Phương phap diện phan coulometry

Phương pháp điện phân (coulometry)


Coulometry
Các phương pháp phân tích này dựa trên sự oxy hóa hay khử một chất
phân tích bằng điện phân trong một khoảng thời gian đủ dài để chuyển hóa
chất phân tích một cách định lượng tới trạng thái oxy hóa mới





Điện phân thế không đổi
Điện phân dòng không đổi
Điện trọng lượng


Coulometry

•
•
•
•

Mối quan hệ giữa dòng và thế trong quá trình điện phân
Tổng quan về phương pháp điện phân dùng trong phân tích
Phương pháp điện phân thế cố định
Phương pháp chuẩn độ điện lượng


Mối quan hệ giữa dòng và thế trong quá trình điện

phân
Eáp = Ec – Ea + ηc + ηa - IR

•
•
•

Thế cố định
Dòng cố định
Thế điện cực làm việc không đổi


Điện phân thế cố định

•

Xét hệ điện phân: [Cu

2+

+
] =0.022 M, [H ] = 1M, Poxy = 1 atm, diện bề mặt điện cực Pt là

2
150 cm điện trở R =0.5 Ω, phản ứng tích góp đồng như sau:
2+
+
Cu + H2O  Cu(s) + ½O2(g) + 2H



Cu

2+

+ 2e  Cu(s)

Ec: ECu = 0.34 + 0.296 Log0.022 = 0.29 V



+
0
H2O - 2e  ½O2(g) + 2H , Ea: E O2 = 1.23 V

Ec – Ea = -0.94


Điện phân thế cố địnhThế điện phân cần áp



2.
Thông thường mật độ dòng khởi đầu khoảng 0.01A/cm khi đó, quá thế sinh oxy là
khoảng -0.85 V và quá thế ở catot xem như zero.

Eáp = -0.94 + 0 + (-0.85) – 0.01*150*0.5 = -2.53 V



Theo thời gian cường độ dòng sẽ giảm theo hàm mũ
It = I0exp(-kt)



Khi cường độ dòng  0, chất phân tích đã hết


Điện phân thế cố địnhSư thay đổi trong hệ điện phân


Điện phân dòng không đổi


Điện phân thế điện cực làm việc không đổi

•

Khi điện phân thế không đổi hay dòng không đổi, thế catot luôn bị giảm. Do đó dẫn
đến hiện tượng đồng tích góp

•
•
•

Xét trường hợp tích góp dung dịch 0.022 M Cu

2+

tới 0.000022 M

Tai 0.022, Ec = 0.29 V
Tai 0.000022, Ec = 0.204 V

phải khống chế thế điện cực làm việc tại thế phù hợp để tích góp hết chất phân tích
mà không gây ra hiện tượng đồng tích góp


Điện phân thế điện cực làm việc không đổi


Điện phân thế điện cực làm việc không đổi


Tổng quan về phương pháp điện phân dùng trong phân tích

•

Định luật Faraday
ma/Ma = Q/nF

•


Điện lượng Q được tính như sau:
Dòng không đổi:
Q= I*t



Dòng biến đổi:


Tổng quan về phương pháp điện phân dùng trong phân tích




Có hai nhóm phương pháp điện phân: kiểm soát thế và kiểm soát dòng
Trong kiểm soát thế có phân nhóm kiểm soát thế điện cực làm việc. Khi thế được cố
định, dòng sẽ giảm theo thời gian, cho tới khi tiến về zero là phản ứng kết thúc



Trong phương pháp kiểm soát dòng tính hiệu kết thúc quá trình điện phân là một chỉ
thị khác



Không phải phản ứng điện phân nào cũng xảy ra với hiệu xuất dòng 100%


Tổng quan về phương pháp điện phân dùng trong phân tích



Không phải phản ứng điện phân nào cũng xảy ra với hiệu xuất dòng 100%. Do đó,
trên thực tế phương pháp điện phân phô biến:

 Phương pháp điện trong lượng

 Phương pháp chuẩn độ điện lượng


Phương pháp phân tích điện hóa
Phân tích điện hóa

Tiếp diện

Không dòng

Có dòng

Kiểm soát thế

Kiểm soát dòng

Chuẩn độ điện lượng
Điện lượng thế cố
định

Điện trọng lượng

Điện trọng lượng


Phương pháp điện phân thế cố định –Thiết bị

•

Tế bào- bộ nguồn-bộ ghi tích phân

Phương pháp điện phân thế cố định –Thiết bị


Phương pháp điện phân thế cố định-ứng dụng


Phương pháp chuẩn độ điện lượng- Thiết bị


Phương pháp chuẩn độ điện lượng- Thiết bị


Phương pháp chuẩn độ điện lượng- Thiết bị


Phương pháp điện phân thế cố định-ứng dụng