- •Введение
- •Классификация методов анализа
- •Метрология анализа
- •Химические (классические) методы количественного анализа
- •Семинар 2. Физико-химические методы анализа. Атомная спектроскопия. Масс-спектрометрия. Ямр и эпр.
- •2.1. Обзор спектроскопических методов
- •2.2. Атомная спектроскопия
- •2.2.1. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •Эмиссионная фотометрия пламени -
- •2.2.2. Атомно-абсорбционный спектральный анализ
- •2.3. Масс-спектрометрия
- •2.4. Радиоспектроскопия
- •2.4.1. Ядерный магнитный резонанс (ямр)
- •2.4.2. Электронный парамагнитный резонанс (эпр)
- •Семинар 3. Молекулярная спектроскопия.
- •3.1. Уф и видимая спектрофотометрия
- •3.2. Колебательная спектроскопия (ик и кр).
- •3.3. Люминесцентная спектроскопия
- •Семинар 4. Коллоидная химия.
- •4.1. Предмет коллоидной химии
- •4.2.Классификация дисперсных систем.
- •4.3. Роль поверхностных сил в дисперсных системах.
- •4.3.1. Смачивание
- •4.3.2. Капиллярная конденсация
- •4.4. Свойства коллоидных растворов
- •4.4.1. Оптические свойства
- •4.4.2. Электрические свойства
- •4.4.4. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •4.5. Устойчивость коллоидных растворов
- •4.6. Коллоиды почвы.
- •4.7. Методы получения и очистки дисперсных систем
- •4.8. Пористые тела
- •4.9.Гели
- •4.9. Эмульсии
- •4.10. Пены
- •5. Методы очистки и разделения
- •5.1. Экстракция.
- •5.2. Ионный обмен
- •5.3. Сорбция
- •5.4. Осаждение и соосаждение
- •6. Электрохимические методы анализа
- •6.1. Кулонометрия
- •6.2. Потенциометрия
- •6.3. Вольтамперометрия (полярография).
- •6.4. Кондуктометрия
- •7. Хроматография
- •7.1. Классификация по агрегатному состоянию фаз
- •7.2. Классификация на основе элементарного акта.
- •7.3. Классификация по способу проведения процесса
- •7.4. Аппаратурное оформление хроматографических процессов
- •8. Обзор методов анализа окружающей среды.
- •8.1. Атмосфера
- •8.2. Природные и сточные воды.
- •8.3. Почвы
6.1. Кулонометрия
Основана на использовании законов электролиза Фарадея:
1. Количество восстановленного или окисленного в результате электролиза вещества прямо пропорционально количеству прошедшего электричества.
2. Массы различных веществ, выделенных на электроде при прохождении 1 Кулона электричества, равны их электрохимическим эквивалентам.
Электролиз начинается при определенном напряжении между электродами, называемом потенциалом разложения. Для того чтобы электролиз проходил быстро, напряжение в цепи поддерживают выше потенциала разложения. Если раствор содержит несколько компонентов, имеющих различные потенциалы разложения, можно выделять их из смеси в определенной последовательности, регулируя напряжение. При увеличении напряжения сначала выделяются на катоде металлы, имеющие меньший потенциал разложения. Например, из раствора ионов Pb+2 и Cd+2 (с единичными активностями) сначала будут восстанавливаться на катоде ионы свинца (E0Pb=-0126 В, Е0Св=-0,402 В). Если потенциал катода сделать равным -0,35 В, то будут восстанавливаться только ионы свинца, а ионы кадмия останутся в растворе.
При прохождении тока через раствор на электродах накапливаются продукты восстановления и окисления, которые образуют как бы новый гальванический элемент, ЭДС которого направлена против внешнего источника. Это явление называется поляризацией электродов. Различают химическую и концентрационную поляризацию, Химическая вызвана образованием на электродах продуктов электролиза, а концентрационная возникает за счет изменения концентрации ионов вблизи электродов по сравнению с объемом раствора, то-есть возникает концентрационный гальванический элемент, ЭДС которого направлена против напряжения внешнего источника тока. Она зависит от плотности тока и больше в случае небольших электродов. Количественной мерой поляризации является разность равновесной ЭДС и ЭДС при прохождении тока, называемая перенапряжением.
Электролиз - химическая реакция окисления или восстановления на электроде под действием электрического тока, проводится либо при постоянной силе тока, либо при постоянном потенциале. Для измерения количества прошедшего через ячейку заряда применяются кулонометры или электронные интеграторы. В кулонометре протекает известная реакция с 100%-ным выходом по току. Измерение массы образовавшегося в кулонометре вещества позволяет рассчитать прошедший заряд.
Кулонометрия - высокочувствительный и точный метод анализа, позволяющий определить до 10-9 г вещества. Однако, необходимо правильно подобрать напряжение (потенциал) электролиза, для того чтобы исключить протекание побочных реакций. При прохождении тока изменяется потенциал электрода по сравнению с равновесным (определенным уравнением Нернста), это явление называется поляризацией электрода. Оно связано с тем, что прохождение электрического тока делает процесс неравновесным (необратимым). Рассмотрим две стадии реакции окисления-восстановления. Если медленной (лимитирующей) стадией является массоперенос (обеднение граничного слоя раствора веществом, расходующимся при электролизе из-за медленной его диффузии), то возникает концентрационная поляризация. Если лимитирующая стадия - перенос электрона, то возникает кинетическая поляризация, или перенапряжение. В последнем случае необходимо приложить дополнительную разность потенциалов к электродам для проведения электролиза.