Hóa phân tích điện hóa

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ Bộ môn Hóa Phân Tích – Kiểm Nghiệm Khoa Dược – Đại học Y Dược TPHCM PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ Phân tích điện hóa phương pháp phân tích dựa dòng chuyển động phần tử mang điện tích (electron, ion âm, ion dương) dung dịch hay phản ứng hóa học Sự biến đổi đại lượng E, I R phản ứng hoá học tuân theo nguyên tắc định luật Ohm: E = i.R  Định lượng chất tham gia hình thành phản ứng qua việc đo lường đại lượng (E, I R) trình phản ứng PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ Đặc điểm chung phương pháp dụng cụ phân tích điện hóa gồm có: - điện cực nhúng dung dịch phân tích, - dụng cụ đo điện hay cường độ dòng, - máy vẽ đồ thị • • • • Phương pháp đo độ dẫn điện Phương pháp phân tích đo điện Phương pháp phân tích volt-ampe Phương pháp điện phân đo điện lượng PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN THẾ 1/ Thế điện cực: 1.1 Phản ứng oxy hóa khử Ox1 + ne  Kh1 Kh2  Ox2 + ne Ox1 + Kh2  Ox2 + Kh1 Phản ứng có di chuyển điện tử từ thành phần sang thành phần phản ứng Điện cực: (Half cell – bán pin) kim loại nhúng vào dung dịch điện ly thể bán phản ứng oxy hóa khử 1/ Thế điện cực: 1.2 Pin điện (tế bào điện hóa) = Điện cực + cầu muối - Anod điện cực mà xảy phản ứng oxy hóa (hay phản ứng nhường điện tử) - Cathod điện cực mà xảy phản ứng khử (hay phản ứng nhận điện tử) Zn0  Zn+2 + e- (anod) Cu+2 + 2e-  Cu0 (cathod) Zno + Cu+2  Zn+2 + Cuo Cầu muối: ống thủy tinh chứa dung dòch muối dẫn điện (KCl, NH4Cl) dạng gel 1/ Thế điện cực: 1.2 Pin điện (tế bào điện hóa) = Điện cực + cầu muối Zn0  Zn+2 + e- (anod) Cu+2 + 2e-  Cu0 (cathod) 1/ Thế điện cực: 1.1 Phản ứng oxy hóa khử Zn0  Zn+2 + e- (anod) Cu+2 + 2e-  Cu0 (cathod) Zno + Cu+2  Zn+2 + Cuo 1.2 Pin điện (tế bào điện hóa): Các giai đọan phản ứng điện hóa: Cu2+ SO42- Cu CuSO4 1.2 Pin điện (tế bào điện hóa):  Pin GALVANIC: tạo điện năng, tự hoạt động, Anod: - (Zn) cathod:+(Cu)  Pin ĐIỆN LY: cần cung cấp lượng điện từ bên ngoài, Anod + (Cu); cathod: - (Zn) Cathod Zn Anod Cu Cu+2 Zn+2 Zn+2 + Cu  Zn + Cu+2 Pin GALVANIC Pin ĐIỆN LY Thế tiếp xúc lỏng tạo nên chuyển động cuả ion khác có vận tốc khác Tại thời điểm xác đònh mật độ ion môi trường khác tạo nên hiệu vùng ion Linh độ ion: vận tốc (m/s) cuối mà ion đạt tới điện trường volt/m (m/s)/(V/m)=m2/s.V Cầu muối: KCl, NH4NO3  Ej Epin = Ec – Ej (bỏ qua) THẾ TIẾP XÚC  Phương pháp đo trực tiếp dựa nguyên tắc: Epin tỷ lệ với nồng độ chất khảo sát E ño = Epin = Ec – Ea + Ej 0,0591 Ec tính theo biểu thức: E  L  lg a x n Ea = số E ño = Epin = L + (0,0591 / n).log [ax] – Ea + Ej Đặt Q = L + Ej – Ea Epin = E = Q + (0,0591 / n) log [ax] QE pX   log a x  0,0591 / n Sơ đồ khối cấu tạo máy chuẩn độ A: Burette bơm dd chuẩn độ (Dosing unit), B: Cốc đo mẫu nhúng cặp điện cực C: máy khuấy D: module điều khiển Trong phép đo trực tiếp có điện cực so sánh điện cực thị - Điện cực so sánh thường dùng điện cực Calomel hay AgCl ( anod) - Điện cực thị (cathod) phải tuỳ theo chất khảo sát  Chuẩn độ acid – base: ĐC chuẩn ║ H+  Chuẩn độ cation: ĐC chuẩn ║ M+  Chuẩn độ anion: ĐC chuẩn ║ A-    Thủy tinh Mloại hay ISE Mloại hay ISE  Chuẩn độ oxy hóa – khử: ĐC chuẩn ║ chất phân tích  Pt PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN THẾ Xác đònh nồng độ • Phương pháp lập đường chuẩn: Xây dựng đường chuẩn với –7 nồng độ dung dòch chuẩn Từ đường đồ thò xác đònh nồng độ dung dòch cần đo dựa giá trò điện đo • Phương pháp so sánh: dung dòch chuẩn dung dòch cần xác đònh nồng độ (Cc Cx) có nồng độ gần tốt Cx Ex Cc E x   Cx  C c Ec Ec PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN THẾ Xác đònh nồng độ E Phương pháp thêm E2 CsVs Cx  (Vx  Vs).10  R  Vx E1 ( E2  E1 )n R 0,0591 EX m(x) x S1 x + S1 Cs Cx Vx Vs Cx Vx x + S2 m Ví dụ khối lượng/nồng độ chất phân tích PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN THẾ Đo pH Sử dụng cặp điện cực calomen – thủy tinh: - Đo pH dung dòch nước hoà tan chất kể chất oxy hoá mạnh, chất khử mạnh, chất khí, protein, - Đo pH dung dòch nước có độ nhớt cao - Đã chế tạo vi điện cực đo pH giọt dòch sinh học - Máy phải chuẩn hoá dung dòch đệm pH chuẩn Người ta thường dùng hai dung dòch đệm pH chuẩn có pH gần với pH dung dòch khảo sát để chuẩn máy (4 và 7) PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN THẾ Đo pH  Nguyên tắc phương pháp: đo so saùnh Eu  L  0,0591 log[ H  ]  L  0,0591 pH u L  Eu pH u  ; 0,0591 L  Es pH s  0,0591 E s  Eu pH u  pHs  0,0591 Es  Eu pH u  pHs  0,0591 CHUẨÅN ĐỘ ĐIỆN THÊ • Phương pháp chuẩn độ mà điểm kết thúc xác đònh thay đổi đột ngột điện dung dòch chuẩn độ • Nguyên tắc: tạo pin Galvanic với điện cực thò tùy thuộc chất cần đònh lượng • Áp dụng cho phản ứng chuẩn độ: oxy hóa khử, trung hòa (trong nước môi trường khan), tạo phức kết tủa • Chuẩn độ đo không dòng (i = 0) chuẩn độ đo có dòng không đổi (i  có giá trò không đổi) (Chuẩn độ volt-ampe) • Ưu điểm phương pháp: - p dụng với dung dòch có màu, đục trường hợp chất thò thích hợp - Có độ nhạy cao, phân tích mẫu C < 10-5 M - Có thể chuẩn độ riêng phần hỗn hợp nhiều thành phần - Tránh sai số chủ quan tự động hóa • Tiêu chuẩn phản ứng chuẩn độ: – Tốc độ phản ứng đủ lớn, phản ứng phụ – phản ứng xảy theo chiều – Có điện cực thò thích hợp (có phản ứng điện hoá thành phần với điện cực) CÁCH XÁC ĐỊNH BƯỚC NHẢY THẾ • Phương pháp đồ thò: – Xác đònh điểm uốn đường chuẩn độ – Xác đònh điểm cực đại đường đạo hàm bậc Cách lựa chọn điện cực phản ứng chuẩn độ Nguyên tắc: - Điện cực đối chứng: ổn đònh - Điện cực thò: tùy theo dung dòch phân tích Chuẩn độ Đ.cực đối chứng Đ.cực thò Acid-base/nước Calomel (Ag/AgCl) Thủy tinh Acid-base/khan Calomel (Ag/AgCl) Thủy tinh* Oxy hoá – khử Calomel (Ag/AgCl) Platin (Pt) Tạo phức Calomel (Ag/AgCl) Platin (Pt) Đo bạc (kết tủa) SulfatHg (Ag/AgCl) Ag CHUẨN ĐỘ KẾT TỦA • Điện cực: Ag/AgCl Ag (hay ISE Ag+, Cl-) • Phản ứng chuẩn độ: AgNO3 + NaCl → AgCl  + NaNO3 Phản ứng điện hoá: Anod: Ag(r) + Cl- → AgCl  + e- Cathod: Ag+ + Cl- → AgCl  Ag+ + e- → Ag (thay đổi điện cực) CHUẨÅN ĐỘ THẾ Hàng trăm chun luận định lượng chuẩn độ BP 2007 (chủ yếu nguyên liệu): • Aciclovir (base, trung hòa m/t khan) • Al(OH)3 (trung hòa) • Aspirin (trung hòa) • CaCl2, Ca glucoheptonat, ca lactat … • Cetirizine HCl • Chonchroitin Na sulfat • Econazol (base, trung hòa m/t khan) • Hydrochlorothiazide • Ibuprofene • … ...PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ Phân tích điện hóa phương pháp phân tích dựa dòng chuyển động phần tử mang điện tích (electron, ion âm, ion dương) dung dịch hay phản ứng hóa học... pháp đo độ dẫn điện Phương pháp phân tích đo điện Phương pháp phân tích volt-ampe Phương pháp điện phân đo điện lượng PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN THẾ 1/ Thế điện cực: 1.1 Phản ứng oxy hóa khử Ox1... lượng (E, I R) trình phản ứng PHÂN TÍCH ĐIỆN HOÁ Đặc điểm chung phương pháp dụng cụ phân tích điện hóa gồm có: - điện cực nhúng dung dịch phân tích, - dụng cụ đo điện hay cường độ dòng, - máy