Кулонометрлік әдістер

Кіріспе
Негізгі бөлім
1.1 Теориялық негізі ... .
1.2 Кулонометрлік әдістердің жіктелуі...
1.3 Тұрақты потенциалдағы кулонометрия..
1.4 Кулонометрлік титрлеу...
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттертізімі

Талдаудың кулонометрлік әдісі ерітінді мен балқымадағы электрохимиялық реакция толық жүруі үшін қажетті электрдің мөлшерін өлшеуге негізделген. Есептеу Кулон заңы бойынша жүргізіледі. Бұл әдіспен талдаған кезде тіпті аз концентрацияның өзі анықталынады, талдауды оңай автоматтандыруға болады. Бұдан аса активті де тұрақсыз реагенттерді пайдалану мүмкіндігі туындайтындықтан, стандартты ерітінді әзірлеу қажетсіз болып қалады. Анықталынатын қосылыстың белгілі мөлшері болатын үлгі бойынша өлшегіш құрылғыны алдын ала тексеріп, өлшемдеп, қалыптастырып алмай-ақ талдау жүргізілуі мүмкін.Кулонометрлікталдаудың реагенті электр тогы болғандықтан, оны қалаған жерге орнатып, алыстан басқаруға, автоматтандыруға болады. Сонымен қатар бұл әдіс өте дәл және оны стандартты сынаманы дайындау үшін пайдаланады.

1. Сейтімбетов, «Химия» Алматы, 1994 жыл.
2. Құлжанов Қ.С. «Аналитикалық химия: ІІ – том» Алматы: «ЭВРО» баспаханасы, 2005.
3. Ы.Қ. Тойбаева, Қ.А. Жұбанов, Ү.Ә. Садықов, Ә.Қ. Қоқанбаев «Химиялық технология негіздері» Алматы, 2011 жыл.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе

Негізгі бөлім

1.1
Теориялық негізі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4

1.2
Кулонометрлік әдістердің жіктелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5

1.3
Тұрақты потенциалдағы кулонометрия ... ... ... ... ... ... ... ..
5

1.4
Кулонометрлік титрлеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
11

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе
Талдаудың кулонометрлік әдісі ерітінді мен балқымадағы электрохимиялық реакция толық жүруі үшін қажетті электрдің мөлшерін өлшеуге негізделген. Есептеу Кулон заңы бойынша жүргізіледі. Бұл әдіспен талдаған кезде тіпті аз концентрацияның өзі анықталынады, талдауды оңай автоматтандыруға болады. Бұдан аса активті де тұрақсыз реагенттерді пайдалану мүмкіндігі туындайтындықтан, стандартты ерітінді әзірлеу қажетсіз болып қалады. Анықталынатын қосылыстың белгілі мөлшері болатын үлгі бойынша өлшегіш құрылғыны алдын ала тексеріп, өлшемдеп, қалыптастырып алмай-ақ талдау жүргізілуі мүмкін. Кулонометрлік талдаудың реагенті электр тогы болғандықтан, оны қалаған жерге орнатып, алыстан басқаруға, автоматтандыруға болады. Сонымен қатар бұл әдіс өте дәл және оны стандартты сынаманы дайындау үшін пайдаланады.

1.1. Теориялық негізі

Кулонометрлік талдау кез келген электродтық реакцияға жұмсалатын электр мөлшерін өлшеуге пайдаланылады:
Reα - nē -- Ox
Фарадей заңына негізделіп, электрдің саны бойынша тотықтырғыштың не тотықсыздандырғыштың массасы анықталады:
M =Mэк ∙ I ∙ t96485 = M ∙I ∙tn ∙ 96485 = M ∙Q96485
мұндағы М және Мэк - эквиваленттің молекулалық массасы, М - мольдік масса, гмоль; I - ток күші, А; t - уақыт, с; n - реакцияға қатынасқан электрондар саны; 96485 - Фарадей саны Клмоль; Q - электр мөлшері, Кл. Кулонометрлік талдауды жүргізген кезде мына шарттар орындалуы қажет: ток бойынша шығымы 100%-ке тең болатын тек бір ғана электрохимиялық реакцияның жүруі керек; тура кулонометриядағы электрохимиялық түрлену құбылысының соңын немесе кулонометрлік титрлеу кезіндегі табудың тәсілі болу керек; электрохимиялық әрекеттескен заттың массасын есептеу үшін реакцияға жұмсалынған электрмөлшері дәл де сенімді анықтау керек. Амперостатикалық кулонометрия әдісіндегі электрдің мөлшері ток күшінің уақытқа көбейтіндісі ретінде есептелінеді. Потенциостатикал ық лонометриядағы талданатын ерітінді арқылы өткен токтың күші (экспотенциалдық заң бойынша) уақыт өткен сайын азаяды. Мұндай жағдайда электр мөлшерін өлшеу үшін интеграторларды немесе кулонометрлерді пайдаланады.

1.2. Кулонометрлік әдістердің жіктелуі

Кулонометрлікталдауды орындау екі режим жүйесі бойынша жүзеге асады, осыған орай кулонометр екі топқа жіктеледі: потенциостатикалық және амперостатикалық . Потенциостатикалық кулонометриядағы өлшеу тұрақты потенциалда жүргізіледі. Бұл топқа потенциалдың уақыт өтуімен, яғни алдын ала берілген бағдарлама бойынша бір қалыпты тұрақты өзгерісін білдіретін өлшемдерді жатқызуға болады. Амперостатикалық немесе гальваникалық кулонометрия ток күші тұрақты болғанда жүретін құбылыстарға негізделген. Осы екі әдістегі аппаратураның едәуір айырмашылығы болса да олардың кейбір ортақ тетіктері мен буындары бар. Сондай-ақ кулонометрлік анықтамалардың да екі түрі бар: тура кулонометрлік және кулонометрлік титрлеу. Тура кулонометрлік әдісте талданатын зат кулонометрлік ұяшықта тікелей электрохимиялық өзгеріске ұшырайды. Ал кулонометрлік титрлеу әдісінде анықталатын зат әдейі таңдалынып алынған ерітінді - электролит электролиз кезінде кулонометрлік ұяшықта түзіліп титрантпен әрекеттеседі.

1.3. Тұрақты потенциалдағы кулонометрия

Бұл әдіс берілген потенциал шамасына сәйкес электрлік активті затты анықтау үшін қолданылады. Электролиттік ұяшықтар арқылы өтетін ток тұрақты тұрақты потенциал кезінде тотықсызданушы немесе тотығушы ион концентрациясына тәуелді және реакцияның жүруіне қарай азаяды. Тура кулонометрияда потенциостатикалық әдіс кең қолданылады.

Cурет-1. Кулонометрлік құрылғының принцптік схемасы

Ондай құрылғының принціпті схемасы 1-суретте көрсетілген: тұрақты ток көзінен (1) кернеу бөлгіш (2) арқылы жұмысшы электродтағы (4) кулонометрлік ұяшыққа (5) кернеу беріледі. Салыстыру электродына (3) қатынасты жұмысшы электродтың потенциалы милливольтметрмен немесе потенциаметрмен анықталынып, ток күші амперметрмен бақыланады. Электр мөлшерінің шығыны кулонометрмен өлшенеді. Жұмысшы электродтың тұрақты потенциалын ұстап тұру үшін потенциостаттар П=5848, П=5727 М немесе оларға сәйкес кулонометрлер қолданылады. Кулонометрлік ұяшықтың жұмысшы электроды ретінде платина жолақшасы немесе торы, металл сынабы жиірек, ал алтын, күміс сияқтыларсирек қолданылады. Шыны, көміртегі, графит, тантал, титан, молибден сияқты материалдар тек катод ретінде ғана пайдаланылады. Кулонометрлік талдауларда берілген құрылымдағы ұяшыққа орайласқан барынша беткі ауданы үлкен жұмысшы электроды пайдаланылады және электролит ерітіндісіне толық енгізілуі керек. Жұмысшы және қосымша электродтардың лектродтық кеңістігі не электролиттік не ионалмастырғыш қалақанмен, не кеуек қалқанмен бөлінеді. Салыстру электроды ретінде көбінесе хлоркүмісті немесе каломельді түрі жиі қолданылады және бұлар жалпы көлемдегі жұмысшы электродпен, не жеке кеңістікте орналасады. Зерттелетін реакцияға жұмсалынған электр мөлшері химиялық, электрохимиялық немесе электрондық интегратор көмегімен өлшенуі мүмкін. Кулонометр-интегратордыңіс-әрекеті талданатын ерітінді арқылы қандай ток өтсе, сондай ток тізбекке тізбектеле жалғанғаи интегратор арқылы өтетін принципке негізделген, ол ток өлшенетін және интегралданатын болады. Интегратордағы анықталатын заттың табиғатына, өлшенегін көлеміне, массасына қарай кулонометрлер газ, электрогравиметрлік титрлеу кулонометрлері болып бөлінеді. Газ кулонометрі интеграторлары электродта бөлінген заттың массасын анықтайды. Мысалы,мыс кулонометриясында мыс сульфатының электролизі кезінде түзілген мыстың массасын анықтайды, ал күміс интеграторларында күмістің массасын өлшейді және т.б. Бетінде бөлінген таза мыс (не күміс) сияқты заты бар катодты өлшеу ісін, көбінесе ток күші тұрақты жағдайда осы электродтың өзіндегі металды кулонометриялы анодтаерітумен жиі алмастырады. Металл массасын онын еру уақыты және тұрақты ток күші бойынша теңдеуді пайдаланып есептейді. Ондағы электр мөлшері ток күшін анодты еруге кеткен уақытқа көбейткенге тең:
a= I :: t
Потенциостатикалық кулономефияны жүргізгенде тізбектегі ток күші экспоненциалды тәуелділік бойынша кемиді:

It = 1oe [ - ][kt]
мұндағы 1о және 1t - бастапқы сәттегі және t сәтіндегі ток күші. k - құрамына ұяшық параметрлері мен талдау шарты енетін константа. Электр мөлшері мына интеграл бойынша анықталуы мүмкін:

0tIte-ktdt

теңдеуден байқағанымыздай, талданатын заттың толық тотықсыздануы (немесе тотығуы) It -- 0 уақыт t -- infinity болғанда болуы мүмкін. Сондықтан теориялық тұрғыда толық алмасады деудің мағынасы жоқ. Бұл шама, мысалы, 99% не соның айналасында болса да жеткілікті. Электролиздің ұзақтығын былай анықтауға болады:

It1o=10-kt=199=10-2; t=2k,
10-kt =0,199,9=10−3; t=3k.

Тұрақты k-ның мәні электр активті заттың диффузиялық коэффициентіне (D) жұмысшы элекфодтың беткі ауданына (S), талданатын ерітіндінің көлеміне (V), диффузиялық қабаттың қалыңдығына (8), электрод бетінің күйіне және т.б. тәуелді, яғни

К = DS V8.

Жалпы элекфодтық реакцияға және жұмысшы электродқа түсірілген потенциалға байланысты электрод не катод (онда тотықсыздану реакциясының жүруі), не анод (тотығуы) болуы мүмкін. Мысалы:

Fе[2+] - ē -- Fе[3+]

Бұл реакцияның стандартты потенциалы Е (Ғе"+) = 0,77 В. Егер жұмысшы электродқа 0,9 В потенциал берілсе, онда электродта екі валентті темірдін тотығу реакциясы жүреді. Мұндай жағдайда электрод анод болады. Егер осы электродқа 0,6 В потенциалы берілсе, онда бұл электродта үш валентті темірдің тотықсыздану реакциясы жүріп. Жұмысшы элекфод катод ретінде қарастырылады. Алайда дәл осы потенциалда І2 - 2е -- 2I - жүйесі үшін ондағы Е21- I2= +0,59. Бұл электродта иодтың ішінара тотығу реакциясы жүреді (жұмысшы электрод - анод). Ал төрт валентті церий ионы 0,9 В потенциалда қалай тотықсызданса, ол 0,6 В потенциалда да солай және әрі толық, әрі тез тотықсызданады. Бұл жағдайда берілген жүйе үшін жұмысшы электрод катод болады. Әрбір қайтымды жүйе үшін электродты потенциалды Нернст теңдеуі бойынша есептейді:

EOx Red = E°+RTnF lnCoxCred

мұндағы E° - нақтылы жағдайда редокс - жүйенің стандартты потенциалынан өзгешелігі бар формальды потенциалы. Практикалық жағдайда электролизді жүргізу үшін жұмысшы электродтың потенциалдың формальды не стандартты потенциалға қатысты ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.