План

Введение

1. Циклическая вольтамперометрия

1.1 Хроноамперометрия

2. Вольтамперометрия с линейной разверткой потенциала

3. Кондуктометрия

4. Потенциометрия

5. Амперометрия

6. Кулонометрия

Введение

Одни из наиболее сложных электрохимических методов – электроаналитические методы – сегодня используются довольно часто, поскольку позволяют получить богатую экспериментальную информацию о кинетике и термодинамике многих химических систем. Электроаналитические методы позволяют получить доступ к уникальной информации о химических, биохимических и физических системах. Инструментальный базис и теоретические основы этих методов развиты до такой степени, что они легко могут применяться даже неспециалистами. Однако в настоящее время следует отметить невосприятие электроаналитических методов теми людьми, которые не имеют опыта их применения и в недостаточной степени знакомы с электрохимией. В настоящем реферате будут рассмотрены только важные электроаналитические методы вместе с наиболее существенной информацией о возможности их применения потенциальными пользователями, которые не имеют специальной подготовки в области электрохимии. В своем реферате я поставил следующие цели:

ü Рассмотреть наиболее важные электроаналитические методы

ü Выяснить пригодность каждого метода для определения различных ионов

ü Рассмотреть достоинства и недостатки каждого метода

1. Циклическая вольтамперометрия

По мере восстановления на поверхности электрода окисленной формы Ох образуется восстановленная форма R, которая переходит обратно в раствор. При обратной развертке потенциала вблизи значения Е, равного окислительно-восстановительному потенциалу пары Ox-R, восстановленная форма вновь окисляется с образованием Ох. Ток при этом начинает возрастать в противоположном направлении до тех пор, пока не достигнет пикового значения. Подобный метод исследования называют циклической вольтамперометрией. На рисунке показано, как в этом методе изменяется наложенный на электроды потенциал в зависимости от времени.

На типичной циклической вольтамперограмме видны два пика. Один из них отражает восстановление исходной окисленной формы, а другой - реокисление восстановленной формы с образованием исходного вещества. Пиковые токи практически одинаковы по величине, а соответствующие им потенциалы сдвинуты друг относительно друга на 0,056/nВ. Независимо от концентрации Ох, коэффициентов диффузии или скоростей электронного переноса, среднее арифметическое этих потенциалов равно стандартному окислительно-восстановительному потенциалу Е° пары Ox-R.

В том случае, если превращение на электроде протекает необратимо, пики будут сдвинуты друг относительно друга на большую величину: Eр(с) - Ep(a) > 0,056/n В. Однако и в этом случае среднее арифметическое пиковых потенциалов с хорошим приближением можно считать за Е°. Бывают случаи, когда обратный пик не возникает вовсе, либо он сильно отличается по форме от прямого пика. Обычно это указывает на полную необратимость процесса восстановления Ох за счет дальнейших превращений восстановленной формы R. В качестве примера можно привести циклическую вольтамперограмму 4-ацетиламинофенола (парацетамола) - вещества, легко окисляющегося наугольно-пастовом электроде.

Пик, соответствующий окислению парацетамола, направлен вниз. При обратной развертке потенциала второй пик, отражающий электрохимическое восстановление, возникает на значительном удалении и гораздо шире первого. Подобные вольтамперограммы получены при трех скоростях развертки и при трех разных значениях рН. Их подробный а нализ позволил установить природу протекающих в электрохимической ячейке превращений.

1.1 Хроноамперометрия

Другой метод анализа, в котором ток определяется скоростью диффузии аналита к электроду, — это хроноамперометрия. В несколько модифицированном виде этот метод представляет особый интерес для использования в биосенсорах. Суть его состоит в том, что разность потенциалов между электродами изменяется не равномерно, а скачкообразно, причем значение потенциала Е2 после скачка должно быть чуть после того значения, при котором в ходе вольтамп ерометрии с линейной разверткой возникает пика анодного или катод-ного тока. При этом сначала возникает пик тока, а затем следует его падение, что обусловлено коллапсом двойного электрического слоя в приэлектродном пространстве в соответствии с рис.2.10. Наиболее простое решение уравнений диффузии Фика приводит к уравнению Котгрелла, в соответствии с которым диффузионный ток (id) падает обратно пропорционально квадратному корню времени:

С помощью хроноамперометрии можно определить любую из переменных, фигурирующих в уравнении при условии, что известны остальные переменные. Обычно это уравнение используют для определения n, А или D, реже - С.

2. Вольтамперометрия с линейной разверткой потенциала

Термины вольтамперометрия и амперометрия относятся к методам, при которых на клеммы электродов электрохимической ячейки накладывается изменяющийся потенциал; при этом в ячейке имеются так называемые электроактивные (то есть способные к окислению или восстановлению) соединения, а проводимость внутри ячейки обеспечивается индифферентным, или поддерживающим, электролитом.

Ток через ячейку постоянно измеряется, в результате чего возникает кривая зависимости тока от наложенного потенциала, которую называют вольтамперограммой.

Наиболее простой вариант метода- это волътамперометрия с линейной разверткой потенциала. Типичная вольтамперограмма показана на рисунке.

В начале кривой (точка А) ток небольшой. Между точками А и В очень медленный подъем кривой обусловлен остаточным (или примесным) током и зарядкой двойного слоя на границе электрода с раствором. Этот ток иногда называют фоновым. В точке В наложенный потенциал приближается к потенциалу восстановления частиц, находящихся в окисленном состоянии (Ох). При дальнейшем увеличении потенциала электроны с возрастающей скоростью переходят с электрода на Ох в соответствии со следующим уравнением реакции:

Все возрастающая скорость восстановления приводит к увеличению тока через ячейку. Можно показать, что общий ток через ячейку в этой области кривой слагается из катодного тока, или тока восстановления (г'с), и анодного тока.

По мере увеличения наложенного потенциала Е возрастает iс и падает ia, что и вызывает наблюдаемый подъем вольтамперометрической волны. Однако этот подъем не бесконечен: концентрация Ох в приэлектродном пространстве падает за счет его восстановления, а скорость Ох из раствора к электроду ограничена. В результате в точке С ток достигает своего пикового значения (рис. 2.9).