ĐIỆN CỰC SO SÁNH TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH

CÁC LOẠI
ĐIỆN CỰC SO SÁNH

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


1

Giới thiệu

1. GIỚI THIỆU
-Khái niệm
-Yêu cầu

Điện cực hydro
tiêu chuẩn

3

2
Điện cực bạc clorid

Điện cực calomel

4

2. ĐIỆN CỰC HYDRO TIÊU CHUẨN

2.1. Cấu tạo
2.2 Phương trình Nerst
2.3. Ứng dụng

2.4. ƯuƯu-Nhược điểm

3. ĐIỆN CỰC BẠC CLORID
3.1. Cấu tạo
3.2 Phương trình Nerst
3.3. Ứng dụng
3.4. ƯuƯu-Nhược điểm

4. ĐIỆN CỰC CALOMEL
4.1. Cấu tạo
4.2 Phương trình Nerst
4.3. Ứng dụng
4.4. ƯuƯu-Nhược điểm

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


1
GIỚI THIỆU

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


1
Khái niệm
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

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Các yêu cầu

Phản ứng quyết
01
định thế phải hoàn
toàn thuận nghịch

1

1
2

Phải có thế lập lại cao và thế
ổn định khi bảo quản lâu 03
cũng như khi làm việc trong
các điều kiện khác nhau

Điện cực phải rất ít bị phân
02 cực, nghĩa là phải rất ít bị
thay đổi khi có dòng điện
chạy qua

3

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2

ĐIỆN CỰC HYDRO
TIÊU CHUẨN

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2.1. Cấu tạo

2

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.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2
Điều kiện tiêu chuẩn
Đối với bất kỳ điện

cực chuẩn nào

298K cho
nhiệt độ
(25oC)

Đối với điện cực
hydro tiêu chuẩn

Đối với điện cực
hydro tiêu chuẩn

Áp suất khí
hydro
(101kPa)

Nồng độ
của H+ (aq)
là 1 mol
dm-3

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2.2. Phương trình Nernst
của điện cực hydro
Bán phản ứng khử của điện cực hydro:

2
2H+(aq) + 2e- → H2(g)

Phương trình Nernst được viết trong trường hợp này:

Trong đó:
•

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

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2

2.3. Ứng dụng trong
xác định thế điện cực
Dùng cách so sánh

Điện cực chuẩn
Điện cực khảo sát

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

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2.3. Ứng dụng trong
xác định thế điện cực

2

Ví dụ: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+/Zn
Cho pin điện hóa Zn−H2 như hình dưới. Điện kế cho biết dòng điện đi từ điện cực hiđro
chuẩn sang điện cực kẽm chuẩn và suất điện động của pin bằng 0,76V (kí hiệu là
EoZn2+/Zn=-0,76V

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

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.3. Ứng dụng trong
xác định thế điện cực

2

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

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

Zn → Zn2++ 2e

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

2H+ + 2e → H2

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

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2.3. Ứng dụng trong
xác định thế điện cực

2

Đối với kim loại kém hoạt động hơn hydro như Cu,

Ag…..các kim loại này giữ vai trò catod, còn điện
cực hydro là anod. Mạch điện hóa như sau:

Pt, H2(P=1,00atm)|H+(1,00M)||Cu2+|Cu
•

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

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2.3. Ứng dụng trong
xác định thế điện cực

2

Theo quy ước IUPAC dấu của thế điện cực được xác định bằng dấu của điện cực này
khi ghép với điện cực hydro chuẩn của mạch galvanic.
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.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


2.4. Ưu-Nhược điểm

2

Ưu điểm

Nhược điểm

◈Dùng để xác định thế điện cực
tiêu chuẩn của các điện cực
khác vì nó có giá trị bằng 0 ở
mọi nhiệt độ.

◈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.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


3
ĐIỆN CỰC
BẠC CLORID

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

3.1. Cấu tạo

3
Cấu tạo điện cực bạc clorid:
Một dây Ag tinh khiết, trên phủ muối
AgCl , nhúng trong dung dịch KCl
Dây Ag phủ một lớp màng mỏng AgCl
được tạo thành bằng cách mạ điện hoặc
nhúng thanh bạc trong AgCl đun chảy.
Dung dịch KCl có nồng độ bão hòa ,
nhưng có thể được sử dụng với nồng độ
1M. Một số sử dụng trực tiếp nước biển.
Bên ngoài được bọc bởi ống thủy tinh có
lỗ bổ sung dung dịch và lỗ xốp.

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


3

3.2. Phương trình Nernst
của điện cực bạc clorid
Ký hiệu điện cực: Ag, AgCl/KCl (a=1)
Phản ứng xảy ra ở điện cực:

AgCl (r)+ 1e ↔ Ag0 (r) + Cl-

Phương trình Nernst cho quá trình này ở 250C:
EAg+/Ag = E0Ag+/Ag + 0,0592.lgaAg+
= E0Ag+/Ag + 0,0592.lg(TAgCl/aCl-)

= E0Ag+/Ag + 0,0592.lgTAgCl – 0,0592.lgaClHai số hạng đầu không đổi nên thế của điện cực bạc clorid phụ thuộc vào hoạt độ của ClThay giá trị của E0Ag+/Ag = 0,7996 và TAg/Cl=1,8.10-10, ta có:
EAg+/Ag = EoAg+/AgCl – 0,0592.lgaCl=0,222 – 0,0592.lgaClThường dùng dung dịch KCl bão hòa hoặc KCl 3,5M

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


3.2. Phương trình Nernst
của điện cực bạc clorid

3

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


3.3. Ứng dụng trong
xác định thế điện cực

3

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

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


3

3.4. Ưu-Nhược điểm

Nhược điểm

Ưu điểm
•
•
•
•

•
•

Bền theo thời gian
Dễ chế tạo
Tính lặp lại cao
Tính trơ với các thành
phần trong dung dịch
nghiên cứu
Loại bỏ hoàn toàn thế

khuếch tán
Rất cần thiết trong các
phép đo chính xác

•
•

Có giá thành cao
Để điện cực làm việc
được phải thêm dung
dịch đo ion Cl- do đó
có thể làm thay đổi hệ
nghiên cứu.

U

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

N


4
ĐIỆN CỰC CALOMEL

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


4.1. Cấu tạo

4

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

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


4.2. Phương trình Nernst
của điện cực calomel

4

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn


4.2. Phương trình Nernst
của điện cực calomel

4

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn