Điện cực so sánh trong quá trình phân tích

Điện cực so sánh là điện cực có thế không đổi, không phụ thuộc vào thành phần dung dịch đo và đã được xác định theo thế của điện cực tiêu chuẩn Khái niệm... Cấu tạo Cấu tạo của điện cực

CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC SO SÁNH

1 GIỚI THIỆU-Khái niệm

-Yêu cầu

2 ĐIỆN CỰC HYDRO TIÊU CHUẨN2.1 Cấu tạo

2.2 Phương trình Nerst 2.3 Ứng dụng

2.4 Ưu-Nhược điểm

3 ĐIỆN CỰC BẠC CLORID3.1 Cấu tạo

3.2 Phương trình Nerst 3.3 Ứng dụng

3.4 Ưu-Nhược điểm

4 ĐIỆN CỰC CALOMEL4.1 Cấu tạo

4.2 Phương trình Nerst 4.3 Ứng dụng

4.4 Ưu-Nhược điểm

4 3

GIỚI THIỆU

1

Điện cực so sánh là điện cực có thế không đổi, không phụ thuộc vào thành phần dung dịch đo

và đã được xác định theo thế của điện cực tiêu chuẩn

Khái niệm

0 2

Điện cực phải rất ít bị phân cực, nghĩa

là phải rất ít bị thay đổi khi có dòng điện chạy qua

0 1

Phản ứng quyết định thế phải hoàn toàn thuận

nghịch

0 3

Phải có thế lập lại cao và thế ổn định khi

bảo quản lâu cũng như khi làm việc trong

các điều kiện khác nhau

2

3 1

Các yêu cầu

1

ĐIỆN CỰC HYDRO TIÊU CHUẨN

2

2.1 Cấu tạo

Cấu tạo của điện cực hiđro chuẩn:

 Một thanh platin (Pt) được đặt trong một dung dịch axit có nồng độ ion H+ là 1M (pH = 0)

 Bề mặt điện cực hấp thụ khí hydro, được thổi liên tục vào dung dịch dưới áp suất 1 atm

Điện cực bạch kim được sử dụng là loại điện cực titan được mạ một lớp bạch kim rất xốp (bạch kim đen)

 Diện tích bề mặt điện cực được tăng lên

 Cho quá thế thoát hydro nhỏ nhất

 Mật độ dòng trao đổi khá nhỏ

 Cho phép chuyển điện tử giữa các ion hydro lỏng và khí hydro, tạo điều kiện cân bằng thực sự

298K cho nhiệt độ

(25oC)

Áp suất khí hydro (101kPa)

Nồng độ của H+ (aq)

• aH+ là hoạt độ của ion hydro, aH+=fH+ CH+ /C0

• pH2 là áp suất của khí hydro ( Pa)

• R  là hằng số khí lý tưởng (8,314 J mol -1 K -1 )

• T  là nhiệt đô kelvins (Kelvin = o C + 273)

• F  là hằng số Faraday (điện tích của mỗi phân tử hydro phóng điện), bằng 9,64.104 C mol−1

Bán phản ứng khử của điện cực hydro:

Phương trình Nernst được viết trong trường hợp này:

 Nếu áp suất khí bằng 1:

E = Eo 2H+/H2 + = -0,0592pH

 Nếu hoạt độ bằng 1: E = Eo 2H+/H2 = 0

Điện cực hydro được chọn làm điện cực chuẩn và chấp nhận thế của nó bằng không

Eo 2H+/H2=0,00V Xét ví dụ: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+/Zn

Mạch điện hóa : Zn|Zn2+(1,00M)||H+(1,00M)|H2(P=1,00atm), Pt

2.3 Ứng dụng trong

xác định thế điện cực

Mạch điện hóa : Zn|Zn2+(1,00M)||H+(1,00M)|H2(P=1,00atm), Pt

‣ Phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trong pin điện hóa:

‣ Phản ứng xảy ra trên điện cực âm (anot):

‣ Phản ứng xảy ra trên điện cực dương (catot):

Zn → Zn2++  2e

2H+  +  2e  → H2

Zn  + 2H+  →  Zn2+  + H2

• E θ  = + 0.34V = E θ (Cu2 + / Cu) - E  θ  (H + / H2)

• E θ (Cu2 + / Cu) = E  θ  + E θ  (H + / H2) 

= 0,34 + 0,00 = + 0.34V

 Các kim loại hoạt động hơn hydro là đầu âm của mạch thế chúng mang dấu âm.

 Các kim loại kém hoạt động hơn hydro thế của chúng sẽ mang dấu dương

◈ Dễ ngộ độc làm sai lệch thang đo Ngày

nay người ta có thể thay nó bằng điện

cực calomel.

◈ Không thuận tiện (do đòi hỏi những yêu cầu chặt chẽ).

◈ Nhạy cảm với các chất oxy hóa- khử.

ĐIỆN CỰC

BẠC CLORID

3

Cấu tạo điện cực bạc clorid:

Một dây Ag tinh khiết, trên phủ muối AgCl , nhúng trong dung dịch KCl

Cl-Hai số hạng đầu không đổi nên thế của điện cực bạc clorid phụ thuộc vào hoạt độ của Cl- Thay giá trị của E0Ag+/Ag = 0,7996 và TAg/Cl=1,8.10 -10, ta có:

EAg+/Ag = E o Ag+/AgCl – 0,0592.lgaCl- =0,222 – 0,0592.lgaCl-

Thường dùng dung dịch KCl bão hòa hoặc KCl 3,5M

EAg+/Ag = E 0 Ag+/Ag + 0,0592.lga Ag+

= E0Ag+/Ag + 0,0592.lg(T AgCl/aCl-) = E0Ag+/Ag + 0,0592.lgT AgCl – 0,0592.lgaCl-

3.2 Phương trình Nernst

của điện cực bạc clorid

3.3 Ứng dụng trong

xác định thế điện cực

Một điện cực bạc clorid là một loại điện cực tham chiếu, thường được sử dụng

trong các phép đo điện hóa Vì lý do môi trường mà nó thay thế rộng rãi các điện

cực calomel bão hòa

 Thường là các điện cực tham chiếu nội bộ trong phép đo pH và nó thường

được sử dụng như là tài liệu tham khảo trong các phép đo oxi hóa

 Một ví dụ khác, các điện cực bạc clorua là điện cực tham chiếu thường được

sử dụng để thử nghiệm các hệ thống điều khiển bảo vệ chống ăn mòn catốt

trong môi trường nước biển

Ứng dụng đo thang pH

• Bền theo thời gian

ĐIỆN CỰC CALOMEL

4

4.1 Cấu tạo

Điện cực Calomen là một điện cực tham chiếu dựa trên phản ứng giữa nguyên tố thủy ngân và thủy ngân (I) clorua

Gồm một dây dẫn Pt, nhúng trong hỗn hợp nhão của Hg và Hg2Cl2, tất cả tiếp xúc với dung dịch KCl

4.2 Phương trình Nernst

của điện cực calomel

Ký hiệu của điện cực calomel là: Pt, Hg / Hg2Cl2, KCl (xM)

Phản ứng xảy ra trên điện cực:

Điện thế tính theo phương trình Nernst của điện cực Calomel:

Ecal = cal + lnQuy ước [Hg2Cl2] = [Hg] = 1

Như vậy điện thế của điện cực chỉ còn phụ thuộc vào nồng độ dung dịch KCl.

Ecal = cal – ln[

Hg2Cl2 + 2e = 2Hg +

Ở C người ta đo được Ecal với dung dịch KCl nồng độ khác nhau như 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 được dùng làm điện cực so sánh thay cho điện cực hydro trong hầu hết các phép đo điện thế

Để phép đo điện thế được chính xác, ta có thể tính điện thế của điện cực Calomel bão hòa ở các nhiệt độ khác nhau theo phương trình thực nghiệm.

của điện cực calomel

Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện cực calomel

4.3 Ứng dụng trong

xác định thế điện cực

 Đo điện thế trên bề mặt các điện cực

 Đo pH bằng phương pháp điện hóa

Any questions?