 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Потенциометрическое титрование 12
Сторонние силы Рассмотрим два примера. 1. Шарик массой m закреплен в некоторой точке А над столом (рис. 1, а). 2. Шарик с зарядом q1 (и малой массой) закреплен в некоторой точке А на небольшом расстоянии от второго закрепленного заряда q2 (рис. 1, б). § а
§ б Рис. 1 Что произойдет с шариками, если их освободить? 1. Шарик массой m начнет падать, и если его не ловить, упадет на стол. Шарик заставляет двигаться сила тяжести. В этом случае говорят, что сила тяжести (или гравитационное поле) совершает работу. 2. Шарик с зарядом q1 начнет двигаться к заряду q2, и если его не ловить, столкнется с ним. Шарик заставляет двигаться сила притяжения ко второму шарику (кулоновская сила). В этом случае говорят, что кулоновская сила (или электрическое поле) совершает работу. А можно ли вернуть шарики в точку А? Можно, но для этого нужно приложить дополнительную силу. В первом примере мы можем бросить шарик вверх. Мы затратим собственную энергию, чтобы заставить шарик двигаться в нужном направлении. Второй пример рассмотрим более подробно. Шарик можно заставить двигаться влево еще одним зарядом q3, большим по значению, чем заряд q2. Но это будет так же кулоновская сила. Можно так же применить механическую силу, можно сообщить шарику дополнительную энергию (например, световую, химическую и т.д.), чтобы он смог преодолеть притяжения заряда q2. Силы, действующие на заряд, за исключением кулоновских, называются сторонними. Внутри любого источника тока заряды движутся под действием сторонних сил. Во всех случаях, если сила заставляет тело двигаться в нужном направлении, то она совершает работу. Значит и сторонние силы совершают работу по перемещению заряда, которую называютсторонней. ЭДС Отношение работы сторонних сил по перемещению заряда к величине этого заряда и есть ЭДС (электродвижущая сила). Обозначим работу сторонних сил — Acт, переносимый заряд — q, тогда из определения следует, что ЭДС
Исходя из этой формулы, можно дать и другое определение: ЭДС – это физическая скалярная величина, численно равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительно заряда. Таким образом, ЭДС характеризует действие сторонних сил и не является силой в обычном понимании этого слова. Здесь опять используется не очень удачная, но исторически установившаяся терминология. Из этой формулы видно, что ЭДС измеряется в Вольтах (В).
physbook.ru›index.php/ЭДС копия ещё ЭЛЕКТРОДВИ́ЖУЩАЯ СИ́ЛА (эдс; e) — величина, характеризующая источник энергии неэлектростатической природы в электрической цепи, необходимый для поддержания в ней электрического тока. Потенциальные силы электростатического (или стационарного) поля не могут поддерживать постоянный ток в цепи. Для поддержания в цепи непрерывного тока необходим источник тока, или генератор электрического тока, обеспечивающий действие сторонних сил. Сторонние силы имеют неэлектростатическое происхождение и действуют внутри источников тока, (генераторов, гальванических элементов, аккумуляторов и т. д.), создавая разность потенциалов между концами остальной части цепи и приводя в движение заряженные частицы внутри источников тока. Так как при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи работа, совершаемая электростатическими силами, равна нулю, то заряд перемещается лишь под действием сторонних сил. Поэтому электродвижущая сила источника тока будет численно равна работе сторонних сил А в источниках постоянного или переменного тока по перемещению единичного положительного заряда Q вдоль замкнутой цепи. ЭДС, действующая в цепи, определяется как циркуляция вектора напряженности сторонних сил. Происхождение сторонних сил может быть различным. В качестве меры электродвижущей силы, действующей в генераторе, принимают разность потенциалов, создаваемую на зажимах разомкнутого генератора. Один и тот же источник тока, в зависимости от силы отбираемого тока, может обладать различным напряжением на электродах. Источники тока — аккумуляторы, термоэлементы, электрические генераторы – одновременно замыкают электрическую цепь. Ток течет по внешней части цепи — проводнику и по внутренней — источнику тока. Источник тока имеет два полюса: положительный (с более высоким потенциалом) и отрицательный (с более низким потенциалом). Сторонние силы, природа которых может быть различной (химической, механической, тепловой), разделяют заряды в источнике тока. Полная ЭДС в цепи постоянного тока (максимальное из этих напряжений, существующее при разомкнутой цепи), равна разности потенциалов на концах разомкнутой цепи и показывает ЭДС источника. ЭДС определяет силу тока в цепи при заданном ее сопротивлении (Ома закон). Измеряется ЭДС, как и напряжение, в вольтах. Для поддержания непрерывного электрического тока используются генераторы, являющиеся источником электродвижущей силы. В генераторах сторонние силы — это силы со стороны вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля со временем, или Лоренца сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущемся проводнике; в гальванических элементах и аккумуляторах — это химические силы.
megabook.ru›Article.asp?AID=689773 копия ещё ЭЛЕКТРОДЫ в электрохимии, электронно-проводящие фазы, контактирующие с ионным проводником (электролитом). Часто под электродом понимают лишь одну электронно-проводящую фазу. При пропускании тока от внеш. источника через систему из двух электродов, соединенных друг с другом через электролит, на электродах протекают два процесса: заряжение двойного электрического слоя и электрохим. р-ция. В отличие от фазовых контактов металл-металл, металл-полупроводник, полупроводник-полупроводник и т. п. на фанице фаз, составляющих электрохим. систему, вид носителей тока меняется, т. к. в электролите ток переносится ионами, а в электронно-проводящей фазе - электронами. Непрерывность прохождения тока через фаницу фаз в этом случае обеспечивается электродной р-цией. Электрод наз. анодом, если на его пов-сти преобладает р-ция, приводящая к генерированию электронов, т. е. происходит окисление в-в, содержащихся в электролите, либо ионизация металла анода. Электрод наз. катодом, если с его пов-сти электроны металла переходят на частицы реагирующих в-в, к-рые при этом восстанавливаются.
Модифицированиеэлектроды, получившее широкое распространение в электрокатализе, произ-ве химических источников тока, электрохимических сенсоров и т. п., основано как на физических (ионная имплантация, разрыхление пов-сти, выращивание монокристаллич. граней, создание монокристаллич. структур, физ.адсорбция ионов и молекул и др.), так и хим. методах. В частности, химически модифицированные электроды представляют собой проводящий илиполупроводниковый материал, покрытый мономолекулярными (в т. ч. субатомными), полимолекулярными, ионными, полимерными слоями, в результате чего электрод проявляет хим., электрохим. и/или оптич. св-ва слоя. Хим. модифицирование достигается хемосорбцией на пов-сти электрода ионов и молекул, ковалентным связыванием разл. агентов с поверхностными атомными группами, покрытием пов-сти орг., металлорг. или неорг. полимерными слоями, созданием композитов из электродного материала и в-ва -модификатора. Микроэлектродыимеют по крайней мере один из размеров настолько малый, что св-ва электродов оказываются размерно зависимыми. Размеры микроэлектродов лсжат в интервале 0,1-50 мкм, миним. площадь составляет 10-14 м2 (ультрамикроэлектроды), тогда как в большинстве электроаналит. экспериментов применяют электроды с площадью 5 х 10-5м2, в лаб. электросинтезе - 10-2 м2. Осн. преимущество микроэлектродов - возможность снизить с их помощью диффузионные ограничения скорости электродного процесса и, следовательно, изучать кинетику очень быстрых электродных р-ций. Из-за малой величины токов электрохим. ячейки с микроэлектродами характеризуются незначительным омич. падением потенциала, что позволяет изучать системы с высокими концентрациями реагирующих частиц, обычно используемые в технол. процессах, применять высокие скорости сканирования потенциала при вольтамперометрич. измерениях, проводить работы в плохо проводящих средах и т. п. Микроэлектроды используют для анализа ультрамалых проб, исследования процессов в живых организмах, в клинич. целях. Ультрамикроэлектроды применяют в туннельной сканирующей микроскопии и в электрохим. нанотехнологии. xumuk.ru›Химическая энциклопедия›Электроды копия ещё
Электроды Для оценки работоспособности электродов оператор должен в равной мере уделить свое внимание как индикаторному электроду, так и электроду сравнения. Типичной ошибкой начинающих является поспешный вывод о выходе из строя индикаторного электрода, в то время как неудовлетворительная стабильность потенциала вызывается электродом сравнения. Дрейф потенциала вызывается не только физическими или химическими дефектами электродов. Во время проведения ионометрических измерений могут складываться условия, при которых через электроды течет электрический ток, превышающий допустимые пределы. Причины не обязательно должны быть внешними. Например, недостаточно большое входное сопротивление измерительного прибора вызывает протекание через электродную систему тока недопустимой величины. Аналогичное воздействие вызывает замыкание индикаторного электрода с электродом сравнения. Ионоселективные электроды не рассчитаны на такие условия эксплуатации. В некоторых случаях воздействие электрического тока необратимо изменяет свойства электродов!
Индикаторный электрод В процессе работы с ИСЭ следует различать неблагополучное проведение измерений от изменения физико-химических свойств электрода и от нарушения условий эксплуатации. Вывод об изменении свойств электрода делается в последнюю очередь, после того как созданы стандартные условия эксплуатации и нормальная работа электрода сравнения не вызывает сомнения. В техническом описании всегда оговариваются следующие условия эксплуатации:
Кроме того, следует помнить о том, что в ионометрических измерениях изменение температуры анализируемого раствора тесно связано с дрейфом потенциала. Величина температурного коэффициента может достигать в некоторых случаях 1-2 мВ/ 0С. Кондиционирование электрода, т.е. подготовка его к работе, является важным этапом ионометрических измерений. Эксплуатация электрода без соответствующей подготовки в большинстве случаев ведет к снижению надежности проводимых анализов из-за неустойчивости во времени градуировочных характеристик, повышению предела обнаружения. Эксперименты с некондиционированным ИСЭ часто характеризуются дрейфом потенциала. В техническом описании, прилагаемом к ИСЭ, обычно указывается состав раствора, в котором должен быть вымочен электрод перед работой. Однако использование этого раствора не гарантирует стабильность потенциала во всех исследуемых растворах. Для того, чтобы стабилизировать потенциал электрода в исследуемых растворах, следует выдерживать ИСЭ в растворах, по составу похожих на анализируемый. При этом надо обращать внимание на такие характеристики раствора как рН, диапазон предполагаемых определяемых концентраций, солевой фон, присутствие мешающих определению веществ. Для выявления неудовлетворительных условий эксплуатации электродов лучше всего проводить измерения в стандартных растворах, состав которых приводится в инструкциях по эксплуатации, прилагаемых к ИСЭ. Если в стандартных растворах закономерность дрейфа потенциала существенно не изменяется, то свойства ионоселективного электрода претерпели изменения. В противном случае следует изменить условия эксплуатации электрода. Нередко пузырек воздуха, прилипший к мембране ИСЭ оказывает помеху проведению измерений. Это может выражаться как в дрейфе, так и в хаотическом изменении потенциала. Вид помех определяется размером пузырька и режимом перемешивания анализируемого раствора. Пузырьки образуются в следующих случаях:
Электрод сравнения · Для контроля нормального функционирования электрода сравнения может служить способ, при котором измеряется разность потенциалов между испытуемым электродом и другим электродом сравнения того же типа, не использовавшимся в работе ранее. Если разность потенциалов превышает 5 мВ, то следует предпринять шаги по восстановлению рабочих свойств электрода, если электрод сравнения правильно использовался. · Как показывает опыт, очень часто встречается ошибка, заключающаяся в эксплуатации электрода сравнения с пробкой (резиновым кольцом), которая закрывает отверстие для заполнения электрода раствором KCl. Такая пробка предусмотрена практически во всех конструкциях электродов сравнения и предназначена для транспортировки и хранения электрода. При измерениях она должна обязательно выниматься. Если проводить измерения не вынимая пробки, то истечение раствора KCl из корпуса электрода прекращается и потенциал начинает испытывать дрейф. · Кроме того, следует следить за тем, чтобы уровень раствора в корпусе электрода был всегда выше уровня анализируемой жидкости. В противном случае затекающий в корпус электрода анализируемый раствор неизбежно начнет оказывать влияние на потенциал электрода сравнения. Это же правило должно распространяться и на условия хранения электрода. Так как электроды сравнения хранят опущенными в воду, чтобы не допустить высыхания солевого ключа, то часто электрод погружают в жидкость, не следя за уровнями раствора в электроде и вне его.
novedu.ru›nesys2.htm копия ещё № 2-3;7) ВИДЫ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Потенциометрические методы анализа подразделяются на два вида: - прямая потенциометрия, или ионометрия; - потенциометрическое титрование. Прямая потенциометрия Метод прямой потенциометрии основан на определении концентрации иона непосредственно по измеренной ЭДС электрохимической цепи, содержащей соответствующий ионоселективный электрод. Расчет может быть выполнен по указанному выше уравнению Нернста, известны все параметры, входящие в это уравнение. Однако величиныfан и Едиф заранее неизвестны, поэтому используют приемы, позволяющие обойти эти трудности (метод градуировочного графика и метод добавок). Метод градуировочного графика.Для этого заранее строят градуировочный график в координатах ЭДС - lgСан с использованием стандартных растворов анализируемого иона, имеющих одинаковую ионную силу paствора. В этом случае fан и Едиф остаются постоянными и график становится линейным. Затем по той же ионной силе измеряют ЭДС цепи с анализируемым раствором и по графику определяют концентрацию раствора. Пример определения приведен на рис. 1.
Рис.1. Градуировочный график для определения концентрации методом прямой потенциометрии Метод добавок. Это группа методов, основанная на введении в анализируемый раствор добавки раствора анализируемого иона с известной концентрацией. Добавка может быть одноразовой - метод единичной добавки; двухразовой - метод двойной добавки; многоразовой - метод многократных добавок. Рассмотрим принцип этого метода на примере единичной добавки. Для этого предварительно определяют крутизну S электродной функции применяемого ионоселективного электрода. Затем измеряют ЭДС и Ехв точно отмеренном объеме Vaн анализируемого раствора. После этого в раствор вводят точно отмеренный объем добавки Vдобс концентрациейСан анализируемого иона и измеряют изменение ЭДС ∆E. Если Vан >>Vдоб, то разведением раствора пренебрегают и концентрацию анализируемого раствора Сан рассчитывают по формуле: Сан = (С доб · Vдоб) / Vан (10∆E / S - 1) Введение добавки при указанных условиях существенно не изменяет ионную силу раствора. Следовательно, величины Едоби fан остаются прежними при нахождении ∆Eсокращаются. Поэтому при применении метода добавок нет необходимости регулировать ионную силу раствора для поддержан постоянства Едоби fан. Метод добавок в ионометрии используют наиболее часто и в различных его вариантах. Ионометрия характеризуется высокой экспрессностью, достаточно высокой точностью и селективностью. Метод нашел применение в различных областях химии, в биохимии, медицине и фармации. Этот метод рекомендуется для фармацевтического анализа Европейской фармакопеей и Государственной фармакопеей Украины. Потенциометрическое титрование Метод потенциометрического титрования основан на определении точки эквивалентности по резкому изменению в ней ЭДС электрохимической цепи, содержащей индикаторный электрод. Как следует из основного уравнения потенциометрии, при резком изменении концентрации иона в точке эквивалентности происходит и резкое изменение ЭДС. Из этого следует, что индикаторный электрод должен быть селективным к одному из реагирующих ионов титруемой системы. Например, при кислотно-основном титровании в качестве индикаторного электрода может быть использован Н+ -ионоселективный (стеклянный) электрод; при аргентометрических титрованиях - селективный либо к иону серебра, либо к соответствующему галогенид-иону. При окислительно-восстановительном титровании необходимо использовать окислительно-восстановительный электрод, способный реагировать на изменение окислительно-восстановительного потенциала в титруемой системе (например платиновый). В потенциометрическом титровании можно использовать все виды титрования: кислотно-основное, осадительное, комплексиметрическое и окислительно-восстановительное. Точку эквивалентности при потенциометрических титрованиях определяют графическим методом на кривой титрования. Обычно используют одну из следующих видов кривых титрования: интегральную, дифференциальную или кривую Грана, вид которых приведен на рис. 2.
а - интегральная кривая титрования; б - дифференциальная кривая титрования; в - кривая титрования Грана Интегральная кривая титрования (рис. 2, а) строится в координатах E -VТ.Точка эквивалентности находится в середине скачка титрования. Дифференциальная кривая титрования (рис. 2, б) строится в координатах: ∆Е / ∆V- VT. Точка эквивалентности находится в вершине кривой титрования. Дифференциальная кривая титрования дает более точное определение точки эквивалентности, чем интегральная. Кривая титрования в методе Грана (рис. 2, в) строится в координатах: ∆V / ∆Е -VT. Точка эквивалентности находится на пересечении двух прямых линий. Этой кривой удобно пользоваться для определения точки эквивалентности при титровании разбавленных растворов. Метод потенциометрического титрования более точен, чем ионометрия. Его возможности существенно расширились с разработкой новых ионоселективных электродов как индикаторных. Метод применяют при анализе мутных, загрязненных и окрашенных растворов в смешанных и неводных растворителях. Все методы потенциометрии могут быть легко автоматизированы. Промышленность выпускает ряд автоматических потенциометрических титраторов как лабораторного, так и промышленного назначений. ftchemistry.dsmu.edu.ua›Лекция копия ещё №4;5;6) Устройство и работа гальванического элемента
В гальваническом элементе все время происходит нарушение равновесия данной реакции.
Гальванический элемент Якоби - Даниэля состоит из двух металлов с различными электродными потенциалами, например, меди и цинка. Электроды соединены между собой двояко. Металлические электроды соединены между собой металлическим проводником, а солевые растворы соединены либо полупроницаемой мембраной (рисунок), либо электролитическим ключом (рисунок). Электролитический ключ проводит анионы. Таким образом, в гальваническом элементе двоякая проводимость: электронная и ионная. Анодом является активный металл, катодом – пассивный. Чем меньше алгебраическая величина электродного потенциала, тем более активным является металл. В данном гальваническом элементе по соотношению потенциалов цинковый электрод является анодом, а медный - катодом. Анод окисляется:
Освободившиеся электроны с анода переходят на катод, а ионы уходят в раствор. Ионы меди из солевого раствора подходят к металлу и здесь восстанавливаются:
Избыток анионов из катодного солевого раствора в силу диффузии по электролитическому ключу переходит в катодный раствор, замыкая цепь. Во внутренней цепи гальванического элемента возникает электроток. Окислительно - восстановительная реакция
является причиной возникновения электротока. Кроме того, гальванический элемента обладает ЭДС, которая представляет собой разность между катодным и анодным потенциалами:
Электрохимическая схема гальванического элемента
12 |
