Tài liệu CHƯƠNG 13: PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN KHỐI LƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN LƯỢNG ppt

GV: Trần T Phương Thảo „ Thuộc nhóm phương pháp đại điện phân: sự điện phân làm biến đổi toàn bộ cấu tửkhảo sát từ dạng oxy hóa thành dạng khử và ngược lại.. Định luật Faraday: „ Khối lư

PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN

KHỐI LƯỢNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO

ĐIỆN LƯỢNG

CHƯƠNG 13

GV: Trần T Phương Thảo

NỘI DUNG CHÍNH

I PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN KHỐI LƯỢNG

II SƠ LƯỢC VỂ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN LƯỢNG (Đọc)

GV: Trần T Phương Thảo

„ Thuộc nhóm phương pháp đại điện phân:

sự điện phân làm biến đổi toàn bộ cấu tửkhảo sát từ dạng oxy hóa thành dạng khử

và ngược lại

„ Định lượng Mn+ trong dung dịch

„ Tách kim loại ra khỏi hỗn hợp các kim loạikhác

1 NGUYÊN TẮC

„ Chọn cặp điện cực trơ (Pt), áp đặt hiệu điện thế phù hợp.

„ SP dạng rắn (kim loại bám vào cathod, oxid kim loại ở anode).

„ Cân điện cực trước và sau khi điện phân → hàm lượng kim loại trong

1 NGUYÊN TẮC

Định luật Faraday:

„ Khối lượng chất thoát ra khỏi điện cực tỉ lệcường độ dòng điện I và thời gian điệnphân t (lượng điện chạy qua DD)

„ Lượng điện chạy qua DD như nhau →trên điện cực sẽ thoát ra lượng vật chất

2 Định luật cơ bản của quá trình điện phân

GV: Trần T Phương Thảo

„ m(g): khối lượng chất thoát ra ở điện cực

„ Q = I.t (coulomb) là điện lượng tải qua bình điện phân

„ Đ: đương lượng gam chất khảo sát (g)

2 Định luật cơ bản của quá trình điện phân

„ 96500 số Faraday: lượng điện cần thiết để

1 đượng lượng gam chất khảo sát phóngđiện trên điện cực:

2 Định luật cơ bản của quá trình điện phân

Nguyên nhân có quá thế η:

„ Do bình điện phân có điện trở trong R làmgiảm thế theo định luật Ohm

„ Quá thế do phân cực nồng độ

„ Quá thế do phóng điện chậm tại bề mặtcủa điện cực → quá thế hoạt hóa

3 Quá thế η

GV: Trần T Phương Thảo

„ Nếu bình điện phân có R → sự tụt thế theo định luật Ohm.

„ → áp đặt thêm một khoảng thế bù trừ:

ηR = R.I (V)

… I(A): cường độ dòng điện phân

… R(Ω): tổng điện trở trong của bình điện phân.

NGUYÊN NHÂN CÓ ηR:

„ Sự tăng điện trở của lớp DD sát bề mặt điện cực do nồng độ cấu tử giảm (tham gia pứ điện hóa).

„ Lớp sản phẩm bám lên bề mặt → cản trở pứ điện hóa tiếp theo xảy ra → tạo ra điện trở.

„ Nếu ηC xuất hiện chỉ do chênh lệch nồng

độ gây ra bởi bề mặt điện cực với nồng độtrong lòng dung dịch → khuấy trộn tốt sẽlàm ηC = 0

NGUYÊN NHÂN:

Do hiện tượng phóng điện chậm, quá thếhoạt hóa ηe phụ thuộc:

„ Nhiệt độ, bản chất, thành phần dung dịchđiện phân (ηe (phức) > ηe dạng khác)

„ Bản chất và hình dạng của điện cực

… ηe(Hg) > ηe(Pt)

… ηe(nhẵn) > ηe(gồ ghề) (có nhiều tâmhoạt động)

4.1 Thiết bị điện phân

4.2 Điều kiện điện phân

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện phân

4.4 Các biện pháp làm tăng độ chọn lọc của quá trình điện phân

4.5 Ứng dụng

4 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM &

Ứ NG DỤNG

GV: Trần T Phương Thảo

4.1 Thiết bị

điện phân

GV: Trần T Phương Thảo

V A

R 2

+ -

-„ Điện cực: thường là Pt (dạng xoắn hay lưới)

„ Điện cực bên ngoài là:

… Catod: nếu sản phẩm thu được là kim loại

… Anod: nếu sản phẩm là oxid kim

4.1 THIẾT BỊ ĐIỆN PHÂN

GV: Trần T Phương Thảo

„ ∆E cố định, I thay đổi

„ I cố định, ∆E thay đổi

„ Bởi vì, khi điện phân bắt đầu:

… Đường dòng thế anod → bên

„ ∆E cố định, I thay đổi:

4.2 Điều kiện điện phân

I

E

∆E

„ Tốn thời gian (do I giảm)

4.2 Điều kiện điện phân

„ I cố định, ∆E thay đổi:

4.2 Điều kiện điện phân

I

E

∆E1

∆E2

„ Dù tiến hành điều kiện ∆E const hay I const; ta cũng phải tính ∆E áp đặt ban đầu để ngăn cản các cấu tử nhiễu phóng điện cùng cấu tử chính.

„ Tính toán ∆E áp đặt dựa vào đường dòng thế ở các điện cực.

4.2 Điều kiện điện phân

GV: Trần T Phương Thảo

VD: Điện phân DD Cu2+ trong môi trường acid với [Cu2+] = 0,1M và [H+]

= 1M Điện cực Pt có diện tích S = 100cm2/1 điện cực Lúc bắt đầu điện phân có I = 1A, điện trở trong của DD điện phân R = 0,5Ω Tính ∆E áp đặt.

4.2 Điều kiện điện phân

„ Với dung môi nước, có pứ điện hóa:

E0(Cu2+/Cu) = +0,34V

E0(O2/H2O) = +1,3V

GV: Trần T Phương Thảo

GV: Trần T Phương Thảo

YÊU CẦU ĐIỆN CỰC:

„ Trơ với DD khảo sát và với dạng tủa

GV: Trần T Phương Thảo

DUNG DỊCH ĐIỆN PHÂN:

„ Dạng hợp chất khi điện phân

„ Nhiệt độ điện phân

„ Điều kiện khuấy trộn

„ Ảnh hưởng của cấu tử lạ

4.3 Các yếu tố ảnh hưởng

„ Thường dùng: muối nitrat hoặc sulfat (Cl2gây ảnh hưởng điện cực).

„ Khống chế H 2 tạo thành → mạ bóng đẹp

… Thêm muối nitrat → chất độn (chất khửcực) khống chế H+ phóng điện trêncatod

Dạng hợp chất khi điện phân

GV: Trần T Phương Thảo

„ Tăng nhiệt độ:

… Tăng tốc độ di chuyển cấu tử

… Giảm ηe: tăng 10C, ηe giảm 30mV

Nhiệt độ điện phân

[A] < 10 -6 M mà B bắt đầu phóng điện

→ A được xem là tách hoàn toàn

„ pH: gây ảnh hưởng đến đường dòng thế H+ → H2

„ Loại B (nhiễu): dịch chuyển đường

GV: Trần T Phương Thảo

4.4 Các biện pháp làm tăng độ chọn lọc của quá trình điện phân

„ Dời đường dòng thế của cấu tử nhiễu:

… Tạo tủa, tạo phức

… Dùng keo hấp phụ

… Nâng pH

„ Điện phân kim loại khảo sát dưới dạng phức của NH3.

„ Thực hiện quá trình phóng điện của ion kim loại trên anod → tạo oxid kim loại

„ Điện phân với catod thủy ngân: Hg

có thể tạo hỗn hống với rất nhiều kim loại mà nếu dùng Pt làm điện cực thì không thể tách được → ứng dụng

4.4 Các biện pháp làm tăng độ

chọn lọc của quá trình điện phân

4.5 Ứng dụng

GV: Trần T Phương Thảo

PHƯƠNG PHÁP

ĐO ĐIỆN LƯỢNG

(ĐỌC)

GV: Trần T Phương Thảo

1 Nguyên tắc

„ Dựa vào việc đo điện lượng tiêu tốn choquá trình oxi hóa hay khử (điều kiện: hiệusuất dòng đạt 100%) để xác định hàmlượng cấu tử khảo sát

„ Dựa vào Định luật Faraday:

96500

Đ t

.I 96500

Đ

Q

Có 2 PPPT đo điện lượng:

„ PP đo trực tiếp điện lượng (dùng định luật Faraday tính)

„ PP chuẩn độ điện lượng

2 Phân loại

„ Chất cần phân tích sẽ tác dụng với lượngthuốc thử xác định sinh ra từ bình điệnphân.

„ Tính lượng điện tiêu tốn cho quá trình điệnphân tạo thuốc thử

„ Số ĐL của chất khảo sát = số ĐL củathuốc thử

→ hàm lượng chất khảo sát

PP chuẩn độ điện lượng