Upload
dayo
View
157
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Електроди та їх класифікація. Класифікація електродів. Електроди І роду. Електроди ІІ роду. Залежить від ДР. Окисно-відновні електроди : окиснена та відновлена форми - у розчині, матеріал електроду не бере участі у напівреакціях (наприклад, хінон-гідрохінонний електрод). - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Електроди та їх класифікація
Класифікація електродів
Електроди І роду
Електроди ІІ роду
Залежить від ДР
Окисно-відновні електроди: окиснена та відновлена форми - у розчині, матеріал електроду не бере участі у напівреакціях (наприклад, хінон-гідрохінонний електрод).
Газові електроди: окисненою або відновленою формою є молекула у газовій фазі, що дисоціативно адсорбується на інертному електроді (наприклад, водневий або хлорний електроди).
Класифікація електродів
Електроди I роду
M | Mn+ ( )naM
j
i
реагентиj
продуктиi
a
a
nF
RTEE
)(
)(ln0
n
n
0
M
0
M
M0 lnln anF
RTE
a
a
nF
RTEE
nM
0 lg0591,0
an
EE при 298,15 K
Zn+2 SO4-
2
1 M HCl
Анод
0,76 В
1 M ZnSO4
H+
Cl-
H2 (газ)
Катод
Електроди I роду
Pt (H2) | H+ ( ) || Mn+ ( ) | M1H
a naM
Амальгамні електроди
Hg(M) | Mn+
Cd(Hg)
Cd0 2
lna
a
nF
RTEE
Електродна реакція: Mn+ + ne− M0(Hg)
Cd2+ + 2e− Cd(Hg)
Електроди II роду
22
22
Hg
0
/HgHg
1ln
2 aF
RTEE
Електродна реакція: Hg2Cl2(тв) + 2e− 2Hg0 + 2Cl-
Насичений каломельний електрод (SCE)
2ClHg22 )(ClHg 22 тв
Cl
0Cl20
/HgHglnln
2ln
222
aF
RTEa
F
RTДР
F
RTEE
2
ClHg -22
aaДР
Hg | Hg2Cl2 | Cl−
Cl
0
ClHg
2
Cl
2Hg0 lnln
222
aF
RTE
a
aa
F
RTEE
Eo = 0,2412 B ± 10 мВ відносно SHE
Pt |Hg | Hg2Cl2 | Cl−
Hg
Hg2Cl2
Pt
KCl
Хлорсрібний електрод
Ag+ + e− Ag0(тв) Ag+ + Cl− AgCl(тв)
Електродна реакція: AgCl(тв) + e- Ag0(тв) + Cl−
Eo = 0,230 B ± 10 мВ відносно SHE
Cl
0
ClAg
AgCl0 lnln aF
RTE
aa
a
F
RTEE
Ag | AgCl | Cl−
Окисно-відновні електроди
Pt | M(n+m)+, Mn+ | Pt
n
mn
a
a
mF
RTEE
M
M0 )(
ln
3
4
Ce
Ce0 lna
a
F
RTEE
Електродна реакція: M(n+m)+ + me- Mn+
Ce4+ + e- Ce3+
Fe3+ + e- Fe2+
2
3
Fe
Fe0 lna
a
F
RTEE
Хінгідронний електрод
H
0
HQ
HQ0 lnln2
aF
RTE
aa
a
F
RTEE
O
O
OH
OH
.
OH
OH
O
O
pH0592,00 EE
+ 2H+ + 2e-
Хінгідрон Q·HQQ + 2H+ + 2e- HQ
Pt | Q, HQ | Pt
HQQ aa
Eo = 0,699 B відносно SHE
Використання електроду обмежується кислими та нейтральними розчинами
Фероценовий електрод
Eo 0,400 B відносно SHE в ацетонітрилі
Fc+
III
+
Fc
II
0
+ e-
+ e-
Pt | Fc+, Fc | Pt
Fc
Fc0 lna
a
F
RTEE
Газові електроди
Водневий електрод
Газові електроди, оборотні по катіону
Електродна реакція: H+ + e− ½H2
Pt | H2 | H+
2/1H
H02/1
H
H0
22
lnlnp
a
F
RTE
f
a
F
RTEE
Хлорний електрод
Газові електроди, оборотні по аніону
Електродна реакція: ½Cl2 + e− Cl-
Pt | Cl2 | Cl-
Cl
2/1Cl0
2/1Cl
Cl0 2
2
lnlna
p
F
RTE
f
a
F
RTEE
Стандартний (нормальний) водневий електрод (NHE)
00 E
2/1H
H02/1
H
H0
22
lnlnp
a
F
RTE
f
a
F
RTEE
Електродна реакція: H+ + e− ½H2
Pt | H2 | H+
2Hln
2pH0592,0 p
F
RTE
1 M HCl
H+
Cl-
• Стандартний електрод порівняння для усіх інших електродів
•Eº = 0
• º відповідає стандартному стану T = 25ºC, P = 1 атм, С = 1 моль/л.*
Стандартний (нормальний) водневий електрод (NHE)
H2 (газ)
*віртуальний електрод
1 – скляна мембрана (сенсорна частина електроду) 2 – іноді може утворюватися осад AgCl усередині кульки 3 – внутрішній розчин (як правило, 0,1 M HCl для pH електродів або 0,1 M MCl для pM електродів) 4 – внутрішній електрод (як правило, хлорсрібний або каломельний електрод) 5 – корпус електроду, вироблений з або непровідного скла або пластику 6 – електрод порівняння (як правило, того ж типу, що і 4) 7 – з’єднання з розчином, що досліджується (як правило, вироблене з кераміки або капіляру з азбестовими або кварцовими волокнами
Скляний електрод
буфер
аналіт
m a
a
F
RTE
H
Hln
pH0592,0pH303,2
)ln( E
F
RTEa
F
RTEE
H
SiO-, Na+ + H+ SiOH + Na+
Скляний електрод
Принцип роботи скляного електроду
j
nnjiji
i
jiakaFn
RTEE )(ln /
)ln(NaNa,HH aka
F
RTEE
буфер
аналіт
m a
aka
F
RTE
H
MM,HHln
Перетин стінки скляного електроду
kij – коефіцієнт селективностіi – цільовий іонj – конкуруючі йони
kH/M = 10-12 – 10-13 для електродів із звичайного скла
Вимірювання рН
H
lgpH a
Для водневого електроду:
pH0592,0 EEДля хінгідронового електроду:
2Hlg0296,0pH0592,0 pE
pH0592,0 EEДля скляного електроду:
Eo = 0,699 B відносно SHE
Eo є специфічною характеристикою електроду; при рН=7 Eo=0
Зменшення рН на одиницю знижує потенціал електродів на 59 мВ
Вимірювання рН
За допомогою водневих електродів:
10lnpH(S)pH
RT
FE
Pt(тв) | H2(газ) | S(aq) || KCl (3,5 M, aq) || X(aq) | H2(газ) | Pt(тв)
За допомогою водневого та каломельного електродів:
)0592.0(
.)(pH
В
калEE
Hg | Hg2Cl2 | KCl (нас., aq) || KCl (3,5 M, aq) || X(aq) | H2(газ) | Pt(тв)
Стандартні розчини для калібрування:
насичений розчин кислого тартрату калію (рН = 3,557)розчин тетраборату натрію (m = 0,0100 моль·кг -1, рН = 9,180)
Потенціометричне титрування
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.002.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
13.0 13.2 13.4 13.6 13.8 14.0 14.2 14.4 14.6 14.8 15.00.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
VNaOH, мл
рН
Крива титрування та її перша похідна
Автоматичний титратор
Потенціометричне титрування
Персональний комп'ютер
Титратор
рН-метр
Комірка
Іоноселективні електроди
Електрохімічні сенсори
Будова йоноселективного електроду.Хелатовані йони здатні проникати крізь ліпофільну мембрану.
Електроди порівняння