Реферат: Классификация электродов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Классификация электродов

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 55 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Классификация электродов Электрод представляет собой систему, в простейшем случае состоящую из д вух фаз, из которых твердая обладает электронной, а другая - жидкая - ионно й проводимостью. Твердая фаза с электронной проводимостью считается пр оводником I рода, а жидкая фаза с ионной проводимостью - II рода. При соприкос новении этих двух проводников происходит образование двойного электри ческого слоя (ДЭС). Он может быть результатом обмена ионами между твердой и жидкой фазами, или результатом специфической адсорбции катионов или а нионов на поверхности твердой фазы при погружении ее в воду или раствор. При ионном механизме образования ДЭС, например в случае когда химический потенциал атомов на поверхности металла (твердой фазы) больше химического потенциала ионов в растворе, то атомы с поверхности м еталла будут переходить в раствор в виде катионов: Me « Mez+ + ze-. Освободившиеся электроны при этом заряжают поверхност ь твердой фазы отрицательно и за счет этого притягивают к поверхности по ложительно заряженные ионы раствора. В результате на границе раздела фа з образуются два противоположно заряженных слоя, являющихся как бы обкл адками своеобразного конденсатора. Для дальнейшего перехода заряженны х частиц из одной фазы в другую им необходимо совершить работу, равную ра зности потенциалов обкладок этого конденсатора. В случае, если химическ ий потенциал атомов на поверхности твердой фазы меньше химического пот енциала ионов в растворе, то катионы из раствора переходят на поверхност ь твердой фазы, заряжая ее положительно: Mez++ze- « Me. Как в первом, так и во втором случае указанные процессы протекаю т не бесконечно, а до установления динамического равновесия, которое мож но изобразить обратимым редоксипереходом типа Мe - « Мez+ или в общем случае Ох + « Redz+. Процессы, при которых отдача или присоединение электр онов происходит на электродах, называются электродными. Нернстом была получена формула, связывающая разность внутренних потен циалов ДЭС с активностями (концентрациями) частиц, участвующих в обратим ом редоксипереходе: , где j (Me) - потенциал заряже нного слоя твердой фазы; j (раствор) - потенциал прилегающего к тве рдой фазе слоя раствора; Dj 0 - константа, равная разности j (Me) - j (р-р), при (О х) = (Red) = 1 моль/л; R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/К моль); T - температура, К; F - число Фарадея (96 488 Кл/моль); Z - число электронов, участвующих в редоксипереходе; (Ох) и (Red) - активности оки сленной (Ох) и восстановленной (Red) форм вещества в редоксипереходе, моль/л. Установить внутренние потенциалы отдельных фаз j (Me) и j (р - р), к сож алению, экспериментально нельзя. Любая попытка подключить раствор с пом ощью провода к измерительному устройству, вызывает появление новой пов ерхности соприкосновения фаз металл-раствор, то есть возникновение нов ого электрода со своей разностью потенциалов, влияющей на измеряемую. Однако можно измерить разность j (Me) - j (р - р) с помощью гальваничес кого элемента. Гальваническим элементом называется система, составлен ная из двух разных электродов, обладающая способностью самопроизвольн о преобразовывать химическую энергию протекающей в нем окислительно-в осстановительной реакции в электрическую энергию. Электроды, из которы х составлен гальванический элемент, называются полуэлементами. Протек ающая в гальваническом элементе окислительно-восстановительная реакц ия пространственно разделена. Полуреакция окисления протекает на полу элементе, называемом анодом (отрицательно заряженном электроде), а полур еакция восстановления - на катоде. Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента алг ебраически складывается из разностей внутренних потенциалов составля ющих его электродов. Поэтому, если в качестве одного полуэлемента взять электрод с известной величиной разности внутренних потенциалов j (Me) - j (раствор), то по измеренной величине ЭДС можно вычислить искомую разность потенци алов исследуемого электрода. Для этой цели принято использовать стандартный (нормаль ный) водородный электрод (см. рис. 1). Он состоит из платиновой пластинки или проволоки, покрытой платиновой чернью (мелкодисперсной платиной), погру женной в раствор кислоты с =1моль/л, давление в одорода над которым 0,1 МПа (1 атм). Под каталитическим влиянием платиновой ч ерни в электроде осуществляется обратимый редоксипереход . Разнос ть внутренних потенциалов для водородного электрода в соответствии с ф ормулой Нернста равна: Рис . 1. Схема стандартного водородного электрода . ; так как [H+] = 1моль/л, а р(H2) = 1атм, то j (Me) - j (р - р) = Ионы, от концентрации которых непосредственно зависи т потенциал электрода, называют потенциалоопределяющими для данного э лектрода. По природе потенциалоопределяющих ионов различают электроды I рода, II ро да, редоксэлектроды и мембранные электроды. К электродам I рода относятся металлические, амальгамные и газовые. Для н их потенциалоопределяющими ионами являются катионы. Они обратимы отно сительно катионов. Металлические электроды состоят из металла, погруженно го в раствор, содержащий его ионы. Их можно представить в виде схемы: MeZ+/Me, на пример Ag+/Ag. Им отвечает обратимый редоксипереход: MeZ+ + « Me. Их электродный потенциал согласно формуле Нернста, с учетом того, что активность твердой фазы при данной температуре равна ед инице, можно записать так: . Амальгамные электроды состоят из амальгамы металла, н аходящейся в контакте с раствором, содержащим ионы этого металла: МеZ+/Ме (Hg); МеZ++ « Ме, например Сd2+/Сd(Hg); . Газовые электроды состоят из инертного металла (обычн о платины), контактирующего одновременно с газом и раствором, содержащим ионы этого газообразного вещества. Например, водородный электрод. Электроды I рода обычно используют в ЭМА в качестве индикаторных, т.е. элек тродов, чей потенциал зависит от концентрации определенных ионов. Эту за висимость называют электродной функцией. Электроды II рода состоят из металла, покрытого слоем его малорастворимо го соединения и погруженного в раствор растворимой соли, содержащей тот же анион, что и малорастворимое соединение. Для них потенциоопределяющи ми ионами являются анионы. Они обратимы относительно анионов. AZ-/MA,M; MA + « M + AZ-; так как (MA) = (M) = 1, то . Электроды II рода широко применяются в электрохимичес ких измерениях в качестве эталонных (электродов сравнения), так как их по тенциал устойчив во времени и хорошо воспроизводится, если концентраци ю аниона поддерживать постоянной. Наиболее употребительны в качестве э лектродов сравнения каломельный и хлорсеребряный электроды. Каломельный электрод состоит из ртути, покрытой пастой, содержащей кало мель (Hg2Cl2) и соприкасающейся с раствором KCl: Сl-/Hg2Cl2, Hg; Ѕ Hg2Cl2 + « Hg + Cl-; E(Cl-(Hg2Cl2, Hg)) = 0,2678 - 0,0257 ln (Cl-), при 298 К. Обычно употребляют каломельные электроды с содержан ием KCl 0,1М; 1М и насыщенный раствор. Хлорсеребряный электрод - серебряная пластинка, покрытая AgCl и погруженна я в раствор KCl: Cl-/AgCl, Ag AgCl + « Ag + Cl-; E(Cl-/AgCl, Ag) = 0,2224 - 0,0257 ln (Cl-) при 298 К. При использовании насыщенного раствора потенциал хл орсеребряного электрода при 298 К составляет 0,22 В. Окислительно-восстановительные (редокс-) электроды состоят из инертног о металла (например Pt), погруженного в раствор, содержащий как окисленную ( Ох), так и восстановленную (Red) формы вещества: Ох, Red|Pt; Ох + z « Red; . Различают простые (Sn4+; Sn2+) и сложные (MnО4; Mn2+) редокссистемы. Со ответственно для олова можно записать Sn4+; Sn2+| Pt; Sn4++ 2 « Sn2+; , а для марганца MnО4-; Mn2+| Pt; MnО4 - + 8H+ + 5 « Mn2+ + 4H2О; . В мембранных (ионоселективных) электродах, важнейшей со ставной частью является полупроницаемая мембрана. Это тонкая жидкая ил и твердая пленка с преимущественной проницаемостью только для ионов од ного сорта (например Na в присутс твии ионов других щелочных металлов). Механизм полупроницаемости мембр ан может быть различен. В одних случаях мембрана имеет поры определенной величины, через которые ионы больших размеров не переходят, в других слу чаях она сделана из материала, который растворяет одно из присутствующи х в растворе веществ и таким образом обеспечивает прохождение его через мембрану. Часто материалом мембраны служит органический или неорганич еский ионит, матрица которого содержит ионогенные группы. Последние мог ут обменивать входящие в их состав ионы на другие ионы и таким образом об еспечивать прохождение последних через мембрану. Пусть, например, ионообменная мембрана разделяет внут ренний стандартный раствор №2 иона А+ с концентрацией С2 и внешний анализи руемый раствор №1 этого же иона с концентрацией C1. В результате ионного об мена иона А+ из внутреннего и внешнего растворов будут протекать в фазу м ембраны. Разность концентраций ионов А+ в растворе и фазе мембраны приве дет к возникновению на обеих поверхностях мембраны граничных потенциа лов Е1 и Е2. Если во внешний и внутренний растворы поместить одинаковые электроды с равнения, то можно измерить разность потенциалов Е1-Е2, равную потенциалу мембраны ЕМ: . Так как активность ионов А+ во внутреннем стандартном растворе постоянна, то . Основная проблема, возникающая при использовании мембр анных электродов в качестве индикаторных, их избирательность (селектив ность). В идеальном случае электродная функция должна выражать зависимо сть только от определяемого вида ионов АZ+. Однако подобрать мембрану, чер ез которую проходили только эти ионы, практически невозможно. Как правил о, через мембрану проходят и другие ионы, влияющие на ее потенциал. Селект ивность мембранного электрода принято оценивать коэффициентом селект ивности КА, В, учитывающего вклад посторонних ионов в величину электродного потенциала. Чем меньше К, тем меньше влия ние посторонних ионов на мембранный потенциал, тем больше селективност ь мембранного электрода. С учетом коэффициента селективности величину мембранного потенциала рассчитывают по формуле Никольского: . В качестве индикаторных используют только мембранны е электроды с К<1, такие электроды называют ионоселективными. , где КА-В - константа равновесия реакции обмена, в результа те которой посторонние ионы проникают в фазу мембраны: AМZ+ + « + Aр-рZ+; l ( ) и l (AZ+) - подвижности и AZ+ ионов в фазе мембраны. Основными характеристиками ионоселективного электр ода являются: интервал выполнения электродной функции, селективность и время отклика. Интервал выполнения электродной функции относительно определяемого и она А+ характеризуется протяженностью линейного участка зависимости п отенциала электрода от логарифма концентрации (активности) иона А. Если зависимость имеет угловой коэффициент при 25°С, близ кий к , то электрод вы полняет нернстовскую функцию в данном интервале. Для лучших электродов нарушение нернстовской функции наблюдается только при СА < 10-7 моль/л. Точк а перегиба на графике Е= f( (A)) характеризует предел обнаружения А+ с помощью данного электрода (рис.2.). Селективность электрода относительно определяемого иона А в присутствии постороннего иона В характеризуется величиной КА, В. Если КА, В<1, то электрод селективен относительно иона А, а если КА, В >1, то от носительно иона В. Для определения КА, В измеряют ЕМ в растворах с постоян ным содержанием В и уменьшаемым А. При каком-то минимальном значении ра(А) линейный характер зависимости Е = f(ра(A)) нарушается (рис. 3.). Это означает, что потенциал электрода перестает зависеть от а(А), т.е. теряет электродную фу нкцию от А и не отличает ио нов А от В. В точке пересечения линейных участк ов ЕА= ЕВ и при ZA = ZB: а(A) /а(B) = KA,B. Чем меньше КА, В, тем выше селективность электрода относительно иона А. Рис . 2.. Определение интервала выполнения электродной функции по графику зависимости Е = f( ра (A)). Рис . 3. Определение селективности эле ктрода относительно вещества А по зависимости Е = f( ра (A)). Время отклика ионоселективного электрода характеризует время достиже ния постоянного потенциала электрода. Чем меньше время отклика, тем лучш е электрод. Оно может колебаться от секунд до минут. Это зависит от природ ы мембраны и методики проведения измерений (переносят ли электрод из раз бавленного раствора в концентрированный или наоборот). Для большинства электродов потенциал в течение 1 мин. достигает 90% конечного значения. Решением ИЮПАК условно принято считать величину = 0,00 В. Очевидно, что в этом случае измеренная величина ЭДС г альванического элемента, в состав которого входит водородный электрод, равна разности внутренних потенциалов второго электрода. Эту ЭДС приня то называть электродным потенциалом или редоксипотенциалом и обознача ть буквой Е. Переход от внутренних потенциалов к редоксипотенциалам не м еняет характера формулы Нернста: . Для большинства электродов величина электродного по тенциала при единичных активностях окисленной и восстановленной форм ( Е0) измерена и приведена в справочниках. При нормальных условиях и переходе от натуральных к десятичным логариф мам предлогарифмический множитель становится равным 0,0591, и формула приоб ретает вид .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Ночная бабочка Элеонора, чтобы хоть как-то привлечь клиентов, тоже билась головой о плафон уличного фонаря.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Классификация электродов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru