Phương pháp von ampe hòa tan

Pin điện hóa là gì?Khái niệm : Pin điện hóa là một hệ gồm 2 điện cực có sự tiếp xúc giữa các dung dịch chất điện li và giữa chúng được nối với nhau bằng dây dẫn electron, một cầu muối...

Trang 1

Chào mừng cô và các bạn đang đến với bài thuyết trình của nhóm

Trang 3

Chủ Đề: Các Phương Pháp Von-Ampe Hòa Tan Anot

Trang 4

Phương Pháp Von-Ampe Hòa Tan Anot

Ứng dụng.

Biểu thức định lượng.

Sơ đồ thiết bị.

Nguyên tắc đo của phương pháp von-ampe hòa tan.

Sự khác biệt giữa pin điện hóa và bình điện phân.

Ví dụ.

Nội

Dung

Trang 6

1 Pin điện hóa là gì?

Khái niệm : Pin điện hóa là một hệ gồm 2 điện cực có sự tiếp xúc giữa các dung dịch chất điện

li và giữa chúng được nối với nhau bằng dây dẫn electron, một cầu muối

Trang 7

Ví Dụ: Pin Daniel – Jacobi:

(-)Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu(+)

(-) Anot: Zn - 2e  Zn2+ ( QT oxi hóa)

(+) Catot: Cu2+ + 2e  Cu ( QT khử)

Phản ứng chung: Zn + Cu2+  Zn2+ + Cu

Trang 8

1 Bình điện phân là gì?

Khái niệm: Sự điện phân là quá trình oxi hóa, quá trình khử xảy ra

tại bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua dung

dịch chất điện li hay chất điện li ở trạng thái nóng chảy

Tại catot ( cực âm) xảy ra quá trình khử cation

Trang 9

dd muối CuSO4 Cu

Hiện tượng này gọi là hiện tượng dương cực tan

Các hiện tượng diễn ra ở điện cực Hiện tượng dương cực tan :

Cu2++2e- Cu: bám vào

Trang 10

Điều kiện xảy ra hiện tượng

dương cực tan

Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi kim loại dùng làm anôt có trong gốc muối của dung dịch điện phân (anot tan dần vào trong dung

dịch (cực dương tan), còn catot có kim loại đó bám vào).

Ví dụ: Cu/CuSO4

Trang 11

Vậy cả pin và bình điện phân đều xảy ra 2 quá trình khử và oxi hóa, vậy khi nào thì pin trở thành bình điện hóa?

Áp thế

Xét Pin: (-)Zn|ZnSO4||AgNO3|Ag(+)

Áp vào cực âm (-) < Zn2+/Zn

Áp vào cực dương (+) > Ag+/ Ag

Điều kiện để pin trở thành bình điện phân:

(+) - (-) > Ag+/ Ag - Zn2+/Zn

Trang 13

Nguyên tắc chung

Giai đoạn làm giàu: Chất phân tích được tập trung lên bề mặt điện cực (dưới dạng kim loại hoặc hợp chất khó tan)

Giai đoạn hoà tan:

Hoà tan chất phân tích khỏi bề mặt điện cực làm việc bằng cách quét thế theo một chiều xác định anot đồng thời ghi đường von-ampe hoà tan bằng một kĩ thuật điện hoá nào đó

2 Nguyên tắc chung.

13

Trang 14

3 Sơ đồ thiết bị:

Trang 15

Cách tiến hành đo von-ampe hòa tan anot

• Tiến hành điện phân dung dịch nghiên cứu để kết tủa đồng thời các chất phân tích và Hg lên bề mặt điện cực PC ở 1 thế (Eđp) trong thời gian s (t đp)

• Trong giai đoạn điện phân, điện cực quay với tốc

độ không đổi (ω) và lúc này, Hg kim loại bám trên bề mặt điện cực PC tạo ra điện cực MFE/PC

và đồng thời chất phân tích được làm giàu trên bề mặt điện cực

Trang 16

Kết thúc giai đoạn làm giàu, ngừng quay điện cực s (trest) và tiến hành quét thế biến thiên tuyến tính theo thời gian với tốc độ không đổi theo chiều anot

và đồng thời ghi tín hiệu hòa tan bằng kỹ thuật ampe sóng vuông với các thông số kỹ thuật thích hợp, thu được đường von-ampe hòa tan có dạng đỉnh

von-Cách tiến hành đo von-ampe hòa tan anot

Trang 17

• Kết thúc giai đoạn hòa tan, tiến hành làm sạch bề mặt điện cực bằng cách giữ thế trên điện cực ở mV (Eclean) trong thời gian s (tclean)

để hòa tan hoàn toàn Hg và các kim loại khác (có thể có) khỏi bề mặt điện cực.

• Cuối cùng, xác định thế đỉnh (Ep) và dòng đỉnh hòa tan (Ip) của chất phân tích từ đường von-ampe thu được Đường von-ampe hòa tan đối với mẫu trắng – mẫu được chuẩn bị từ nước cất, có thành phần tương tự như dung dịch nghiên cứu, nhưng không chứa chất phân tích– cũng được ghi tương tự như trên Tiến hành định lượng chất phân tích bằng phương pháp thêm chuẩn (3 – 4 lần thêm).

Cách tiến hành đo von-ampe hòa tan anot

Trang 18

2.1 Nguyên tắc của một số phương pháp von-ampe hòa tan

2.1.1 Phương pháp von-ampe hòa tan anot (ASV) – MeFE:

Nghỉ 10 ÷ 30 s

Thêm chuẩn Men+:

2 ÷ 3 lần 2 Hòa tan: bằng kỹ thuật DP hay SW; Xác định Ip và Ep quét thế anot ??? ÷ ??? mV và đo i

Đặt: EClr = ??? mV; tClr = ??? s; ω = ??? rpm

Chuẩn bị dung dịch phân tích: [Buffer] = ??? M (pH = ??? );

[Mem+]film = ??? ppm, Men+ và nước cất 2 lần vừa đủ 10 ml

1 Điện phân làm giàu: EDep = ??? mV; tDep = ??? s; ω = ??? rpm

(Nếu sử dụng HMDE hay SMDE thì [Mem+]film = 0)

: Vòng lặp :Vòng thêm

Hình 2.1 Sơ đồ phân tích bằng phương pháp ASV

Trang 19

Mem+: kim loại tạo màng; Men+: kim loại cần phân tích

a Thông số: EDep: âm hơn E1/2 của MeLx cần phân tích khoảng 0,2 V;

tDep: CMe(n+) ≈ ppm ⇒ 1 – 2 phút; CMe(n+) ≈ ppb ⇒ 3 – 5 phút;

ω: tăng quá trình chuyển chất đến WE (≈ 2000 vòng/phút).

b Phản ứng: WE đóng vai trò là catot

MeLy + me + MeLx + ne Meo / MeFE + (x + y)L

Trang 20

a Thông số: • Quét thế tuyến

tính theo chiều anot (-) ⇒ (+)

(EBegin = EDep < EEnd)

• EEnd: dương hơn so với E1/2 của kim loại tạo màng ( Mem+ ) – Bóc màng

Trang 21

Thông số: • EClr dương

hơn so với E1/2 của kim

loại tạo màng ( Mem+ )

Trang 22

2.2 1 Phương pháp von-ampe hòa tan anot (ASV) – MeFE:

Thêm chuẩn sao cho tín hiệu hòa tan của lần thêm đầu gấp 2 lần của mẫu

Nghỉ 10 ÷ 30 s

Thêm chuẩn Men+:

2 ÷ 3 lần 2 Hòa tan: bằng kỹ thuật DP hay SW; Xác định Ip và Ep quét thế anot ??? ÷ ??? mV và đo i

Đặt: EClr = ??? mV; tClr = ??? s; ω = ??? rpm

Trang 23

Hình 3.7 Các đường von-ampe hòa tan của PbII và CdII ; 1: nền đệm axetat 0,10 M

(pH = 4,5); 2, 3, 4, 5, 6: mỗi lần thêm 3 ppb PbII và CdII.

U (V)

0 1.00u 2.00u 3.00u 4.00u

Pb Cd

1 2 3 4

6

5 4 3 2 1

Trang 24

Cb: nồng độ của ion trong dung dich

t1: là thời gian điện phân

Trang 26

Về định tính

5 Ứng Dụng của Phương Pháp

Von- Ampe Hòa Tan

Là một trong những phương pháp đạt được độ nhạy cao

khi phân tích các kim loại nặng, trong đó có Cd, Pb và Cu

– một trong những kim loại có độc tính cao và thường có

mặt ở mức vết và siêu vết trong các đối tượng sinh hóa và

môi trường.

Về định lượng

Chẳng hạn như trong thực phẩm thường có các kim loại

nặng và độc như Pb trong sữa;Pb,Cu,Sn trong nước giải

khát Coca Cola,Zn,Cd,Cu trong gạo,bơ,Pb,Sn trong các loại

nước cam hộp,vì vậy phải kiểm soát hàm lượng của chúng

đảm bảo an toàn thực phẩm để tịnh lượng chúng, người ta

dùng phương pháp này để có độ chính xác cao.

Phương pháp Von-Ampe hòa tan dùng để định tính và định lượng những hợp chất có hàm lượng rất nhỏ.

Trang 27

6 Ví dụ: Quy trình phân tích đồng thời hàm lượng vết Cd, In, Pb trong mẫu nước bằng DP-ASV/Bi2O3-

CNTPE

Trang 28

TT Điều kiện ghi đo Kí hiệu Đơn vị Giá trị

1 Thế điện phân làm giàu Edep V -1,2

2 Thời gian điện phân làm

Trang 29

Hình 6.1 Sơ đồ phân tích bằng phương pháp ASV

Nghỉ 10 ÷ 30 s

Thêm chuẩn Cd2+ , In3+

, Pb2+ : 2 ÷ 3 lần 2 Hòa tan: bằng kỹ thuật DP ; ghi đường DP-ASD với v = quét thế anot -1,0V ÷ +0,3 V và đo i

0,015V/s,

Đặt: EClr = 0,3 V; tClr = 60 s; ω = 2000 vòng/phút

Chuẩn bị dung dịch phân tích: [Buffer] là acetat 0,1 M (pH = 4,5);

[Bi3+]film = ppm, Cd2+ , In3+ , Pb2+ và nước cất 2 lần vừa đủ 10 ml

1 Điện phân làm giàu: EDep = -1,2 V; tDep = 60 ÷ 120 s; ω = 2000 vòng/phút

Trang 30

Phổ đồ DP-ASV ghi đo; Nền và Cd, In, Pb

Trang 31

Đỉnh hòa tan của Cd, In, Pb khá lớn; sự tách các pic của 3 kim loại rõ ràng nên có thể định lượng đồng thời được Cd, In, Pb trong dung dịch bằng phương pháp ASV trên điện cực

Bi2O3-CNTPE sử dụng nền đệm axetat 0,1M (pH = 4,5)

Trang 32

Ảnh hưởng tốc độ quay điện cực đến IP của Cd2+

,In3+ ,Pb2+ bằng kỹ thuật DP - ASV

Trang 33

Ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực đến Ip:

– Xét tốc độ quay từ 1000 ÷ 3500 vòng/phút tại tốc độ quay điện cực 2000 vòng/phút, pic của cả 3 kim loại đều cao và cân đối nên ta chọn tốc đô quay điện cực là 2000

Trang 34

Ảnh hưởng thế điện phân và thời gian điện phân đến IP của Cd2+ ,In3+ ,Pb2+ bằng kỹ thuật DP -

ASV

Trang 35

 Ảnh hưởng của thế điện phân đến Ip.

– Ở tại thế điện phân -1,2 V, pic của Cd, In

và Pb đều cao và cân đối nên chúng ta chọn EDep = -1,2 V Ip ở thời điểm đó là:

Ip (Cd2+)= 1,45

Ip (In3+)= 0,7

Ip (Pb2+)= 1,

•

Trang 36

Ảnh hưởng của thời gian điện phân làm giàu (tdep)

Thời gian điện phân thay đổi từ 30s đến 250s Kết quả cho thấy khi tăng tdep thì Ip của cả 3 ion đều tăng Tại thời gian điện phân từ 60s đến 120 s, IP tương đối cao

và cân đối, sự tách biệt 3 pic rõ ràng, khi tiến hành đo lặp lại 5 lần, phép đo có độ lặp lại tốt, vì vậy chúng ta lựa chọn tdep = 60s đến 120s là thích hợp tùy thuộc

nồng độ chất phân tích Ip tại khoảng đó là:

Ip (Cd2+)= 0,5 ÷ 2

Ip (In3+)= 0,5 ÷

Ip (Pb2+)= 0,5 ÷ 2,1

•

Trang 38

 Ảnh hưởng của biên độ xung (∆E)

 Biên độ xung thay đổi, tăng dần từ 0,01V đến 0,06V Ở biên độ xung 0,03 V, IP của cả 3 ion đều tương đối cao, pic cân đối, đỉnh pic nhọn, đường nền thấp, 3 pic tách rõ ràng Vì vậy, chúng tôi chọn biên độ xung thích hợp là 0,03

Trang 39

 Ảnh hưởng của tốc độ quét thế (v)

Thay đổi tốc độ quét thế từ 0,01 V/s đến 0,06 V/s Kết quả nghiên cứu cho thấy, Ip của In tăng dần, Ip của Cd, Pb thay đổi không có quy luật Khi tốc độ quét thế càng nhanh,

đường hòa tan càng trơn nhưng khả năng tách 2 ion Pb và

In càng giảm, pic của Pb và In càng không cân đối Tại tốc

độ quét thế 0,015V/s, pic của cả 3 ion có hình dạng cân đối, đỉnh pic cao, sự tách biệt 3 pic rõ ràng nên chúng tôi chọn tốc độ quét thế thích hợp là 0,015V/s Ip tại thời

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	2,76 MB