الکترولیز و کولومتری
الکترولیز و کولومتری
فرمت: PDF تعداد صفحات: 27
فهرست:
- الکتروگراویمتری
- الکترولیز با پتانسیل سل ثابت
- الکترولیز با شدت جریان ثابت
- الکترولیز با پتانسیل الکترود ثابت یا الکترولیز با پتانسیل کنترل شده
- کولومتری
- کولومتری با شدت جریان ثابت یا تیتراسیون کولومتری
- و …
الکتروگراویمتری شامل روش هایی است که در آنها بوسیله یک واکنش الکتروشیمیایی مناسب یک گونه آنالیت را به طور کمی بر روی یکی از الکترودها (كاتد یا آند) راسب کرده و از اضافه وزن الکترود و با استفاده از روابط استوکیومتری به مقدار گونه آنالیت می رسیم. در این روش ها معمولا از واکنش های غیر خود به خودی استفاده می شود. الكترو گراویمتری را میتوانیم با یکی از سه روش زیر انجام دهیم
الکترولیز با پتانسیل سل ثابت
در این روش پتانسیل پیل را در مقداری از پیش تعیین شده به طور ثابت نگه می داریم این مقدار ثابت از قبل به گونه ای پیش بینی می شود که بتواند گونه آنالیت را به طور کامل راسب کرد و گونه مزاحم نتواند بر روی الکترود رسوب کند. برای مثال این روش را برای تعیین غلظت 2+Cu در یک محلول اسید سولفوریکی مورد استفاده قرار می دهیم.
واکنش های احتمالی در کاتد:
Cu2+ + 2e ↔Cu(s) Eo=0.34V
2H+ +2e ↔ H2(g) Eo=0.0V
واکنش احتمالی در اند:
H2O↔ 1/2O2 +2H+ + 2e Eo=1.23V
2SO4– ↔ S2O82- + 2e Eo=2.0 V
از نمودارهای I-E همیشه I کاتد در بالا و I آند در پایین نوشته می شود. در نمودارهای شدت جریان – پتانسیل واکنش اصلی پیل واکنشی است که پتانسیل آندی و کاتدی آن به یکدیگر نزدیکتر باشند.
Cu2+ + 2e ↔ Cu (s)
H2O (l) ↔ 1/2 O2 + 2H+ +2e–
اگر غلظت 0.1 (یک دهم) Cu2+مولار و غلظت H+ 0.1 مولار و فشار گاز اکسیژن atm 1 باشد، پتانسیل این پیل در شدت جریان صفر آمپر عبارت است از: V 0.92- = Ecell چنانچه بخواهیم از این پیل که مقاومت درونی آن یک اهم است شدت جریان 0.5A عبور کند پتانسیل پیل برابر است با:
ECell=-0.42 – (1×0.5)= -1.42 V
چون در این پیل محصول در آند یک ترکیب گازی است مسلما باید در پیل اضافه ولتاژ خواهیم داشت و چنانچه در شدت جریان A 0.5 اضافه ولتاژ 0.7 ولت باشد خواهیم داشت:
ECell = -1.42 – 0.7= -2.12 V
پس باید پتانسیل 2.12 ولت در اختیار سیستم قرار گیرد تاCu2+ به طور کامل بر روی کاتد راسب شود.
پرسش: با پیشرفت واکنش چه مشکلاتی پیش می آید؟
با پیشرفت واکنش غلظت 2+Cu به تدریج کمتر خواهد شد سپس بر طبق رابطه نرنست نوشته ش برای کاتد، پتانسیل کاتد باید به تدریج منفی تر می شود. از طرفی کاهش غلظت 2+Cu موجب خواهد شد که راندمان واکنش در پيل کاهش یابد و در نتيجه شدت جریان مدار کمتر شود. بر طبق رابطه پتانسیل پیل، کمتر شدن I باعث مثبت تر شدن جملات Eov , -IR- خواهد شد
ECell = Ee – Es +Ej – IR – Eov
در نتیجه پتانسیل کاتد مجبور است برای جبران مثبت تر شدن Eov و IR باز هم منفی تر شود. پتانسیل کاتد با پیشرفت واکنش به دو علت زیر تدريجا منفی تر خواهد شد.
- Ee ذاتا منفی تر می شود
- به دلیل جبران مثبت تر شدن عوامل دیگر
با منفی تر شدن پتانسیل کاتد احتمال واکنش گونه های مزاحم بیشتر می شود و در نتیجه این گونه ها می توانند اقدام به مصرف الكتريسيته کرده و با رسوبی را بر روی یکی از الکترودها ایجاد نمایند. پس روش الکترولیز با پتانسیل سل ثابت یک روش گزینش پذیر نبوده و برای آنالیز نمونه های مخلوط با نمونه های شامل گونه های مجاور هم (از نظر پتانسیل استاندارد) مناسب نمی باشد.
به استثناء مواردی که بتوانیم از ترکیب ضد پلاریزه کننده کاتدی یا قطبش زدای کاتدی استفاده کنیم. برای مثال: H+ در سلول فوق نقش قطبش زدای کاتدی را دارد. زیرا پس از آنالیت وارد واکنش شده و می گذارد پتانسیل کاتد از حدی منفی تر شود تا احتمال واکنش گونه مزاحم رسوب دهنده ای بوجود آید و همچنین کاهش غلظت آن نیز از واکنش انجام شده در آند جبران می شود.
ولی H+ به عنوان قطبش زدای کاتدی دارای یک عیب بزرگ می باشد و آن این است که محصول آن یک ترکیب گازی شل می باشد. یعنی گاز هیدروژن موجب تخلخل سطح كاتد شده و رسوب مس بر روی کاتد را ناپایدار می کند. بهترین ترکیب ضد پلاریزه کننده کاتدی بون نیترات می باشد که می توان آن را با افزایش اسید نیتریک به محلول تامین کرد. یون نیترات هیچگونه ترکیب گازی شکل ایجاد نمی کند.
10H+ +8e + NO2– ↔ NH4+ + 3H2O
تمرين 9-1: در الکترولیز به طریق اعمال یک پتانسیل ثابت پیل کدام یک از جملات زیر صحیح نیست؟ (کنکور سراسری ۶۸)
- با پیشرفت زمان غلظت یون های مورد نظر در محلول کاهش می یابد.
- با پیشرفت زمان پتانسیل کاتد به سمت مقادير منفی تر می رود.
- با پیشرفت زمان شدت جریان کاهش می یابد.
- با پیشرفت زمان ولتاژ اضافی افزایش می یابد.
ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.
ورود یا ثبـــت نــــام + فعال کردن اکانت VIP
مزایای اشتراک ویژه : دسترسی به آرشیو هزاران مقالات تخصصی، درخواست مقالات فارسی و انگلیسی، مشاوره رایگان، تخفیف ویژه محصولات سایت و ...
حتما بخوانید:
⇐ تیتراسیون اسید و باز در محیط غیر آبی
⇐ مقدمه ای بر شیمی تجزیه و یکاهای غلظت
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.