Лабораторна робота № 9 Визначення міді внутрішнім електролізом.

Електроліз може бути проведений без використання зовнішньої ЕРС, тобто за допомогою внутрішнього електролізу. Для цього необхідно, щоб досліджуваний розчин разом із зануреними в нього електродами утворював гальванічний елемент, який дає власний струм, за рахунок якого і буде проходити електрохімічне виділення металу на катоді.

У якості катода використовується платинова сітка, анода – алюмінієва пластинка. Електроди замкнуті накоротко за допомогою клеми (рис. 5.2). Анод ретельно зачищають наждачним папером перед кожним дослідом і уважно слідкують за достатнім контактом між електродами.

Вказана пара електродів занурюється у досліджуваний розчин CuSO₄, до якого також додається сірчана кислота для збільшення електропровідності.

У гальванічному елементі перебігають наступні процеси:

Анод (–): Al⁰ → Al³⁺ + 3e^–;

Катод (+): Cu²⁺ + 2e^– → Cu⁰.

Сумарна реакція:

3Cu²⁺ + 2Al⁰ → 3Cu⁰ + 2Al³⁺.

Замість алюмінію в якості аноду можна використовувати цинк, залізо, свинець та інші метали, які мають більш негативний окислювальний потенціал, ніж досліджуваний метал (Cu).

Реактиви та посуд

1. Електроплитка.

2. Платиновий катод та алюмінієвий анод.

3. З'єднувальна клема.

4. Досліджуваний розчин CuSO₄.

5. Розчин Н₂SO₄ (1:1).

6. Спирт етиловий.

7. Склянки хімічні на 300 мл, 2 шт.

8. Циліндри мірні на 10 и 200 мл.

9. Промивалка з дистильованою водою.

Методика проведення роботи

Досліджуваний розчин заливають у склянку, підкислюють 4 мл сірчаної кислоти (1:1), доводять водою до 100 мл, нагрівають до 70…80⁰С. У розчин занурюють з'єднану клемою пару електродів (анод треба попередньо зачистити, а катод – зважити) і доливають таку кількість води, щоб катод був покритий розчином на 0,5…1,0 см нижче верхнього краю сітки. Зібрану установку встановлюють на електроплитку і підтримують температуру розчину 70…80⁰С.

Електроліз проводять 40 хвилин. Після цього перевіряють повноту осадження. Для цього в склянку добавляють дистильовану воду в такій кількості, щоб рівень води піднявся на 0,5 см, і продовжують електроліз протягом 5 хвилин. Якщо на свіжезануреній поверхні електроду не з'явиться золотаво-рожевий осад, електроліз закінчено.

Електроди виймають, ретельно промивають водою, роз'єднують, катод промивають етиловим спиртом, висушують його при 70…80⁰С у сушильній шафі протягом 3 хвилин, охолоджують в ексикаторі і зважують. Вміст міді у розчині визначають за різницею мас катода після і до реакції.

6 Вольтамперометричний метод аналізу

6.1. Сутність вольтамперометричного методу

Вольтамперометрія базується на отриманні та аналізі поляризаційних або вольтамперних кривих, які реєструють при електролізі речовини в електрохімічних комірках особливої конструкції.

Вольтамперна крива – це крива залежності сили струму від напруги.

Засновником вольтамперометрії став Гейровський, який в 1922 р. розробив полярографічний метод аналізу. За розробку цього методу Гейровському в 1959 р. була присуджена Нобелівська премія. Гейровський проводив електроліз на ртутному капаючому електроді, і цей вид вольтамперометрії почали називати полярографією.

Принципова схема установки для полярографічного аналізу показана на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Принципова схема установки для полярографічного аналізу: 1 – електролітична комірка, 2 – ртутно-крапельний електрод; 3 – схема двоелектродного полярографа; 4 – аналізований розчин; 5 – отвір для введення та виведення азоту; 6 – резервуар із ртуттю; 7 – електрод порівняння; 8 – пробка з агар-агару i діафрагма; 9 – капіляр; 10 – гумова трубка; 11 – потенціометр або вольтметр; 12 – джерело постійного струму; 13 – дільник напруги з рухливим движком

Діаметр краплі ртуті капаючого ртутного електроду в момент відриву становить ~0,1 мм, швидкість витікання – 1 крапля за секунду. Крапля як правило є катодом. В якості аноду виступає донна ртуть або будь-який допоміжний електрод з великою поверхнею.

При проходженні постійного струму через електролітичну комірку:

E = (E_a–E_к)+iR.

Через те, що аналізований розчин крім досліджуваної солі завжди містить індиферентний електроліт великої концентрації, R=l кОм, а струми не перевищують 10^–5 А, то спадом напруги іR в комірці можна знехтувати.