Điện cực so sánh trong quá trình phân tích

CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC SO SÁNH Giới thiệu GIỚI THIỆU -Khái niệm -Yêu cầu ĐIỆN CỰC HYDRO TIÊU CHUẨN Điện cực hydro tiêu chuẩn 2.1 Cấu tạo 2.2 Phương trình Nerst 2.3 Ứng dụng 2.4 Ưu-Nhược điểm ĐIỆN CỰC BẠC CLORID Điện cực bạc clorid 3.1 Cấu tạo 3.2 Phương trình Nerst 3.3 Ứng dụng 3.4 Ưu-Nhược điểm ĐIỆN CỰC CALOMEL Điện cực calomel 4.1 Cấu tạo 4.2 Phương trình Nerst 4.3 Ứng dụng 4.4 Ưu-Nhược điểm GIỚI THIỆU Khái niệm Điện cực so sánh điện cực không đổi, không phụ thuộc vào thành phần dung dịch đo xác định theo điện cực tiêu chuẩn Các yêu cầu Phản ứng định phải hoàn toàn thuận 1 nghịch Điện cực phải bị phân cực, nghĩa 2 Phải lập lại cao ổn định bảo quản lâu làm việc điều kiện khác 3 phải bị thay đổi có dòng điện chạy qua ĐIỆN CỰC HYDRO TIÊU CHUẨN 2.1 Cấu tạo Cấu tạo điện cực hiđro chuẩn:  Một platin (Pt) đặt dung dịch axit có nồng độ ion H  + 1M (pH = 0) Bề mặt điện cực hấp thụ khí hydro, thổi liên tục vào dung dịch áp suất atm Điện cực bạch kim sử dụng loại điện cực titan được mạ lớp bạch kim rất xốp (bạch kim đen)  Diện tích bề mặt điện cực tăng lên  Cho thoát hydro nhỏ  Mật độ dòng trao đổi nhỏ  Cho phép chuyển điện tử ion hydro lỏng khí hydro, tạo điều kiện cân thực Điều kiện tiêu chuẩn Đối với điện Đối với điện cực Đối với điện cực cực chuẩn hydro tiêu chuẩn hydro tiêu chuẩn Nồng độ 298K cho nhiệt độ Áp suất khí hydro o (25 C) (101kPa) H + (aq) mol dm -3 2.2 Phương trình Nernst điện cực hydro Bán phản ứng khử điện cực hydro: + 2H (aq) + 2e → H2(g) Phương trình Nernst được viết trường hợp này: Trong đó:    Nếu áp suất khí 1: o E = E 2H+/H2 + = -0,0592pH  o Nếu hoạt độ 1: E = E 2H+/H2 = • + + + aH+ là hoạt độ của ion hydro, aH =fH  CH  /C • pH2 là áp suất khí hydro ( Pa) • R  là hằng số khí lý tưởng (8,314 J mol  • o T  nhiệt đô kelvins (Kelvin =   C + 273) • F  là hằng số Faraday (điện tích phân tử hydro phóng điện), −1 9,64.10  C mol -1  K  -1 ) 2.3 Ứng dụng xác định điện cực Điện cực chuẩn Dùng cách so sánh Điện cực khảo sát Điện cực hydro chọn làm điện cực chuẩn chấp nhận không o E 2H+/H2=0,00V Xét ví dụ: Xác định điện cực chuẩn cặp Zn 2+ /Zn 2.4 Ưu-Nhược điểm Ưu điểm ◈ Dùng để xác định điện cực tiêu Nhược điểm ◈ Dễ ngộ độc làm sai lệch thang đo Ngày chuẩn điện cực khác có giá người ta thay điện trị nhiệt độ cực calomel ◈ Không thuận tiện (do đòi hỏi yêu cầu chặt chẽ) ◈ Nhạy cảm với chất oxy hóa- khử ĐIỆN CỰC BẠC CLORID 3.1 Cấu tạo Cấu tạo điện cực bạc clorid: Một dây Ag tinh khiết, phủ muối AgCl , nhúng dung dịch KCl  Dây Ag phủ lớp màng mỏng AgCl tạo thành cách mạ điện nhúng bạc AgCl đun chảy  Dung dịch KCl có nồng độ bão hòa , sử dụng với nồng độ 1M Một số sử dụng trực tiếp nước biển  Bên bọc ống thủy tinh có lỗ bổ sung dung dịch lỗ xốp 3.2 Phương trình Nernst điện cực bạc clorid Ký hiệu điện cực: Ag, AgCl/KCl (a=1) AgCl (r)+ 1e ↔ Ag (r) + Cl Phản ứng xảy điện cực: Phương trình Nernst cho trình 25 C: E Ag+/Ag =E =E Ag+/Ag + 0,0592.lga Ag+ + 0,0592.lg(T /a ) Ag+/Ag AgCl Cl0 = E + 0,0592.lgT – 0,0592.lga Ag+/Ag AgCl Cl0 Hai số hạng đầu không đổi nên điện cực bạc clorid phụ thuộc vào hoạt độ Cl Thay giá trị E Ag+/Ag = 0,7996 -10 TAg/Cl=1,8.10 , ta có: o EAg+/Ag = E Ag+/AgCl – 0,0592.lgaCl=0,222 – 0,0592.lgaClThường dùng dung dịch KCl bão hòa KCl 3,5M 3.2 Phương trình Nernst điện cực bạc clorid 3.3 Ứng dụng xác định điện cực Một điện cực bạc clorid loại điện cực tham chiếu, thường sử dụng phép đo điện hóa Vì lý môi trường mà thay rộng rãi điện cực calomel bão hòa  Thường điện cực tham chiếu nội phép đo pH thường sử dụng tài liệu tham khảo phép đo oxi hóa  Một ví dụ khác, điện cực bạc clorua điện cực tham chiếu thường sử dụng để thử nghiệm hệ thống điều khiển bảo vệ chống ăn mòn catốt môi trường nước biển Ứng dụng đo thang pH 3.4 Ưu-Nhược điểm Nhược điểm Ưu điểm • • • • • • Bền theo thời gian Dễ chế tạo Để điện cực làm việc phải thêm dung dịch đo ion Cl- Tính lặp lại cao làm thay đổi hệ nghiên Tính trơ với thành phần cứu dung dịch nghiên cứu • Có giá thành cao Loại bỏ hoàn toàn khuếch tán • Rất cần thiết phép đo xác U N ĐIỆN CỰC CALOMEL 4.1 Cấu tạo Điện cực Calomen điện cực tham chiếu dựa phản ứng nguyên tố thủy ngân thủy ngân (I) clorua Gồm dây dẫn Pt, nhúng hỗn hợp nhão Hg Hg2Cl2, tất tiếp xúc với dung dịch KCl 4.2 Phương trình Nernst điện cực calomel   Ký hiệu điện cực calomel là: Pt, Hg / Hg2Cl2, KCl (xM) Phản ứng xảy điện cực:   Hg2Cl2 + 2e = 2Hg + Điện tính theo phương trình Nernst điện cực Calomel: Ecal = cal + ln Quy ước [Hg2Cl2] = [Hg] = Như điện điện cực phụ thuộc vào nồng độ dung dịch KCl Ecal = cal – ln[ 4.2 Phương trình Nernst điện cực calomel   Ở C người ta đo Ecal với dung dịch KCl nồng độ khác sau: ‣ KCl 0,1N cal = +0,334 V ‣ KCl 1,0N cal = +0,280 V ‣ KCl bão hòa cal = +0,242 V Thông thường người ta dùng dung dịch KCl bão hòa, điện cực calomel bão hòa dùng làm điện cực so sánh thay cho điện cực hydro hầu hết phép đo điện 4.2 Phương trình Nernst điện cực calomel Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến điện cực calomel   Để phép đo điện xác, ta tính điện điện cực Calomel bão hòa nhiệt độ khác theo phương trình thực nghiệm cal = 0,242 – 0,0076 (t – 25) V Với t nhiệt độ lúc đo tính theo thang 4.3 Ứng dụng xác định điện cực  Đo điện bề mặt điện cực  Đo pH phương pháp điện hóa 4.4 Ưu-Nhược điểm Ưu điểm  Làm việc ổn định  Dễ chế tạo Nhược điểm  Sử dụng thủy ngân, nên vỡ gây độc Thanks! Any questions? ... Faraday  (điện tích phân tử hydro phóng điện) , −1 9,64.10  C mol -1  K  -1 ) 2.3 Ứng dụng xác định điện cực Điện cực chuẩn Dùng cách so sánh Điện cực khảo sát Điện cực hydro chọn làm điện cực chuẩn... KCl bão hòa, điện cực calomel bão hòa dùng làm điện cực so sánh thay cho điện cực hydro hầu hết phép đo điện 4 4.2 Phương trình Nernst điện cực calomel Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến điện cực calomel... Phương trình Nernst điện cực bạc clorid 3.3 Ứng dụng xác định điện cực Một điện cực bạc clorid loại điện cực tham chiếu, thường sử dụng phép đo điện hóa Vì lý môi trường mà thay rộng rãi điện cực