Elektrochemické metody – potenciometrie, polarografie Flashcards
(38 cards)
1
Q
elektrochemické metody definice
A
metody založeny na měření el. proudu (náboje, napětí nebo potenciálu) spojeného s oxidací či redukcí stanovované složky
2
Q
kde probíhá elektrodový děj
A
na elektrodách
3
Q
jaké všechny metody spadají do elektrochemických metod
A
potenciometrie, voltametrie, polarografie, coulometrie, elektrogravimetrie
4
Q
v elektrochemických metodách probíhají jaké reakce a kde
A
redoxní reakce v elektrochemickém článku
5
Q
dělení podle způsobu zapojení článku do měřícího obvodu
A
- metody při nichž článkem prouchází el. proud = voltametrie
- metody při nichž článkem neprochází el. proud = potenciometrie
6
Q
elektrochemický článek definice
A
- soustava v níž je analyzovaný vzorek v kontaktu s elektrodami
- měří se: proud, potenciál, vodivost, el. náboj, kapacita
7
Q
galvanický článek
A
elektrochemický článek je zdrojem napětí
8
Q
elektrolytický článek
A
dojde k elektrolýze účinkem vnějšího zdroje napětí
9
Q
elektroda definice
A
- poločlánek
- je to heterogenní elektrochemický systém tvořený 2 fázemi
10
Q
složení elektrody
A
- je tvořena dvěma fázemi
- jedna fáze je vodičem 1. třídy (vede el. proud pomocí elektronů)
- druhá fáze je vodičem 2. třídy (vede el. proud pomocí iontů)
11
Q
oxidačně - redukční reakce v elektrodách
A
- oxidačně - redukční reakce umožňují přenos náboje mezi fázemi elektrody
- elektrodový děj se zapisuje ve směru redukce
- katoda = redukce
- anoda = oxidace
12
Q
Elektrody se dělí na:
A
-
elektrody I. druhu
- kationtové, plynové
- stříbrná, zinková, měděná, vodíková
-
elektrody II. druhu
- často se používají jako srovnávací - kov na něm vrstva málo rozpustné soli v aniontu této soli
- kalomelová, merkurosulfátová
13
Q
druhy elektrod
A
Kalomelová elektroda
Merkurosulfátová elektroda
Animonová elektroda
Bizmutová elektroda
Redoxní elektrody (ise, Skleněná elektroda, s kapalnými membránami, s tuhými membránami, plynové senzory, enzymové elektrody)
14
Q
Kalomelová elektroda
A
- Hg (l), Hg2Cl2 (l), KCl (aq)
- používá se jako etalon (měřič) při měření pH
- tvoří ji rtuť a je pokrytá vrstvou hg2cl2 (kalomelem) v roztoku kcl
- elektroda je ve skle či plastu
- vždy musí být uzavřená gumovou čepičkou aby nevysychal elektrolyt
15
Q
Merkurosulfátová elektroda
A
Hg (l), Hg2SO4 (s), K2SO4 (aq = nasycený roztok)
16
Q
Animonová elektroda
A
- tyčinka z antimonu pokrytá vrstvičku oxidu antimonitého
- její potenciál závisí na jeho pH
- využívána v silně kyselém prostředí
17
Q
Bizmutová elektroda
A
- měření pH v zásadité oblasti
18
Q
Redoxní elektrody
A
- Pt (s) / ox (aq), red (aq)
- tvořeny ušlechtilým kovem (platinou, zlatým plíškem, rtuti) ponořeným do roztoku obsahující oxidovanou a redukovanou formu redoxního systému
- kov pouze jako zprostředkovatel výměny elektronů mezi oběma formami redoxního systému
- sám se redoxní chtějí nezúčastní
- obecně platí že: oxidovaná forma redoxního systému s vyšším redoxním potencionálem působí jako oxidační činidlo na redoxní formou s nižším standardním potenciálem
- využití: oxidační redukční titace
19
Q
Iontově - selektivní elektrody (ise)
A
- využívají vzniku potencionálů na membráně selektivně propustné pro určité ionty
- ionty které mohou vstupovat do membrány způsobují vznik potencionálového rozdílu mezi povrchem membrány a okolním roztokem
- tzv. Donnanův potenciál - jeho velikost závisí na aktivitě iontu v roztoku
- běžné iontově selektivní elektroda je tvořena membránu která odděluje vnější a vnitřní roztok
- roztok obsahují ionty pro které je membrána selektivní
- ve vnitřním roztoku je umístěna vnitřní srovnávací elektroda (například argentochloridová) která zajišťuje spojení s přístrojem
20
Q
Skleněná elektroda
A
- iontově selektivní pH
- selektivní vůči H3O+ iontům
- tvoří ji banička z elektrodového skla s vnitřním roztokem o stálém pH a koncentrací chloridových iontů, ve kterém je ponořena je ponořena argentochloridová elektroda
- banička funguje jako membrána z elektrodového skla mezi níž a roztoku dochází k výměně oxoniových iontů z roztoku za sodné ionty ze skla
- funguje pro pH 2-12
21
Q
s kapalnými membránami
A
- vápenatá
22
Q
s tuhými membránami
A
fluoridová
23
Q
plynové senzory
A
amoniakové
24
Q
enzymové elektrody
A
gelové
25
Potenciometrie
měření rovnovážného napětí galvanického článku (= rozdíl napětí mezi dvěma elektrodami)
26
Potenciometrie - článek je sestaven z:
- měrné = indikační elektrody
- její potenciál závisí na koncentraci sledované látky ve zkoumaném roztoku
- srovnávací = referenční elektrody
- má konstantní potenciál = nezávisí na složení měrného roztoku
- rovnovážné napětí které je rozdílem potenciálů nám udává koncentraci
27
Nernstova rovnice
- pomocí Nernstovy rovnice lze spočítat elektrodový potenciál v závislosti na koncentracích iontů v roztoku
- tímto způsobem můžeme určit koncentraci sledované látky ve zkoumaném roztoku na základě změřeného elektrodového potenciálu
28
Analytické využití potenciometrie
přímá potenciometrie
potenciometrická titrace
29
přímá potenciometrie
- vybereme měrnou elektrodu je již potenciál závisí na koncentraci iontů které stanovujeme
- použití: převážně iontově selektivní metody
30
potenciometrická titrace
- sledujeme: závislost napětí sestaveného článku na objemu přidávaného titračního činidla
- s filtrační křivky určíme bod ekvivalence (vyhodnocujeme dvě potenciometrické titrační křivky)
- měrná elektroda reaguje na stanovené ionty nebo na ionty titračního činidla
31
volba měrné elektrody
1. neutralizační titrace = skleněná
2. srážecí titrace = stříbrná, ise
3. komplexometrická titrace = ise
4. redoxní titrace = platinová redoxní
32
Polarografie - princip
- Polarografie je založena na elektrolýze roztoku stanovované látky
- Proud prochází roztokem mezi dvěma elektrodami: jedna je dokonale polarizovatelná (realizována jako rtuťová kapková elektroda), druhá je nepolarizovatelná elektroda.
- Stanovovaná látka musí být schopná redukce nebo oxidace na polarizovatelné elektrodě.
33
Polarografie - Uspořádání
- Při klasickém uspořádání zvyšujeme zvolna napětí vkládané na obě elektrody a sledujeme, jak se mění proud protékající obvodem v závislosti na vkládaném napětí.
- Velikost proudu je omezena rychlostí, jíž jsou částice stanovované látky přiváděny difúzí k povrchu elektrody
- Po překročení určitých hodnot napětí proud již dále neroste, protože difúze částic dosáhla maximální rychlosti, která je přímo úměrná koncentraci reagující látky v roztoku.
- Tento maximální proud se nazývá limitní difúzní proud a je přímo úměrný koncentraci stanovované látky v roztoku.
- principem metody je měření proudu, který prochází pracovní elektrodou ponořenou do roztoku analytu při postupném zvyšování napětí
- tímto způsobem se získává polarografická křivka, která umožňuje identifikaci a kvantifikaci analytu
34
Polarografie - Typy měření
Diferenciální pulsní polarografie (DPP)
Normální pulsní polarografie (NPP)
Square wave polarografie (SWP)
35
Diferenciální pulsní polarografie (DPP)
Tato metoda využívá pulsní napětí namísto kontinuálního zvyšování napětí. To může vést k vyšší citlivosti a lepšímu rozlišení mezi různými analyty.
36
Normální pulsní polarografie (NPP)
u tohoto typu měření se napětí na elektrodě mění v pravidelných intervalech. Tato metoda může být užitečná pro detekci analytů s nízkým redoxním potenciálem.
37
Square wave polarografie (SWP)
Tato technika využívá střídavé napětí pro generování polarografické křivky. SWP může poskytnout rychlé a přesné výsledky pro širokou škálu analytů.
38
Pracovní elektroda
- pracovní elektroda je klíčovou součástí polarografického měření
- nejčastěji se používá kapková rtuťová elektroda (DME), která má řadu výhod, včetně kontinuální obnovy povrchu a definovaného tvaru kapky
- to umožňuje dosáhnout velmi přesných výsledků
- kromě toho mohou být v závislosti na konkrétních potřebách analýzy použity i jiné typy elektrod
