Hg elektroda) • I – okamžitý proud • D – difúzní koeficient ox. formy depolarizátoru • m – hmotnostní průtok Hg kapilárou • t – čas od počátku polarizace • n – počet elektronů • c - koncentrace

  14. VoltametrieVoltametrická vlna u polarografie

  15. VoltametrieInformace z voltametrické vlny • E1/2 – půlvlný potenciál – kvalita • Inflexní bod křivky • Každá látka určitá hodnota • Závisí na typu elektrody, prostředí • Ilim – limitní difúzní proud - kvantita

  16. VoltametrieZapojení • Dvouelektrodové • Referentní elektroda • Pracovní elektroda • Tříelektrodové • Pomocná elektroda • Referentní elektroda • Pracovní elektroda • Probublávání inertním plynem – odstranění O2

  17. VoltametrieElektrody • Referentní elektrody • Elektrody 2. druhu (Ag/AgCl) • Pomocné elektrody • Velkoplošné (Pt, C) • Pracovní • Voltametrie • Stacionární Hg kapka • Tuhé elektrody (Pt, Au, C) • Polarografie • Kapající rtuťová eletroda

  18. VoltametrieTypy • DC voltametrie/polarografie • Stejnosměrné napětí/proud • E = k.t I = f(E) • Diferenčně pulsní voltametrie • Potenciálové pulsy • Proud se vzorkuje před impulzem a těsně v jeho závěru

  19. VoltametrieElektrochemická rozpouštěcí analýza (ERA) • Metoda stopové analýzy (kovy) • 2 kroky • Nakoncentrování analytu předběžnou elektrolýzou na elektrodě • Rozpouštění nakoncentrovaného analytu z elektrody • Edep – depoziční potenciál, určitý čas na konst. hodnotě • Po určitém čase snížení záp. potenciálu - rozpouštění • Hodnota anodického píku mnohem vyšší než hodnota Ilim.

  20. VoltametrieAplikace • Stanovení všech anorganických a organických látek, které lze oxidovat/redukovat • Stanovení kovů – speciace • Určení forem kovů • Biologická dostupnost kovů • ERA stopové koncentrace kovů (přírodní nádrže, mořská voda) • Fenoly ve vodách • Pesticidy, barviva

  21. VoltametrieAplikace • Farmaceutické výrobky – léčiva • Drogy • Karcinogenní a mutagenní látky • Metabolity • Povrchově aktivní látky – detergenty • Biologické aplikace • Stanovení biologicky aktivních látek • Měření „in vivo“ – boisenzory ve tkáních • Fyzicky účinné endogenní látky • Zjišťování působení exogenních látek

  22. VoltametrieAplikace • Analýza pevné fáze • Oceli • Minerály • Kovové suroviny • Mikro- až nano elektrody • Netradiční využití: Kalvoda R.: The Electronic Nose and Tongue [Elektronický nos a jazyk], Chemicke Listy Volume 94, Issue 4, 2000, Pages 215-219

  23. VoltametrieCitlivosti • DC voltametrie – 10-5 mol/l • Diferenčně pulsní voltametrie – 10-8 mol/l • ERA – 10-10 – 10-12 mol/l

  24. VoltametrieInstrumentace

  25. PolarografieInstrumentace

  26. Jaroslav Heyrovský • Nobelova cena za chemii 1959

  27. ElektrochemieSouhrn

  28. Potenciometrie • Nepřímá metoda • Dochází k elektrochemickému ději • I = 0, rovnovážný stav, voltmetr s vysokým vnitřním odporem • Měření potenciálu v elektrochemickém článku • Elchem. článek – systém alespoň 2 elektrod • Použití elektrod 1. a 2. druhu, nejčastěji kombinovaných elektrod a membránových elektrod

  29. Potenciometrie • Provedení • Přímé • Nepřímé – titrace • Aplikace • Měření pH • Stanovení kationtů a aniontů • Stanovení povrchově aktivních látek

  30. Konduktometrie • Nepřímá metoda • Nedochází k elchem. ději. • Měření elektrických vlastností roztoků – vodivosti • Elektrody – velkoplošné Pt • Střídavý proud – zabránění polarizace • Nespecifická metoda

  31. Konduktometrie • Provedení • Přímé • Nepřímé – titrace • Aplikace • Stanovení obsahu kyselin, zásad a solí v jednosložkových roztocích • Indikace čistoty destilované vody • Celkové zasolení

  32. Elektrogravimetrie • Přímá metoda • Dochází k elchem ději • I ≠ 0, nerovnovážný stav • Úplné vyloučení stanovovaného kovu na pracovní elektrodě • Založeno na elektrolýze (Men+ +ne- Me0) • Pt síťková elektroda

  33. Elektrogravimetrie • Provedení • Za konstantního proudu • Za konstantního napětí • Aplikace • Stanovení kovů v galvanických lázních • Stanovení slitin

  34. Coulometrie • Přímá metoda • Dochází k elchem ději • I ≠ 0, nerovnovážný stav • Měření náboje nutného k úplné přeměně stanovované látky (Fe2+ - 1e- Fe3+) • Založeno na Farradayových zákonech

  35. Coulometrie • Provedení • Přímé • Nepřímé – titrace • Aplikace • Studium reakčních mechanismů • Organické syntézy • Biochemie

  36. Voltametrie • Nepřímá metoda • Dochází k elchem ději • I ≠ 0, nerovnovážný stav • Měření proudu v závislosti na potenciálu • Systém dvou až tří elektrod v elchem článku • Pracovní elektroda – polarizovatelná • Analyt – depolarizátor – v přítomnosti dochází k depolarizaci elektrody – protéká proud

  37. Voltametrie • Elektrody • Tuhé, stacionární – voltametrie • Kapající Hg kapka - polarografie • Půlvlný potenciál – kvalita • Limitní difúzní proud – kvantita • ERA – stopové analýzy • 1. krok – zakoncentrování analytu na elektrodě • 2. krok – rozpouštění analytu z elektrody

  38. Voltametrie • Aplikace • Stanovení kovů včetně speciace • Stopové analýzy kovů – ERA • Organické látky • Fenoly ve vodách • Pesticidy, barviva, farmaceutické produkty, drogy • Stanovení biologicky aktivních látek

  39. Pro dnešek vše 

More Related