विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके- यह अध्ययन के तहत या इंटरफेस में होने वाली विद्युत रासायनिक घटनाओं के आधार पर गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण के तरीकों का एक सेट है और संरचना में बदलाव से जुड़ा हुआ है, रासायनिक संरचनाया एकाग्रता का विश्लेषण करें।

विधि की किस्में इलेक्ट्रोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (इलेक्ट्रोएनालिसिस), आंतरिक इलेक्ट्रोलिसिस, संपर्क धातु विनिमय (सीमेंटेशन), पोलरोग्राफिक विश्लेषण, कूलोमेट्री, आदि हैं। विशेष रूप से, इलेक्ट्रोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण इलेक्ट्रोड में से एक पर जारी पदार्थ के वजन पर आधारित है। विधि न केवल तांबे, निकल, सीसा, आदि के मात्रात्मक निर्धारण करने की अनुमति देती है, बल्कि पदार्थों के मिश्रण को अलग करने की भी अनुमति देती है।

इसके अलावा, विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों में विद्युत चालकता (कंडक्टोमेट्री) या इलेक्ट्रोड क्षमता (पोटेंशियोमेट्री) को मापने के आधार पर विधियां शामिल हैं। अनुमापन के अंतिम बिंदु को खोजने के लिए कुछ विद्युत रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है (एम्परोमेट्रिक अनुमापन, कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन, पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन, कूलोमेट्रिक अनुमापन)।

प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष विद्युत रासायनिक विधियां हैं। प्रत्यक्ष तरीकों में, विश्लेषण की एकाग्रता पर वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) की निर्भरता का उपयोग किया जाता है। अप्रत्यक्ष तरीकों में, एक उपयुक्त टाइट्रेंट के साथ निर्धारित किए जाने वाले घटक के अनुमापन के अंतिम बिंदु को खोजने के लिए वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) को मापा जाता है, अर्थात। टाइट्रेंट की मात्रा पर मापा पैरामीटर की निर्भरता का उपयोग करें।

किसी भी प्रकार के विद्युत रासायनिक माप के लिए एक विद्युत रासायनिक सर्किट या एक विद्युत रासायनिक सेल की आवश्यकता होती है, अभिन्न अंगजो विश्लेषण समाधान है।

विश्लेषण के दौरान मापी गई घटना के प्रकार के आधार पर विद्युत रासायनिक विधियों को वर्गीकृत किया जाता है। विद्युत रासायनिक विधियों के दो समूह हैं:

1. एक इलेक्ट्रोड और एक परीक्षण समाधान के साथ एक पोत से युक्त इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में होने वाले संभावित अंतर को मापने के आधार पर एक बाहरी क्षमता को सुपरइम्पोज़ किए बिना तरीके। विधियों के इस समूह को कहा जाता है पोटेंशियोमेट्रिकपोटेंशियोमेट्रिक विधियों में, इलेक्ट्रोड पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में शामिल आयनों की सांद्रता पर इलेक्ट्रोड की संतुलन क्षमता की निर्भरता का उपयोग किया जाता है।

2. माप के आधार पर एक बाहरी क्षमता लगाने के तरीके: ए) समाधानों की विद्युत चालकता - कंडक्टोमेट्री; बी) समाधान के माध्यम से पारित बिजली की मात्रा - कौलोमेट्री; ग) अनुप्रयुक्त विभव पर धारा की निर्भरता - voltammetry; d) विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के पारित होने के लिए आवश्यक समय - क्रोनोइलेक्ट्रोकेमिकल तरीके(क्रोनोवोल्टेमेट्री, क्रोनोकॉन्डक्टोमेट्री)। इस समूह के तरीकों में, इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के इलेक्ट्रोड पर एक बाहरी क्षमता लागू होती है।

के लिए उपकरणों का मुख्य तत्व विद्युत रासायनिक विश्लेषणविद्युत रासायनिक सेल है। बाहरी क्षमता को लागू किए बिना विधियों में, यह है बिजली उत्पन्न करनेवाली सेलजिसमें, रासायनिक रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की घटना के कारण, बिजली. गैल्वेनिक सेल प्रकार के एक सेल में, दो इलेक्ट्रोड विश्लेषण किए गए समाधान के संपर्क में हैं - एक संकेतक इलेक्ट्रोड, जिसकी क्षमता पदार्थ की एकाग्रता पर निर्भर करती है, और एक स्थिर क्षमता वाला इलेक्ट्रोड - एक संदर्भ इलेक्ट्रोड, जिसके सापेक्ष संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापा जाता है। संभावित अंतर का मापन विशेष उपकरणों - पोटेंशियोमीटर के साथ किया जाता है।

आरोपित बाहरी क्षमता वाले तरीकों में, विद्युत रासायनिक सेल, इसलिए नाम दिया गया क्योंकि इलेक्ट्रोलिसिस एक लागू क्षमता की कार्रवाई के तहत सेल के इलेक्ट्रोड पर होता है - किसी पदार्थ का ऑक्सीकरण या कमी। कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण एक कंडक्टोमेट्रिक सेल का उपयोग करता है जिसमें एक समाधान की विद्युत चालकता को मापा जाता है। आवेदन की विधि के अनुसार, विद्युत रासायनिक विधियों को प्रत्यक्ष तरीकों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जिसमें पदार्थों की एकाग्रता को उपकरण के संकेत के अनुसार मापा जाता है, और विद्युत रासायनिक अनुमापन, जहां विद्युत रासायनिक माप का उपयोग करके तुल्यता बिंदु का संकेत तय किया जाता है। इस वर्गीकरण के अनुसार, पोटेंशियोमेट्री और पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन, कंडक्टोमेट्री और कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन आदि हैं।

इलेक्ट्रोकेमिकल सेल, स्टिरर और लोड रेजिस्टेंस के अलावा इलेक्ट्रोकेमिकल निर्धारण के लिए उपकरणों में संभावित अंतर, करंट, सॉल्यूशन रेजिस्टेंस और बिजली की मात्रा को मापने के लिए उपकरण शामिल हैं। ये माप सूचक यंत्रों (वोल्टमीटर या माइक्रोमीटर), ऑसिलोस्कोप, स्वचालित रिकॉर्डिंग पोटेंशियोमीटर द्वारा किए जा सकते हैं। यदि सेल से विद्युत संकेत बहुत कमजोर है, तो इसे रेडियो एम्पलीफायरों की सहायता से बढ़ाया जाता है। आरोपित बाहरी क्षमता वाले तरीकों के उपकरणों में, एक महत्वपूर्ण हिस्सा एक स्थिर प्रत्यक्ष या प्रत्यावर्ती धारा (विधि के प्रकार के आधार पर) की उपयुक्त क्षमता के साथ सेल की आपूर्ति के लिए उपकरण है। विद्युत रासायनिक विश्लेषण उपकरणों के लिए बिजली आपूर्ति इकाई में आमतौर पर एक रेक्टिफायर और एक वोल्टेज स्टेबलाइजर शामिल होता है, जो उपकरण की स्थिरता सुनिश्चित करता है।

पोटेंशियोमेट्री प्रतिवर्ती इलेक्ट्रोकेमिकल सर्किट के ईएमएफ को मापने के आधार पर विधियों को जोड़ती है जब काम करने वाले इलेक्ट्रोड की क्षमता संतुलन मूल्य के करीब होती है।

वोल्टामेट्री इलेक्ट्रोकेमिकल सेल पर लागू वोल्टेज पर ध्रुवीकरण वर्तमान की निर्भरता के अध्ययन पर आधारित है, जब काम करने वाले इलेक्ट्रोड की क्षमता संतुलन मूल्य से काफी भिन्न होती है। यह व्यापक रूप से समाधान और पिघलने में पदार्थों को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, पोलरोग्राफी, एम्परोमेट्री)।

कौलोमेट्री फैराडे के नियमों के अनुसार विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान इलेक्ट्रोड पर जारी पदार्थ की मात्रा को मापने के आधार पर विश्लेषण के तरीकों को जोड़ती है। कूलोमेट्री में, कार्यशील इलेक्ट्रोड की क्षमता संतुलन मूल्य से भिन्न होती है।

कंडक्टोमेट्रिक विश्लेषण इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस में किसी पदार्थ की सांद्रता या माध्यम की रासायनिक संरचना में बदलाव पर आधारित है; यह इलेक्ट्रोड की क्षमता से संबंधित नहीं है, जो आमतौर पर संतुलन मूल्य के करीब होता है।

विद्युत क्षेत्र में द्विध्रुवीय क्षण के साथ कणों (अणुओं, आयनों) के उन्मुखीकरण के कारण, डाइइलेक्ट्रोमेट्री किसी पदार्थ के ढांकता हुआ स्थिरांक को मापने के आधार पर विश्लेषण के तरीकों को जोड़ती है। डाइइलेक्ट्रोमेट्रिक अनुमापन का उपयोग समाधानों का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।

कोर्स वर्क

«विद्युत रासायनिक तरीके

अनुसंधान"

परिचय

1. सैद्धांतिक आधारविद्युत रासायनिक अनुसंधान के तरीके

1.1 विधि का इतिहास

1.2 विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का विवरण

1.3 विभवमिति

1.4 कंडक्टोमेट्री

1.5 कूलोमेट्री

1.6 वोल्टामेट्री

1.7 इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री

2. विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का प्रायोगिक भाग

2.1 आचरणमितीय अनुमापन द्वारा अम्लों की सांद्रता का निर्धारण

2.2 विभवमितीय अनुमापन

2.3 इलेक्ट्रोलिसिस

2.4 इलेक्ट्रोड क्षमता का निर्धारण

2.5 गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का निर्धारण

निष्कर्ष

ग्रन्थसूची

परिचय

पर आधुनिक दुनियाँअधिक से अधिक प्रभाव वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगतिहमारे जीवन के सभी क्षेत्रों में। इस संबंध में, विश्लेषण के अधिक सटीक और तेज तरीकों की आवश्यकता है। इलेक्ट्रोकेमिकल रिसर्च मेथड्स (ईसीएमआई) इन आवश्यकताओं को सबसे मजबूती से पूरा करते हैं। वे पदार्थों के अध्ययन के लिए मुख्य भौतिक-रासायनिक विधियाँ हैं।

ईसीएमआई इलेक्ट्रोड या इंटरइलेक्ट्रोड स्पेस पर होने वाली प्रक्रियाओं पर आधारित है। वे सबसे पुराने भौतिक और रासायनिक अनुसंधान विधियों में से एक हैं (कुछ का वर्णन 19वीं शताब्दी के अंत में किया गया था)। उनका लाभ उच्च सटीकता और तुलनात्मक सादगी है। उच्च सटीकता EMHI में प्रयुक्त बहुत सटीक कानूनों द्वारा निर्धारित की जाती है, उदाहरण के लिए, फैराडे का नियम। एक बड़ी सुविधा यह है कि ईसीएमआई विद्युत प्रभावों का उपयोग करता है, और तथ्य यह है कि इस प्रभाव (प्रतिक्रिया) का परिणाम भी विद्युत संकेत के रूप में प्राप्त होता है। यह गिनती की उच्च गति और सटीकता प्रदान करता है, स्वचालन के लिए व्यापक संभावनाएं खोलता है। ईसीएमआई को अच्छी संवेदनशीलता और चयनात्मकता से अलग किया जाता है, कुछ मामलों में उन्हें माइक्रोएनालिसिस के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, क्योंकि कभी-कभी विश्लेषण के लिए 1 मिलीलीटर से कम समाधान पर्याप्त होता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण अपेक्षाकृत सस्ते, आसानी से उपलब्ध और उपयोग में आसान हैं। इसलिए, इन विधियों का व्यापक रूप से न केवल विशेष प्रयोगशालाओं में, बल्कि कई उद्योगों में भी उपयोग किया जाता है।

कार्य का उद्देश्य: किसी पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए विद्युत रासायनिक विधियों का अध्ययन।

इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित कार्यों को हल करना आवश्यक था:

विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों, उनके वर्गीकरण और सार पर विचार करें;

पोटेंशियोमेट्रिक और कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन का अध्ययन करने के लिए, एक गैल्वेनिक सेल के इलेक्ट्रोड क्षमता और इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) का निर्धारण, साथ ही व्यवहार में इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया।

अध्ययन का उद्देश्य: पदार्थ के गुणों और संरचना के विश्लेषण में विद्युत रासायनिक विधियों का अनुप्रयोग।

अध्ययन का विषय: विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं, पोटेंशियोमेट्री, कंडक्टोमेट्री, कूलोमेट्री, वोल्टामेट्री, इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री के तंत्र।

विद्युत रासायनिक अनुमापन गैल्वेनिक

1.विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों की सैद्धांतिक नींव

1 विधि की उत्पत्ति का इतिहास

विद्युत प्रवाह के एक स्थायी पर्याप्त शक्तिशाली स्रोत के निर्माण के बाद ही व्यवस्थित विद्युत रासायनिक अध्ययन संभव हो गया। ऐसा स्रोत 18वीं-19वीं शताब्दी के मोड़ पर प्रकट हुआ। एल। गलवानी और ए। वोल्टा के काम के परिणामस्वरूप। मेंढक के शारीरिक कार्यों का अध्ययन करते हुए, गलवानी ने गलती से दो अलग-अलग धातुओं और तैयार मेंढक के पैर की मांसपेशियों से मिलकर एक इलेक्ट्रोकेमिकल सर्किट बनाया। जब तांबे के धारक के साथ तय किए गए पैर को लोहे के तार से छुआ गया, जो धारक से भी जुड़ा हुआ था, तो पेशी सिकुड़ गई। इसी तरह के संकुचन एक विद्युत निर्वहन की कार्रवाई के तहत हुए। गलवानी ने इस घटना को "पशु बिजली" के अस्तित्व से समझाया। इन प्रयोगों की एक अलग व्याख्या वोल्टा ने दी, जिन्होंने माना कि बिजली दो धातुओं के संपर्क के बिंदु पर उत्पन्न होती है, और मेंढक की मांसपेशियों का संकुचन इसके माध्यम से विद्युत प्रवाह के पारित होने का परिणाम है। एक करंट तब भी उत्पन्न हुआ जब नमक के पानी से संसेचित एक स्पंजी सामग्री (कपड़ा या कागज) दो धातु डिस्क, उदाहरण के लिए, जस्ता और तांबे के बीच रखा गया था, और सर्किट बंद हो गया था। लगातार 15-20 ऐसे "तत्वों" को जोड़कर, 1800 में वोल्टा ने करंट का पहला रासायनिक स्रोत बनाया - "वोल्ट कॉलम"।

बिजली का प्रभाव रासायनिक प्रणालीकई वैज्ञानिकों ने तुरंत दिलचस्पी दिखाई। पहले से ही 1800 में, डब्ल्यू। निकोलसन और ए। कार्लाइल ने बताया कि पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित हो जाता है, जब एक "वोल्टाइक कॉलम" से जुड़े प्लैटिनम और सोने के तारों का उपयोग करके एक विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से पारित किया जाता है। प्रारंभिक इलेक्ट्रोकेमिकल अध्ययनों में सबसे महत्वपूर्ण अंग्रेजी रसायनज्ञ एच। डेवी का काम था। 1807 में, उन्होंने थोड़ा सिक्त ठोस पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के माध्यम से एक धारा प्रवाहित करके पोटेशियम तत्व को अलग कर दिया। 100 गैल्वेनिक कोशिकाओं की एक बैटरी वोल्टेज स्रोत के रूप में कार्य करती है। इसी तरह से धात्विक सोडियम प्राप्त किया गया था। बाद में, डेवी ने एक पारा इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए, इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा मैग्नीशियम, कैल्शियम, स्ट्रोंटियम और बेरियम को अलग कर दिया।

डेवी के सहायक एम. फैराडे ने इलेक्ट्रोड/समाधान इंटरफेस के माध्यम से बहने वाली बिजली की मात्रा (वर्तमान ताकत और समय का उत्पाद) और इसके कारण होने वाले रासायनिक परिवर्तनों के बीच संबंधों की जांच की। इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में जारी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की मात्रा से बिजली की मात्रा को मापने के लिए एक उपकरण (अब गैस कूलोमीटर के रूप में जाना जाता है) बनाया गया था, और यह दिखाया गया था (1833) कि दी गई मात्रा को प्राप्त करने के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा पदार्थ इलेक्ट्रोड के आकार, उनके बीच की दूरी और सेल को खिलाने वाली बैटरी में प्लेटों की संख्या पर निर्भर नहीं करता है। इसके अलावा, फैराडे ने पाया कि इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान जारी पदार्थ की मात्रा सीधे उसके रासायनिक समकक्ष और इलेक्ट्रोलाइट से गुजरने वाली बिजली की मात्रा के समानुपाती होती है। इन दो मूलभूत प्रावधानों को फैराडे का नियम कहा जाता है। फैराडे ने अपने मित्र डब्ल्यू. व्हीवेल, शास्त्रीय भाषाशास्त्र के विशेषज्ञ के साथ मिलकर इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में एक नई शब्दावली भी विकसित की। उन्होंने समाधान इलेक्ट्रोड में डूबे हुए कंडक्टरों को बुलाया (पहले उन्हें पोल ​​कहा जाता था); "इलेक्ट्रोलिसिस" की अवधारणा की शुरुआत की ( रासायनिक परिवर्तनकरंट के पारित होने से जुड़े), "इलेक्ट्रोलाइट" (विद्युत रासायनिक कोशिकाओं में प्रवाहकीय तरल), "एनोड" (इलेक्ट्रोड जिस पर ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया होती है) और "कैथोड" (इलेक्ट्रोड जिस पर कमी प्रतिक्रिया होती है)। उन्होंने तरल आयनों (ग्रीक "भटकने वाले", "भटकने वाले") में चार्ज वाहक कहा, और एनोड (पॉजिटिव इलेक्ट्रोड) की ओर बढ़ने वाले आयनों को "आयन" कहा जाता था, और कैथोड की ओर - "केशन"। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण पर फैराडे के शोध ने विद्युत जनरेटर का निर्माण किया, जिससे औद्योगिक पैमाने पर विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं को अंजाम देना संभव हो गया।

फैराडे ने उनमें आयनों की उपस्थिति से विद्युत प्रवाह को पारित करने के लिए समाधानों की क्षमता की व्याख्या की, हालांकि, उन्होंने स्वयं और अन्य वैज्ञानिकों, जैसे कि आई। गिटोर्फ और एफ। कोहलराउश का मानना ​​​​था कि आयन वर्तमान के प्रभाव में दिखाई देते हैं। 1884 में, एस. अरहेनियस ने सुझाव दिया कि वास्तव में आयन केवल पानी में नमक को घोलने से बनते हैं। एस। अरहेनियस, जे। वैन'ट हॉफ और डब्ल्यू। ओस्टवाल्ड के कार्य इलेक्ट्रोलाइट्स के सिद्धांत और समाधानों के भौतिक रासायनिक गुणों और उनके थर्मोडायनामिक्स के बारे में विचारों के विकास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर थे। आयनिक चालकता और समाधान में संतुलन पर सिद्धांत और प्रयोगात्मक डेटा के बीच समझौता पी। डेबी और ई। हकल ने 1 9 23 में आयनों के बीच लंबी दूरी की इलेक्ट्रोस्टैटिक बातचीत को ध्यान में रखते हुए अधिक पूर्ण हो गया।

समाधान और धातु के बीच संभावित अंतर के कारणों का पता लगाने का पहला प्रयास 1879 में जी। हेल्महोल्ट्ज़ द्वारा किया गया था, जिन्होंने दिखाया कि यह संभावित अंतर एक दोहरी विद्युत परत के कारण होता है, साकारात्मक पक्षजो धातु पर स्थित है, ऋणात्मक - तरल में। इस प्रकार, जी। हेल्महोल्ट्ज़ ने दोहरी परत को एक सपाट संधारित्र के रूप में माना। डबल लेयर का यह मॉडल लंबे समय तक इलेक्ट्रोकेमिस्ट्स की नजरों से दूर रहा। धातु-समाधान सीमा पर माइक्रोवर्ल्ड, जहां विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं, अभी भी अपने समय की "प्रतीक्षा" कर रही थी।

1910 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जे। गौय और 1913 में अंग्रेजी इलेक्ट्रोकेमिस्ट डी। चैपमैन ने दिखाया कि इलेक्ट्रोलाइट आयन एक ही विमान में स्थित नहीं होते हैं (जैसा कि जी। हेल्महोल्ट्ज़ ने कल्पना की थी), लेकिन एक निश्चित "फैलाना" क्षेत्र बनाते हैं (जब वे दूर जाते हैं) सतह धातु, आयनों की एकाग्रता धीरे-धीरे बदलती है)। गॉय-चैपमैन डबल लेयर स्ट्रक्चर थ्योरी को जर्मन वैज्ञानिक ओ. स्टर्न द्वारा और विकसित किया गया था। 1924 में, उन्होंने विद्युत दोहरी परत की संरचना का वर्णन करते समय आयनों के आकार और आयनों और द्विध्रुवीय विलायक अणुओं के सोखने के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए प्रस्तावित किया। नई शोध विधियों का उपयोग करके डबल लेयर के अंतर समाई के अध्ययन ने सोवियत वैज्ञानिक, शिक्षाविद ए.एन. 1934-1935 में फ्रुमकिन। और 1941 में अमेरिकी वैज्ञानिक डी. ग्राहम ने गौ-चैपमैन-स्टर्न सिद्धांत की प्रयोज्यता की सीमा स्थापित करने के लिए। एक। फ्रुमकिन ने सुझाव दिया कि सिद्धांत और प्रायोगिक डेटा के बीच विसंगति दोहरी परत में चार्ज वितरण की असतत प्रकृति के कारण है। यह विचार, पहली बार 1935 में व्यक्त किया गया, 1940 और 1950 के दशक में प्राप्त हुआ आगामी विकाश.

इलेक्ट्रोकेमिकल थर्मोडायनामिक्स में एक गंभीर योगदान और विशेष रूप से एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में विद्युत क्षमता (वोल्टेज) की प्रकृति को स्पष्ट करने और विद्युत, रासायनिक और थर्मल ऊर्जा के बीच संतुलन जे। गिब्स और डब्ल्यू। नर्नस्ट द्वारा किया गया था। यू। टैफेल (1905), जे। बटलर (1924), एम। वोल्मर (1930), ए.एन. फ्रुमकिन (1930-1933)।

2 विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का विवरण

एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल, जो एक इलेक्ट्रोलाइट समाधान वाला एक पोत है, जिसमें कम से कम दो इलेक्ट्रोड डूबे हुए हैं, ईसीएम के लिए एक उपकरण के रूप में कार्य करता है। हल की जा रही समस्या के आधार पर, पोत का आकार और सामग्री, इलेक्ट्रोड की संख्या और प्रकृति, समाधान, विश्लेषण की स्थिति (लागू वोल्टेज (वर्तमान) और दर्ज विश्लेषणात्मक संकेत, तापमान, मिश्रण, एक अक्रिय गैस के साथ शुद्धिकरण, आदि) अलग हो सकता है। निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ को सेल को भरने वाले इलेक्ट्रोलाइट की संरचना और इलेक्ट्रोड में से एक की संरचना दोनों में शामिल किया जा सकता है। यदि रेडॉक्स अभिक्रिया सेल के इलेक्ट्रोड्स पर अनायास होती है, अर्थात किसी बाहरी स्रोत से वोल्टेज के आवेदन के बिना, लेकिन केवल इसके इलेक्ट्रोड के संभावित अंतर (EMF) के कारण, तो ऐसे सेल को गैल्वेनिक सेल कहा जाता है। यदि आवश्यक हो, तो सेल को बाहरी वोल्टेज स्रोत से जोड़ा जा सकता है। इस मामले में, पर्याप्त वोल्टेज लागू करके, रेडॉक्स प्रतिक्रिया की दिशा और वर्तमान को गैल्वेनिक सेल में होने वाली विपरीत दिशा में बदलना संभव है। बाहरी वोल्टेज स्रोत की कार्रवाई के तहत इलेक्ट्रोड पर होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया को इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है, और इलेक्ट्रोकेमिकल सेल, जो इसमें होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा का उपभोक्ता है, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल कहलाता है।

ईसीएमआई में बांटा गया है:

) कंडक्टोमेट्री - परीक्षण समाधान की विद्युत चालकता का मापन;

) पोटेंशियोमेट्री - संकेतक इलेक्ट्रोड की वर्तमानहीन संतुलन क्षमता का माप, जिसके लिए परीक्षण पदार्थ पोटेंशियोडेटर्मिंग है;

) कूलोमेट्री - अध्ययन के तहत पदार्थ के पूर्ण परिवर्तन (ऑक्सीकरण या कमी) के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा का मापन;

) वोल्टामेट्री - परीक्षण पदार्थ से जुड़ी प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रोड की स्थिर या गैर-स्थिर ध्रुवीकरण विशेषताओं का मापन;

) इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री - इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान किसी घोल से निकलने वाले पदार्थ के द्रव्यमान का मापन।

इलेक्ट्रोलिसिस के उपयोग के अनुसार ईसीएमआई को उप-विभाजित किया जा सकता है। कूलोमेट्री, वोल्टामेट्री और इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री इलेक्ट्रोलिसिस के सिद्धांतों पर आधारित हैं; इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग कंडक्टोमेट्री और पोटेंशियोमेट्री में नहीं किया जाता है।

ईसीएमआई प्रत्यक्ष रासायनिक विश्लेषण के लिए स्वतंत्र महत्व के हैं, लेकिन विश्लेषण के अन्य तरीकों में सहायक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग अनुमापन के अंत को रासायनिक रंग बदलने वाले संकेतक की मदद से नहीं, बल्कि वर्तमान की क्षमता, विद्युत चालकता आदि को बदलकर, अनुमापन के अंत को दर्ज करने के लिए किया जा सकता है।

आइए हम अधिक विस्तार से विद्युत रासायनिक अध्ययनों में होने वाली प्रक्रियाओं पर विचार करें।

इलेक्ट्रोड एक प्रणाली है, सबसे सरल मामले में, जिसमें दो चरण होते हैं, जिनमें से ठोस में इलेक्ट्रॉनिक होता है, और दूसरा - तरल - आयनिक चालकता। इलेक्ट्रॉनिक चालकता के साथ ठोस चरण को पहले प्रकार का संवाहक माना जाता है, और आयनिक चालकता वाले तरल चरण को दूसरे प्रकार का माना जाता है। जब ये दोनों कंडक्टर संपर्क में आते हैं, तो एक इलेक्ट्रिक डबल लेयर (DEL) बनती है। यह ठोस और तरल चरणों के बीच आयनों के आदान-प्रदान के परिणामस्वरूप हो सकता है, या ठोस चरण की सतह पर पानी या समाधान में विसर्जित होने पर धनायनों या आयनों के विशिष्ट सोखना से हो सकता है।

पर आयनिक तंत्रडीईएस का गठन, उदाहरण के लिए, जब किसी धातु की सतह पर परमाणुओं की रासायनिक क्षमता (ठोस चरण) समाधान में आयनों की रासायनिक क्षमता से अधिक होती है, तो धातु की सतह से परमाणु रूप में समाधान में गुजरेंगे उद्धरणों की: मैं ? मैं जेड+ +ज़ी -. इस मामले में जारी किए गए इलेक्ट्रॉन ठोस चरण की सतह को नकारात्मक रूप से चार्ज करते हैं और इसके कारण, सतह पर समाधान के सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों को आकर्षित करते हैं। नतीजतन, चरण सीमा पर दो विपरीत रूप से चार्ज की गई परतें बनती हैं, जो कि एक प्रकार के संधारित्र की प्लेटें हैं। एक चरण से दूसरे चरण में आवेशित कणों के आगे संक्रमण के लिए, उन्हें इस संधारित्र की प्लेटों के बीच संभावित अंतर के बराबर काम करने की आवश्यकता होती है। यदि ठोस चरण की सतह पर परमाणुओं की रासायनिक क्षमता समाधान में आयनों की रासायनिक क्षमता से कम है, तो समाधान से धनायन ठोस चरण की सतह पर जाते हैं, इसे सकारात्मक रूप से चार्ज करते हैं: Me जेड+ +ज़ी - ? मैं। पहले और दूसरे दोनों मामलों में, ये प्रक्रियाएँ अनिश्चित काल तक नहीं चलती हैं, लेकिन जब तक एक गतिशील संतुलन स्थापित नहीं हो जाता है, जिसे Me-ze प्रकार के प्रतिवर्ती रेडॉक्सी संक्रमण द्वारा दर्शाया जा सकता है। -? मैं जेड+ या सामान्य स्थिति में ऑक्स + I0 ? लाल जेड+ .

वे प्रक्रियाएँ जिनमें इलैक्ट्रोडों पर इलेक्ट्रानों की वापसी या लगाव होता है, इलेक्ट्रोड प्रक्रिया कहलाती हैं।

नर्नस्ट ने ईडीएल की आंतरिक क्षमता और प्रतिवर्ती रेडॉक्सी संक्रमण में शामिल कणों की गतिविधियों (एकाग्रता) के बीच अंतर से संबंधित एक सूत्र प्राप्त किया:

कहाँ पे ?(मी) ठोस चरण की आवेशित परत की क्षमता है;

?(समाधान) ठोस चरण से सटे समाधान परत की क्षमता है;

??0- मानक इलेक्ट्रोड क्षमता; - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक (8.31 J/K mol); - तापमान, के; - फैराडे संख्या (96 488 सी/मोल); रेडॉक्सी संक्रमण में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या है;

ए (ऑक्स) और ए (लाल) रेडॉक्सी संक्रमण, मोल / एल में ऑक्सीकृत (ऑक्स) और पदार्थ के कम (लाल) रूपों की गतिविधियां हैं।

व्यक्तिगत चरणों की आंतरिक क्षमता निर्धारित करें ?(मैं और ?(पी - पी), दुर्भाग्य से, प्रयोगात्मक रूप से असंभव। तार के साथ समाधान को मापने वाले उपकरण से जोड़ने का कोई भी प्रयास एक नए धातु-समाधान चरण संपर्क सतह की उपस्थिति का कारण बनता है, अर्थात, अपने स्वयं के संभावित अंतर के साथ एक नए इलेक्ट्रोड की उपस्थिति जो मापा को प्रभावित करती है।

हालांकि, अंतर को मापना संभव है ?(मैं)- ?(पी - पी) एक गैल्वेनिक सेल का उपयोग कर। गैल्वेनिक सेल दो अलग-अलग इलेक्ट्रोडों से बनी एक प्रणाली है, जो इसमें होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया की रासायनिक ऊर्जा को स्वचालित रूप से विद्युत ऊर्जा में बदलने की क्षमता रखती है। गैल्वेनिक सेल बनाने वाले इलेक्ट्रोड को हाफ सेल कहा जाता है। गैल्वेनिक सेल में होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया स्थानिक रूप से अलग हो जाती है। ऑक्सीकरण अर्ध-प्रतिक्रिया एक अर्ध-कोशिका पर होती है जिसे एनोड (ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रोड) कहा जाता है, और अपचयन अर्ध-प्रतिक्रिया कैथोड पर होती है।

गैल्वेनिक सेल का इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) बीजगणितीय रूप से इसके घटक इलेक्ट्रोड की आंतरिक क्षमता में अंतर से बना होता है। इसलिए, यदि हम एक अर्ध-तत्व के रूप में आंतरिक संभावित अंतर के ज्ञात मूल्य के साथ एक इलेक्ट्रोड लेते हैं ?(मैं)- ?(समाधान), तो अध्ययन के तहत इलेक्ट्रोड के आवश्यक संभावित अंतर की गणना के लिए ईएमएफ के मापा मूल्य का उपयोग किया जा सकता है।

इस प्रयोजन के लिए, यह एक मानक (सामान्य) हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के लिए प्रथागत है (चित्र 1 देखें)। इसमें एक प्लेटिनम प्लेट या तार होता है जिसे प्लैटिनम ब्लैक (फाइन प्लैटिनम) के साथ लेपित किया जाता है, जिसे एसिड घोल C = 1 mol / l, हाइड्रोजन दबाव में डुबोया जाता है, जिस पर 0.1 MPa (1 एटीएम) होता है। प्लैटिनम ब्लैक के उत्प्रेरक प्रभाव के तहत, इलेक्ट्रोड में एक प्रतिवर्ती रेडॉक्स संक्रमण होता है। नर्नस्ट सूत्र के अनुसार हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के लिए आंतरिक क्षमता में अंतर है:

चित्रा 1. एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड की योजना

चूंकि \u003d 1 mol / l, और p (H2 .) ) = 1 एटीएम, तब

?(मैं)- ?(पी - पी) = ??0(2एच+ /एच 2).

इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) के निर्णय को पारंपरिक रूप से मूल्य माना जाता है ??0(2H +/एच 2) = 0.00 वी। जाहिर है, इस मामले में, गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का मापा मूल्य, जिसमें हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड शामिल है, दूसरे इलेक्ट्रोड की आंतरिक क्षमता में अंतर के बराबर है। इस ईएमएफ को आमतौर पर इलेक्ट्रोड क्षमता या रेडॉक्सी क्षमता कहा जाता है और इसे ई अक्षर से दर्शाया जाता है। आंतरिक क्षमता से रेडॉक्सी क्षमता में संक्रमण नेर्नस्ट सूत्र की प्रकृति को नहीं बदलता है:

अधिकांश इलेक्ट्रोड के लिए, ऑक्सीकृत और कम रूपों की एकल गतिविधियों पर इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल्य (ई 0) संदर्भ पुस्तकों में मापा और सूचीबद्ध।

सामान्य परिस्थितियों और प्राकृतिक से दशमलव लघुगणक में संक्रमण के तहत, प्रीलॉगरिदमिक कारक 0.0591 के बराबर हो जाता है, और सूत्र बन जाता है

यह याद रखना चाहिए कि नर्नस्ट सूत्र रेडॉक्सी जोड़ी की गतिविधियों (एकाग्रता) के लिए संतुलन क्षमता से संबंधित है, अर्थात। एक अछूता इलेक्ट्रोड द्वारा अधिग्रहित क्षमता। इसलिए, विश्लेषणात्मक सर्किट के लिए, इलेक्ट्रोड क्षमता का मापन संतुलन के जितना संभव हो सके परिस्थितियों में किया जाना चाहिए: गैल्वेनिक सेल के बाहरी सर्किट में वर्तमान की अनुपस्थिति में और संतुलन प्राप्त करने के लिए पर्याप्त समय के बाद। हालांकि, वास्तविक परिस्थितियों में, इलेक्ट्रोड के माध्यम से करंट प्रवाहित हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक गैल्वेनिक सेल में इलेक्ट्रोड के माध्यम से एक धारा प्रवाहित होती है, जिसका संचालन "समाधान-ठोस चरण" इंटरफ़ेस के माध्यम से आवेशित कणों के पारित होने से जुड़ा होता है, और कणों की यह निर्देशित गति एक धारा होती है। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोड के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, जिसका अर्थ है कि बाहरी विद्युत प्रवाह के प्रभाव में इलेक्ट्रोलाइट्स के इलेक्ट्रोड के समाधान और पिघल में इलेक्ट्रोड पर होने वाली रेडॉक्स प्रक्रियाओं का एक सेट। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, गैल्वेनिक सेल में होने वाली प्रक्रियाओं के विपरीत प्रक्रियाएं की जा सकती हैं।

जब विद्युत धारा (i) इलेक्ट्रोड से प्रवाहित होती है, तो इसका विभव बदल जाता है और एक निश्चित मान Ei प्राप्त कर लेता है, जो संतुलन (पृथक) स्थितियों में इलेक्ट्रोड की क्षमता से भिन्न होता है। एपी से i में क्षमता को स्थानांतरित करने की प्रक्रिया और अंतर i-Ep को ध्रुवीकरण कहा जाता है

ई = ईई-एपी। (5)

सभी इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण प्रक्रियाओं के अधीन नहीं हैं। इलेक्ट्रोड, जिनकी क्षमता उनके माध्यम से प्रवाहित होने पर नहीं बदलती है, गैर-ध्रुवीकरण योग्य कहलाती है, और इलेक्ट्रोड, जो ध्रुवीकरण की विशेषता होती है, को ध्रुवीकरण कहा जाता है।

गैर-ध्रुवीकरण योग्य इलेक्ट्रोड में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, टाइप II इलेक्ट्रोड, और ध्रुवीकरण वाले में सभी धातु और अमलगम इलेक्ट्रोड शामिल हैं।

1.3 विभवमिति

पोटेंशियोमेट्री, नर्नस्ट समीकरण (1) द्वारा वर्णित आयन की सांद्रता की गतिविधि पर संतुलन इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता के आधार पर, पदार्थों के अध्ययन और विश्लेषण के लिए एक विद्युत रासायनिक विधि है।

इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं की प्रकृति और उनमें शामिल पदार्थों की गतिविधियों पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता इलेक्ट्रोलाइट्स, मानक इलेक्ट्रोड क्षमता, संतुलन स्थिरांक, घुलनशीलता उत्पादों के गतिविधि गुणांक खोजने के लिए ईएमएफ (पोटेंशियोमेट्रिक विधि) के माप का उपयोग करना संभव बनाती है। , पीएच समाधान, आदि। पोटेंशियोमेट्रिक विधि के फायदे सटीकता, निष्पक्षता और गति हैं।

यह जाना जाता है कि

समाधान की एक महत्वपूर्ण विशेषता है और कई प्रतिक्रियाओं की संभावना और प्रकृति को निर्धारित करती है।

पीएच का पोटेंशियोमेट्रिक निर्धारण तथाकथित संकेतक इलेक्ट्रोड के उपयोग पर आधारित है, जिसमें हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, और क्षमता पीएच पर निर्भर करती है। परीक्षण समाधान के साथ संकेतक इलेक्ट्रोड वाले तत्व के ईएमएफ को मापकर, इस समाधान के पीएच की गणना करना संभव है। ज्ञात क्षमता वाले इलेक्ट्रोड को दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में लिया जाना चाहिए।

तत्व ईएमएफ

एच 2| परीक्षण समाधान || केसीएल, एचजी2 क्लोरीन 2| एचजी

पीएच निर्धारित करने के लिए पोटेंशियोमेट्रिक विधि आपको टर्बिड और रंगीन मीडिया के पीएच को खोजने की अनुमति देती है। एक संकेतक के रूप में हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, समाधान के पीएच को एक विस्तृत श्रृंखला (पीएच 1 से पीएच 14 तक) में निर्धारित करना संभव है। नुकसान संतुलन प्राप्त करने के लिए हाइड्रोजन के साथ इलेक्ट्रोड के लंबे समय तक संतृप्ति की आवश्यकता है। इसका उपयोग सर्फेक्टेंट और कुछ लवणों की उपस्थिति में नहीं किया जा सकता है।

इस मामले में प्रयुक्त तत्व की योजना इस प्रकार है:

| एचजी 2क्लोरीन 2, केसी मैं || परीक्षण समाधान + क्विनहाइड्रोन | पं,

इसका ईएमएफ है

(10)

क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड का उपयोग करके समाधान के पीएच को निर्धारित करने के लिए पोटेंशियोमेट्रिक विधि बहुत सरल है। यह 1 से 8 के पीएच वाले समाधान के लिए लागू होता है। क्षारीय वातावरण में, साथ ही ऑक्सीकरण या कम करने वाले एजेंटों की उपस्थिति में, क्विनहाइड्रोन इलेक्ट्रोड अनुपयुक्त है।

तथाकथित ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग अक्सर एक संकेतक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है। यह एक पतली दीवार वाली कांच की गेंद होती है, जिसके अंदर एक संदर्भ इलेक्ट्रोड रखा जाता है, जैसे सिल्वर क्लोराइड। ग्लास एक सुपरकूल्ड सिलिकेट घोल है जिसमें क्षार धातु के धनायन और प्रकार के आयन होते हैं। कांच की गेंद को प्रारंभिक रूप से एक मजबूत एसिड समाधान में रखा जाता है, जहां कांच और समाधान के बीच धनायनों का आदान-प्रदान होता है, और कांच हाइड्रोजन आयनों से संतृप्त होता है। पीएच का निर्धारण करते समय, एक ग्लास इलेक्ट्रोड और एक अन्य संदर्भ इलेक्ट्रोड को परीक्षण समाधान में उतारा जाता है। परिणाम निम्नलिखित श्रृंखला है:

संदर्भ इलेक्ट्रोड में शामिल ग्लास और पोटेशियम क्लोराइड समाधान के बीच इंटरफेस पर संभावित छलांग? 1 इस समाधान की एकाग्रता की स्थिरता के कारण स्थिर है। संभावित छलांग? 2 परीक्षण समाधान की एकाग्रता पर निर्भर करता है और इसे लिखा जा सकता है

(11)

कहाँ पे ?हे और m दिए गए ग्लास इलेक्ट्रोड के लिए स्थिरांक हैं। कांच की सतह पर संभावित उछाल को ध्यान में रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं

(12)

(13)

कहाँ पे । यहाँ से

(14)

किसी दिए गए ग्लास इलेक्ट्रोड के लिए स्थिरांक ?° और मी प्रारंभिक स्नातक द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। इसके लिए, एक ज्ञात पीएच के साथ कई बफर समाधानों में एक ग्लास इलेक्ट्रोड रखा जाता है और सर्किट के ईएमएफ को मापा जाता है। इसके अलावा, सूत्र (14) के अनुसार, अध्ययन किए गए समाधानों का पीएच पाया जाता है।

आइए इलेक्ट्रोलाइट के गतिविधि गुणांक पर विचार करें। दो इलेक्ट्रोलाइट समाधान युक्त स्थानांतरण के बिना एक दोहरी एकाग्रता श्रृंखला पर विचार करें:

पं, एच 2| एचसीएल, एजीसीएल | एजी | एजीसीएल, एचसीएल | एच 2 , पं

एक1 एक2

कहाँ पे एक1 तथा एक2 - मध्यम आयनिक गतिविधियाँएचसीएल समाधान। इसका उपयोग एचसीएल के गतिविधि गुणांक को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इस सर्किट का ईएमएफ है

(15)

R, F और T के संख्यात्मक मानों का प्रतिस्थापन = 298 K और दशमलव लघुगणक में संक्रमण देता है

(16)

परिणामी समीकरण में रखें

(17)

जहां एम 1- औसत मोललिटी; ?1- इलेक्ट्रोलाइट की औसत गतिविधि गुणांक।

हम समीकरण के बाईं ओर अनुभवजन्य रूप से निर्धारित मात्राओं को स्थानांतरित करते हैं, और हमें मिलता है

(18)

इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि असीमित तनु विलयन के सीमित मामले में, यह आदर्श के करीब होना चाहिए, और ?एक ? 1, तो बी है

(19)

हम एक निर्भरता ग्राफ बनाते हैं (या, जो अधिक सुविधाजनक है, क्योंकि यह एक सीधी रेखा के करीब एक रेखा देता है) और एक्सट्रपलेट करता है। इस प्रकार, हम ग्राफिक रूप से बी निर्धारित करते हैं (चित्र 2)।

चित्रा 2. इलेक्ट्रोलाइट की गतिविधि गुणांक का निर्धारण

गतिविधि गुणांक की गणना समीकरण द्वारा की जाती है

(20)

4 कंडक्टोमेट्री

कंडक्टोमेट्री- तरल इलेक्ट्रोलाइट्स की विद्युत चालकता को मापने के आधार पर विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का एक सेट, जो उनकी एकाग्रता के समानुपाती होता है।

विद्युत चालकता (कंडक्टोमेट्री) के माप कई सैद्धांतिक और व्यावहारिक समस्याओं को हल करने की अनुमति देते हैं। इस तरह के माप जल्दी और सटीक रूप से किए जा सकते हैं। कंडक्टोमेट्री का उपयोग करके, कोई एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की निरंतर और डिग्री, कम घुलनशील पदार्थों की घुलनशीलता और घुलनशीलता उत्पाद, पानी का आयनिक उत्पाद और अन्य भौतिक रासायनिक मात्रा निर्धारित कर सकता है। उत्पादन में, अनुत्पादक ऊर्जा लागत को समाप्त करने के लिए पर्याप्त रूप से उच्च चालकता के साथ इलेक्ट्रोलाइट समाधानों का चयन करने के लिए, एक भंग पदार्थ की सामग्री को जल्दी और सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए, विभिन्न तरल पदार्थों की गुणवत्ता को स्वचालित रूप से नियंत्रित करने के लिए, कंडक्टोमेट्रिक माप का उपयोग किया जाता है।

एक कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन में, अनुमापन अभिकर्मक के प्रत्येक जोड़ के बाद विद्युत चालकता में परिवर्तन द्वारा प्रतिक्रिया की प्रगति की निगरानी की जाती है। इसे संकेतकों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है और इसे अपारदर्शी मीडिया में किया जा सकता है। कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन की प्रक्रिया में, अनुमापित पदार्थ के आयनों को अतिरिक्त अभिकर्मक के आयनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। तुल्यता बिंदु समाधान की विद्युत चालकता में तेज बदलाव से निर्धारित होता है, जिसे इन आयनों की विभिन्न गतिशीलता द्वारा समझाया गया है।

अंजीर पर। 3 जोड़ा अभिकर्मक के आयतन V पर विशिष्ट विद्युत चालकता (x) के निर्भरता घटता को दर्शाता है। टाइट्रेट करना मजबूत अम्ल मजबूत आधारया एक मजबूत एसिड (वक्र l) के साथ एक मजबूत आधार, परिणामी नमक के कम मोबाइल आयनों द्वारा हाइड्रोजन या हाइड्रॉक्सिल आयनों के प्रतिस्थापन के अनुरूप, अनुमापन वक्र पर एक न्यूनतम बनता है। जब एक कमजोर एसिड को एक मजबूत आधार या एक मजबूत एसिड (वक्र 2) के साथ कमजोर आधार के साथ शीर्षक दिया जाता है, तो वक्र का ढलान तुल्यता बिंदु पर बदल जाता है, जिसे पृथक्करण की तुलना में परिणामी नमक के अधिक महत्वपूर्ण पृथक्करण द्वारा समझाया जाता है। प्रारंभिक पदार्थ का। मजबूत आधार (वक्र 3) के साथ मजबूत (ए) और कमजोर (बी) एसिड के मिश्रण के अनुमापन के मामले में, दो तुल्यता बिंदु देखे जाते हैं।

चित्रा 3. कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन घटता।

आयनिक विद्युत चालकता की तालिकाओं की सहायता से या मापन द्वारा ?समाधान के विभिन्न सांद्रता पर और बाद में शून्य एकाग्रता के लिए एक्सट्रपलेशन, कोई भी पा सकता है ?°. यदि हम किसी दिए गए सांद्रण के विलयन की विद्युत चालकता मापते हैं, तो समीकरण के अनुसार

(22)

हमें रिश्ता मिलता है

(23)

चित्र 4 अभिविन्यास ध्रुवीय अणुइलेक्ट्रोलाइट आयनों के पास विलायक

समीकरणों से

(24) और , (25)

मानते हुए, हमें मिलता है

(26)

(27)

यह ध्यान रखना बाकी है कि मूल्य ?केवल इस इलेक्ट्रोलाइट के कारण होता है और इसमें विलायक की विद्युत चालकता शामिल नहीं होती है, अर्थात।

5 कूलोमेट्री

कौलोमेट्री- विद्युत रासायनिक ऑक्सीकरण या काम करने वाले इलेक्ट्रोड पर किसी पदार्थ की कमी के दौरान इलेक्ट्रोलाइज़र के माध्यम से पारित बिजली (क्यू) की मात्रा को मापने के आधार पर एक विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधि। फैराडे के एकीकृत कानून के अनुसार, जी में विद्युत रासायनिक रूप से परिवर्तित पदार्थ (पी) का द्रव्यमान संबंध से सी में क्यू से संबंधित है:

(28)

जहां एम आण्विक है या परमाणु भारपदार्थ, n किसी पदार्थ के एक अणु (परमाणु) के विद्युत रासायनिक परिवर्तन में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है (M/n पदार्थ का विद्युत रासायनिक समतुल्य है), F फैराडे स्थिरांक है।

कूलोमेट्री ही है भौतिक-रासायनिक विधिअध्ययन जिसमें संदर्भ सामग्री की आवश्यकता नहीं होती है। प्रत्यक्ष कूलोमेट्री और कूलोमेट्रिक अनुमापन के बीच अंतर किया जाता है। पहले मामले में, एक इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से सक्रिय पदार्थ निर्धारित किया जाता है, दूसरे मामले में, विश्लेषण की विद्युत रासायनिक गतिविधि की परवाह किए बिना, एक इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से सक्रिय सहायक अभिकर्मक को परीक्षण समाधान में पेश किया जाता है, विद्युत रासायनिक परिवर्तन का उत्पाद जिसमें रासायनिक रूप से संपर्क होता है उच्च दर और मात्रात्मक रूप से विश्लेषण करें। कूलोमेट्री के दोनों प्रकारों को कार्यशील इलेक्ट्रोड (पोटेंशियोस्टेटिक मोड) के निरंतर संभावित ई पर या निरंतर इलेक्ट्रोलिसिस वर्तमान I पर किया जा सकता है। उह (गैल्वेनोस्टेटिक मोड)। निरंतर ई पर सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला प्रत्यक्ष कूलोमेट्री और स्थिर I . पर कूलोमेट्रिक अनुमापन उह . एक कूलोमेट्रिक अध्ययन के लिए, निम्नलिखित शर्तों को पूरा किया जाना चाहिए: किसी पदार्थ के विद्युत रासायनिक परिवर्तन को 100% वर्तमान दक्षता के साथ आगे बढ़ना चाहिए, अर्थात। कोई साइड इलेक्ट्रोकेमिकल और रासायनिक प्रक्रियाएं नहीं होनी चाहिए; हमें बिजली की मात्रा निर्धारित करने और विद्युत रासायनिक या रासायनिक प्रतिक्रिया के पूरा होने का क्षण निर्धारित करने के लिए विश्वसनीय तरीकों की आवश्यकता है। प्रत्यक्ष कूलोमेट्री में, 100% वर्तमान दक्षता सुनिश्चित की जाती है यदि ई का मान सीमित प्रसार प्रवाह I के क्षेत्र में स्थिर रखा जाता है। जनसंपर्क विश्लेषण के वोल्टमोग्राम पर। इस मामले में, विश्लेषण किया गया समाधान समान परिस्थितियों में विद्युत रासायनिक परिवर्तन में सक्षम विदेशी पदार्थों से मुक्त होना चाहिए। बिजली की मात्रा आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक करंट इंटीग्रेटर्स का उपयोग करके निर्धारित की जाती है। कभी-कभी वे कम सटीक उपकरणों का उपयोग करते हैं - कूलोमीटर विभिन्न प्रकार के, साथ ही प्लानोमेट्रिक और गणना के तरीके। पिछले दो मामलों में, इलेक्ट्रोलिसिस के पूरा होने को वह क्षण माना जाता है जब I उह पृष्ठभूमि वर्तमान I के मान पर गिरता है एफ , इसलिए इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया को पूरा करने के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा अंतर Q . के बराबर है के बारे में -क्यू एफ , जहां क्यू के बारे में - कुलबिजली, क्यू एफ - समान इलेक्ट्रोलिसिस समय के लिए समान परिस्थितियों में मापी गई बिजली की मात्रा t उह , लेकिन विश्लेषण के अभाव में। यदि विद्युत रासायनिक अभिक्रिया प्रथम कोटि की है, तो

(29)

(30)

जहां मैं टी और मैं हे - इलेक्ट्रोलिसिस करंट, क्रमशः, समय पर t और at ?= 0, - इलेक्ट्रोड सतह क्षेत्र, - प्रसार गुणांक इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय इन-va,

?प्रसार परत की मोटाई है, सेल में समाधान की मात्रा है।

इलेक्ट्रोलिसिस की अवधि पदार्थ की प्रारंभिक एकाग्रता पर निर्भर नहीं करती है, लेकिन एस / वी अनुपात में वृद्धि और समाधान की गहन हलचल के साथ स्पष्ट रूप से घट जाती है। हम इलेक्ट्रोलिसिस पूर्ण होने पर विचार कर सकते हैं जब I उह 0.1 I . के बराबर हो जाता है 0या 0.01 मैं 0(विश्लेषण की आवश्यक सटीकता के आधार पर)। प्लानोमेट्रिक विधि में, Q को स्थापित करने के लिए, वक्र I के नीचे के क्षेत्र को मापा जाता है ? - ?, इसलिये

(31)

परिकलन विधि में, अंतिम समीकरण को I . के व्यंजक में प्रतिस्थापित करके हल किया जाता है ?. मुझे खोजने के लिए 0और K" I . के लिए व्यंजक ?लघुगणक लें और कई (5-7) बिंदुओं से एक सीधी रेखा lg I बनाएं ?-?, जिसका ढलान K" के बराबर है, और y-अक्ष के साथ प्रतिच्छेदन बिंदु lg I से मेल खाता है 0, अर्थात। क्यू निर्धारित करने के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस को अंत तक ले जाने और I को मापने की कोई आवश्यकता नहीं है 0, जिसका मूल्य खराब रूप से पुन: पेश किया गया है।

कूलोमेट्रिक अनुसंधान के लिए प्रतिष्ठानों में एक पोटेंशियोस्टेट या गैल्वेनोस्टैट, एक रिकॉर्डिंग पोटेंशियोमीटर या करंट इंटीग्रेटर, एक इलेक्ट्रोलाइज़र और एक इंडिकेटर सिस्टम (कूलोमेट्रिक अनुमापन में रासायनिक प्रतिक्रिया के अंत को स्थापित करने के लिए भौतिक और रासायनिक तरीकों का उपयोग करने के मामले में) शामिल हैं।

इलेक्ट्रोलाइज़र, एक नियम के रूप में, कांच के बर्तन होते हैं, जिसमें कैथोड और एनोड कक्ष एक डायाफ्राम द्वारा अलग होते हैं (उदाहरण के लिए, झरझरा कांच से बना)। महान धातु (पीटी, एयू), दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड और, कम बार, कार्बन सामग्री (ग्रेफाइट, ग्लासी कार्बन, आदि) का उपयोग काम करने वाले और सहायक (इलेक्ट्रोलिसिस सर्किट को बंद करने) इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है। जिस घोल में काम करने वाला इलेक्ट्रोड डूबा होता है, उसे आमतौर पर चुंबकीय स्टिरर से हिलाया जाता है; यदि आवश्यक हो, प्रयोग एक अक्रिय गैस वातावरण में किया जाता है।

कूलमेट्रिक अनुमापन के लाभ: टाइट्रेंट समाधानों को मानकीकृत करने की कोई आवश्यकता नहीं है; टाइट्रेंट को बहुत छोटे हिस्से (लगभग लगातार) में जोड़ा जाता है; समाधान पतला नहीं है; इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से निष्क्रिय टाइट्रेंट उत्पन्न करना संभव है, उदाहरण के लिए, कॉम्प्लेक्सन III, साथ ही कमजोर रूप से स्थिर मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट, विशेष रूप से, एमएन (III), पीबी (चतुर्थ), सीआर (द्वितीय), वी (द्वितीय), तिवारी (III)।

6 वोल्टामेट्री

voltammetry- विश्लेषण किए गए समाधान में डूबे एक संकेतक माइक्रोइलेक्ट्रोड की क्षमता पर इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में वर्तमान ताकत की निर्भरता के अध्ययन के आधार पर इलेक्ट्रोकेमिकल अनुसंधान और विश्लेषण विधियों का एक सेट, जिस पर जांच की गई इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय (इलेक्ट्रोएक्टिव) पदार्थ प्रतिक्रिया करता है।

संकेतक के अलावा, सेल में बहुत अधिक संवेदनशीलता वाला एक सहायक इलेक्ट्रोड रखा जाता है ताकि जब करंट गुजरता है, तो इसकी क्षमता व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती (गैर-ध्रुवीकरण योग्य इलेक्ट्रोड)। संकेतक और सहायक इलेक्ट्रोड ई के बीच संभावित अंतर समीकरण द्वारा वर्णित है

जहां यू ध्रुवीकरण वोल्टेज है, समाधान का प्रतिरोध है।

एक उदासीन इलेक्ट्रोलाइट (पृष्ठभूमि) को उच्च सांद्रता में विश्लेषण किए गए समाधान में पेश किया जाता है, सबसे पहले, आर के मूल्य को कम करने के लिए और दूसरा, कार्रवाई के कारण होने वाले माइग्रेशन करंट को बाहर करने के लिए। विद्युत क्षेत्रइलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थों पर (पुराना - विध्रुवणकर्ता)। इन पदार्थों की कम सांद्रता में, ओमिक वोल्टेज ड्रॉप आईआर समाधान में बहुत छोटा है। ओमिक वोल्टेज ड्रॉप के लिए पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करने के लिए, एक अतिरिक्त संदर्भ इलेक्ट्रोड युक्त पोटेंशियोस्टेटिंग और तीन-इलेक्ट्रोड कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है। इन परिस्थितियों में

संकेतक के रूप में, स्थिर और घूर्णन वाले का उपयोग किया जाता है - धातु (पारा, चांदी, सोना, प्लैटिनम), कार्बन सामग्री (उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट), साथ ही टपकने वाले इलेक्ट्रोड (पारा, अमलगम, गैलियम से)। उत्तरार्द्ध केशिकाएं हैं जिनसे तरल धातु बूंद-बूंद बहती है। टपकने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए वोल्टामेट्री, जिसकी क्षमता धीरे-धीरे और रैखिक रूप से बदलती है, को पोलरोग्राफी कहा जाता है (विधि 1922 में जे। गेयरोव्स्की द्वारा प्रस्तावित की गई थी)। संदर्भ इलेक्ट्रोड आमतौर पर दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड होते हैं, जैसे कैलोमेल या सिल्वर क्लोराइड। निर्भरता घटता I \u003d f (E) या I \u003d f (U) (वोल्टामोग्राम) विशेष उपकरणों के साथ दर्ज किए जाते हैं - विभिन्न डिजाइनों के पोलरोग्राफ।

चित्रा 5. एक घूर्णन डिस्क इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्राप्त वोल्टमोग्राम

वोल्टेज के एक नीरस परिवर्तन (रैखिक स्वीप) के साथ घूर्णन या टपकने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्राप्त वोल्टाम्परोग्राम को चित्र 5 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। वर्तमान वृद्धि के खंड को तरंग कहा जाता है। यदि इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ का ऑक्सीकरण होता है, या कम होने पर कैथोडिक होने पर तरंगें एनोडिक हो सकती हैं। जब पदार्थ के ऑक्सीकृत (ऑक्स) और कम (लाल) रूप समाधान में मौजूद होते हैं, तो माइक्रोइलेक्ट्रोड पर तेजी से (प्रतिवर्ती रूप से) प्रतिक्रिया करते हैं, वोल्टमोग्राम पर एक निरंतर कैथोड-एनोड तरंग देखी जाती है, जो संभावित रूप से एब्सिस्सा अक्ष को पार करती है। ऑक्सीकरण-घटाने के अनुरूप। किसी दिए गए वातावरण में ऑक्स/रेड सिस्टम की क्षमता। यदि माइक्रोइलेक्ट्रोड पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया धीमी (अपरिवर्तनीय) है, तो वोल्टमोग्राम पदार्थ के कम रूप के ऑक्सीकरण की एनोडिक तरंग और ऑक्सीकृत रूप में कमी की कैथोडिक तरंग (अधिक नकारात्मक क्षमता पर) दिखाता है। वोल्टामोग्राम पर सीमित धारा क्षेत्र का निर्माण या तो संवहन विसरण (सीमित प्रसार धारा, I डी ), या समाधान में निर्धारित घटक से एक इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ के गठन की सीमित दर के साथ। ऐसी धारा कहलाती है गतिज को सीमित करता है, और इसकी शक्ति इस घटक की सांद्रता के समानुपाती होती है।

प्रतिवर्ती विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए तरंग को समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

(33)

जहाँ R गैस नियतांक है, T परम तापमान है, अर्ध-तरंग विभव है, अर्थात्। आधी लहर ऊंचाई के अनुरूप क्षमता। मान किसी दिए गए इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की विशेषता है और इसे पहचानने के लिए उपयोग किया जाता है। जब इलेक्ट्रोड सतह पर विश्लेषक के सोखने से पहले विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, तो वोल्टमोग्राम तरंगें नहीं, बल्कि शिखर दिखाते हैं, जो इलेक्ट्रोड क्षमता पर सोखना की अत्यधिक निर्भरता के कारण होता है। एक स्थिर इलेक्ट्रोड के साथ क्षमता के रैखिक परिवर्तन (स्वीप) के दौरान दर्ज किए गए वोल्टमोग्राम या टपकने वाले इलेक्ट्रोड की एक बूंद पर भी चोटियां दिखाई देती हैं, जिनमें से अवरोही शाखा समाधान के निकट-इलेक्ट्रोड परत की कमी से निर्धारित होती है इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ। शिखर की ऊंचाई इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की सांद्रता के समानुपाती होती है। पोलरोग्राफी में, एक बूंद के जीवनकाल में औसतन सीमित प्रसार धारा (μA में) को इल्कोविच समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

(34)

जहां n विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है, C इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की सांद्रता है, D इसका प्रसार गुणांक है, पारा ड्रॉप का जीवनकाल, m पारा बहिर्वाह की दर है।

वोल्टामेट्री का उपयोग किया जाता है: सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला में अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए - 10 . से -10 % से दसियों %; इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं के कैनेटीक्स और तंत्र का अध्ययन करने के लिए, जिसमें इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण का चरण, पूर्ववर्ती और बाद की रासायनिक प्रतिक्रियाएं, प्रारंभिक उत्पादों का सोखना और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उत्पाद आदि शामिल हैं; विद्युत डबल परत की संरचना का अध्ययन करने के लिए, समाधान में जटिल गठन का संतुलन, पारा में इंटरमेटेलिक यौगिकों के गठन और पृथक्करण और ठोस इलेक्ट्रोड की सतह पर; एम्परोमेट्रिक अनुमापन आदि के लिए शर्तों का चयन करने के लिए।

7 इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री

इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री इलेक्ट्रोलिसिस के परिणामस्वरूप उस पर एक निर्धारित घटक की रिहाई के कारण काम कर रहे इलेक्ट्रोड के द्रव्यमान में वृद्धि को निर्धारित करने के आधार पर एक विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधि है। आमतौर पर, विश्लेषण को पूर्व-तौला प्लैटिनम कैथोड (या एनोड) पर धातु (या ऑक्साइड) के रूप में जमा किया जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस के पूरा होने का क्षण आयन के लिए एक विशिष्ट संवेदनशील गुणात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करके निर्धारित किया जा रहा है। काम करने वाले इलेक्ट्रोड को धोया जाता है, सुखाया जाता है और तौला जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस से पहले और बाद में इलेक्ट्रोड के द्रव्यमान में अंतर से, अवक्षेपित धातु या ऑक्साइड का द्रव्यमान निर्धारित होता है।

कैथोड पर धातु वर्षा की सैद्धांतिक क्षमता की गणना मानक इलेक्ट्रोड क्षमता E . से की जा सकती है 0. उदाहरण के लिए, Cu(II) in . का निर्धारण करते समय अम्ल घोलप्लैटिनम कैथोड और एनोड पर संबंधित प्रतिक्रियाएं होती हैं:

इलेक्ट्रोलिसिस स्थितियों के तहत, 25 डिग्री सेल्सियस पर कैथोड क्षमता को नर्नस्ट समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

(35)

इलेक्ट्रोलिसिस की शुरुआत में, जब कैथोड की सतह तांबे से ढकी नहीं होती है, तो (Cu) एक असीम मान होता है; कैथोड सतह को तांबे से भरने के लिए पर्याप्त करंट की उपस्थिति में, a (Cu) एकता की ओर जाता है। व्यवहार में, एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए ध्यान देने योग्य दर से आगे बढ़ने के लिए, से अधिक उच्च वोल्टेजसैद्धांतिक रूप से गणना की गई रिलीज संभावित ई की तुलना में। यह प्लैटिनम एनोड पर ऑक्सीजन ओवरवॉल्टेज और सेल में ओमिक वोल्टेज ड्रॉप के कारण है।

इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री एक चयनात्मक विधि है: यदि घटकों की प्रारंभिक सांद्रता समान है, तो इलेक्ट्रोड पर अलग पृथक्करण संभव है, 0.3 V (एकल आवेशित आयनों के लिए) या 0.1 V (दोगुने आवेशित आयनों के लिए) के क्रम की इलेक्ट्रोड क्षमता में अंतर के साथ। )

इलेक्ट्रोलिसिस को इलेक्ट्रोड के बीच निरंतर वोल्टेज पर, निरंतर चालू पर, या काम करने वाले इलेक्ट्रोड की नियंत्रित क्षमता पर किया जा सकता है। स्थिर वोल्टेज पर इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री के मामले में, काम करने वाले इलेक्ट्रोड की क्षमता ध्रुवीकरण के कारण अधिक नकारात्मक क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाती है। इसका परिणाम एक अतिरिक्त प्रतिक्रिया (अन्य धातुओं या गैसीय एच का अलगाव) की घटना के कारण चयनात्मकता में कमी है। 2) इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री का यह प्रकार अशुद्धियों की उपस्थिति में आसानी से कम होने वाले पदार्थों के निर्धारण के लिए उपयुक्त है जो एच आयनों की तुलना में कम करना अधिक कठिन है। +. इलेक्ट्रोलिसिस के अंत में, गैसीय एच जारी किया जा सकता है 2. हालांकि, कूलोमेट्री के विपरीत, विश्लेषण की 100% वर्तमान दक्षता आवश्यक नहीं है, एच . की रिहाई 2अक्सर असंतोषजनक भौतिक गुणों के साथ अवक्षेपों के निर्माण की ओर जाता है। इसलिए, विश्लेषण किए गए समाधान में पदार्थों को पेश करने की सिफारिश की जाती है जो एच आयनों की तुलना में अधिक आसानी से कम हो जाते हैं। +(हाइड्राज़ीन, हाइड्रॉक्सिलमाइन) और इस प्रकार H2 की रिहाई को रोकता है .

यदि इलेक्ट्रोलिसिस एक निरंतर वर्तमान शक्ति पर किया जाता है, तो समय-समय पर सेल पर लागू होने वाले बाहरी वोल्टेज को बढ़ाना आवश्यक है ताकि एकाग्रता ध्रुवीकरण के कारण वर्तमान में कमी की भरपाई हो सके। नतीजतन, विश्लेषण कम चयनात्मक हो जाता है। कभी-कभी, हालांकि, स्थिर जटिल यौगिकों में हस्तक्षेप करने वाले उद्धरणों को बांधना संभव है जो कि विश्लेषण की तुलना में अधिक नकारात्मक क्षमता पर कम हो जाते हैं, या पहले से खराब घुलनशील यौगिक के रूप में हस्तक्षेप करने वाले आयन को हटाते हैं। विधि का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, अपने साइनाइड के क्षारीय घोल में सीडी निर्धारित करने के लिए, अमोनियम सल्फेट घोल में सह और नी, सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड के मिश्रण में Cu।

इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री को 1860 के दशक से जाना जाता है। और विभिन्न मिश्र धातुओं और अयस्कों में सिक्कों की ढलाई के लिए उपयोग की जाने वाली धातुओं को निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। यह एक मानक रहित विधि है, जिसे कूलोमेट्री का सबसे सरल संस्करण माना जा सकता है। परिणामों की सटीकता और पुनरुत्पादन के संदर्भ में, इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री Сu, Sn, Pb, Cd, Zn जैसी धातुओं के निर्धारण में अन्य विधियों से आगे निकल जाती है। प्रयोग की सापेक्ष अवधि के बावजूद, इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री का उपयोग अभी भी मिश्र धातुओं, धातुओं और इलेक्ट्रोलाइट स्नान के लिए समाधानों का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।

2.विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का प्रायोगिक भाग

1 आचरणमितीय अनुमापन द्वारा अम्ल सांद्रता का निर्धारण

प्रयोगशाला कार्य का उद्देश्य:कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा एसिटिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड की एकाग्रता का निर्धारण।

उपकरण और अभिकर्मक:5 और 10 मिलीलीटर के लिए सामान्य प्रयोगशाला मॉड्यूल, कंप्यूटर, ब्यूरेट, मोरा पिपेट; समाधान: 0.1 एन NaOH, एचसीएल और सीएच समाधान 3अज्ञात एकाग्रता के साथ COOH।

प्रगति

कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन में दो प्रयोग शामिल हैं:

अनुभव #1

ब्यूरेट और बीकर स्थापित करें। मोहर पिपेट के साथ डिवाइस के सेंसर में स्थित ग्लास में 10 मिलीलीटर घोल डालें। हाइड्रोक्लोरिक एसिड के. बीकर में घोल का स्तर शीर्ष इलेक्ट्रोड और सेंसर से 3-5 मिमी ऊपर होना चाहिए। घोल को पानी से पतला करें। चुंबकीय उत्तेजक चालू करें। ब्यूरेट को 0.1 N विलयन से भरें। NaOH। हम व्यक्तिगत कंप्यूटर से जुड़े एक सामान्य प्रयोगशाला मॉड्यूल का उपयोग करके माप करते हैं।

प्रक्रिया रसायन विज्ञान

परिणाम प्रसंस्करण

1)माप के दौरान, कंप्यूटर किसी दिए गए समाधान की विद्युत चालकता को मापता है, जिसे तालिका 1 में संक्षेपित किया गया है।

तालिका 1. हाइड्रोक्लोरिक एसिड के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार की मात्रा पर विद्युत चालकता की निर्भरता।

वी (NaOH), एमएल0246891010.51112131415L, mS9.2929.329.2959.2899.2789.2719.269.259.2419.219.1359.2489.256

)हम हाइड्रोक्लोरिक एसिड के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार की मात्रा पर विद्युत चालकता की निर्भरता का एक ग्राफ बनाते हैं (चित्र 6)।

चित्र 6. हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार के आयतन पर विद्युत चालकता की निर्भरता।

वीक्यू (NaOH) = 13 मिली

4)समतुल्य के नियम का उपयोग करते हुए, हम हाइड्रोक्लोरिक एसिड की सांद्रता की गणना करते हैं:

यहाँ से (37)

अनुभव #2

प्रयोग 5 मिलीलीटर समाधान के साथ किया जाता है सिरका अम्लएस। आगे की क्रियाएं पिछले प्रयोग की तरह ही हैं।

प्रक्रिया रसायन विज्ञान

परिणाम प्रसंस्करण

1)माप के दौरान, कंप्यूटर किसी दिए गए समाधान की विद्युत चालकता को मापता है, जिसे तालिका 2 में संक्षेपित किया गया है।

तालिका 2. एसिटिक अम्ल के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार के आयतन पर विद्युत चालकता की निर्भरता।

वी (NaOH), एमएल012344.555.5678910L, mSm6.63.84.65.76.67.08.08.38.58.99.09.19.2

)हम एसिटिक अम्ल के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार के आयतन पर विद्युत चालकता की निर्भरता का एक ग्राफ बनाते हैं (चित्र 7)।

चित्र 7. एसिटिक अम्ल के अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार के आयतन पर विद्युत चालकता की निर्भरता।

3)हम ग्राफ पर तुल्यता बिंदु पाते हैं:

वीक्यू (NaOH) = 5 मिली

)समतुल्य के नियम का उपयोग करते हुए, हम एसिटिक अम्ल की सांद्रता की गणना करते हैं:

निष्कर्ष

इस कार्य के दौरान, हमने कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा हाइड्रोक्लोरिक और एसिटिक एसिड की सांद्रता निर्धारित की:

2 पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन

लक्ष्य: विभवमितीय अनुमापन की विधि से परिचित होना। एक मजबूत आधार के साथ एक मजबूत एसिड, एक मजबूत आधार के साथ एक कमजोर एसिड का अनुमापन करते समय तुल्यता बिंदु निर्धारित करें।

उपकरण: पीएच मीटर, ग्लास इलेक्ट्रोड, सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड, 100 मिली बीकर; 0.1 एन HC1 समाधान; चौधरी 3कूह; 0.5 एन. केओएच समाधान; मूत्रवर्धक, चुंबकीय उत्तेजक।

प्रगति

अनुभव #1

एक पिपेट का उपयोग करके एक गिलास में 0.1 एन समाधान के 15 मिलीलीटर डालो। हाइड्रोक्लोरिक एसिड, स्लाइडर को कम करें, ग्लास को चुंबकीय स्टिरर पर रखें और इलेक्ट्रोड को कम करने के बाद इसे चालू करें (सुनिश्चित करें कि ग्लास इलेक्ट्रोड स्लाइडर को नहीं छूता है)।

पीएच मीटर की ऑफ पोजीशन "-1-14" और "0-t" को दबाया जाता है। बदलने के लिए, "पीएच" बटन दबाएं और निचले पैमाने पर मान हटा दें। फिर 0.1 N का घोल डालें। क्षार 1-3 मिलीलीटर और पीएच मान को ठीक करें। हम माइक्रोब्यूरेट्स सेट करते हैं ताकि क्षार बूंदों में बह जाए। तुल्यता बिंदु पर पहुंचने पर, हम बहुत कम मात्रा में क्षार मिलाते हैं। प्रयोग के दौरान कांच एक चुंबकीय स्टिरर पर होता है, और घोल को लगातार हिलाया जाता है।

समाधान के पीएच में तेज बदलाव के बाद, हम थोड़ी मात्रा में क्षार जोड़ते हैं और लगातार पीएच को ठीक करते हैं।

प्रक्रिया रसायन विज्ञान

परिणाम प्रसंस्करण

1)इस प्रयोग के परिणामस्वरूप, हमें निम्नलिखित परिणाम प्राप्त हुए:

तालिका 3. निर्भरता पीएचएसिटिक एसिड के अनुमापन के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षार की मात्रा से।

वी (केओएच), एमएल12345678910पीएच4.004.154.154.154.004.204.304.294.945.004.91

तालिका की निरंतरता। 3

वी (केओएच), एमएल

)प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, हम अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार के आयतन पर pH की निर्भरता को आलेखित करते हैं (चित्र 8)।

चित्रा 8. हाइड्रोक्लोरिक एसिड के लिए अनुमापन वक्र

)ग्राफ (चित्र 8) के अनुसार, हम तुल्यता बिंदु निर्धारित करते हैं।

वी ईक (NaOH) = 16.5 मिली

अनुभव #2

हम 0.1 एन के साथ एक समान अनुमापन करते हैं। सीएच3 कूह।

रसायन शास्त्र

परिणाम प्रसंस्करण

1)इस प्रयोग के परिणामस्वरूप, हमें निम्नलिखित डेटा प्राप्त हुआ:

तालिका 4. एसिटिक एसिड के अनुमापन के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षार की मात्रा पर पीएच मान की निर्भरता।

वी (केओएच), एमएल

)प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, हम अनुमापन के लिए प्रयुक्त क्षार के आयतन पर pH की निर्भरता को आलेखित करते हैं (चित्र 9)।

चित्रा 9. एसिटिक एसिड अनुमापन वक्र

)ग्राफ (चित्र 9) के अनुसार, हम तुल्यता बिंदु निर्धारित करते हैं। eq (NaOH) = 14.2 मिली

निष्कर्ष

इस कार्य के दौरान, हमने पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन की विधि द्वारा हाइड्रोक्लोरिक और एसिटिक एसिड के विलयन का तुल्यता बिंदु निर्धारित किया।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान के लिए तुल्यता बिंदु:

वी ईक (NaOH) = 16.5 मिली

एसिटिक एसिड समाधान के लिए तुल्यता बिंदु: eq (NaOH) = 14.2 मिली

3 इलेक्ट्रोलिसिस

उद्देश्य: तांबे के विद्युत रासायनिक समकक्ष का निर्धारण।

उपकरण: रेक्टिफायर, एमीटर, इलेक्ट्रोलाइट के साथ स्नान और दो कॉपर इलेक्ट्रोड, स्टॉपवॉच, विश्लेषणात्मक संतुलन, 5% CuSO समाधान 4, डिवाइस को माउंट करने के लिए तार।

प्रगति

विद्युत रासायनिक समतुल्य - विद्युत की एक इकाई पारित होने पर इलेक्ट्रोड में रासायनिक परिवर्तन से गुजरने वाले पदार्थ की मात्रा, बशर्ते कि पारित की गई सभी बिजली केवल इस पदार्थ के परिवर्तन पर खर्च की जाती है।

(38)

जहां ई विद्युत रासायनिक समकक्ष है,

?- दाढ़ कनेक्शन मास,

?q इस यौगिक के एक अणु के विद्युत रासायनिक परिवर्तन के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।

इलेक्ट्रोड पर रासायनिक परिवर्तन से गुजरने वाले पदार्थ के बराबर का दाढ़ द्रव्यमान (Meq .) ) के बराबर है:

(39)

जहाँ m जमा पदार्थ का द्रव्यमान है,

एफ - फैराडे स्थिरांक,

मैं - वर्तमान ताकत,

t वह समय है जिसके दौरान करंट प्रवाहित होता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल समकक्ष ई निर्धारित करने के लिए, हम एक उपकरण को इकट्ठा करते हैं जहां स्रोत से करंट एक रेक्टिफायर और एक इलेक्ट्रोलाइट बाथ, श्रृंखला में जुड़े एक एमीटर के माध्यम से पारित किया जाता है। जब चालू किया जाता है, तो कॉपर को कॉपर इलेक्ट्रोड पर छोड़ा जाता है, जो कि कैथोड है। तांबे से बना एनोड भी घुल जाता है। तांबे को कैथोड पर जमा करने के लिए, एक घनी परत बनाएं और प्रयोग के दौरान छीलें नहीं, परिणामों को विकृत करते हुए, आपको एक वर्तमान का उपयोग करना चाहिए जो प्रति 1 सेमी 0.05 ए से अधिक न हो। 2कैथोड सतह। ऐसा करने के लिए, प्रयोग की शुरुआत से पहले, एक मिलीमीटर शासक का उपयोग करके, कैथोड की सतह निर्धारित करें और अधिकतम स्वीकार्य वर्तमान की गणना करें।

प्रयोग शुरू करने से पहले, कैथोड को 1-2 सेकंड के लिए 20-30% घोल में डुबोया जाता है। नाइट्रिक एसिडऔर फिर आसुत जल से अच्छी तरह धो लें।

काम के दौरान, इलेक्ट्रोलाइट में डूबे कैथोड की सतह को नहीं छूना महत्वपूर्ण है, क्योंकि। वसा के मामूली निशान भी कॉपर कैथोड जमा के आसंजन को बिगाड़ देते हैं।

उसके बाद, हम कैथोड को वोल्टमीटर में ठीक करते हैं, जिसे हम CuSO . के घोल से भरते हैं 4. कैथोड को इलेक्ट्रोलाइट स्नान से हटा दिया जाता है, आसुत जल से धोया जाता है, सुखाया जाता है और एक विश्लेषणात्मक संतुलन पर तौला जाता है। उसके बाद, कैथोड को फिर से इलेक्ट्रोलाइट के साथ स्नान में स्थापित किया जाता है और प्रयोग के लिए आगे बढ़ता है। उसी समय करंट चालू करें और स्टॉपवॉच चालू करें। प्रयोग 40-50 मिनट तक जारी रहता है। उसी समय करंट को बंद कर दें और स्टॉपवॉच को बंद कर दें। कैथोड को इलेक्ट्रोलाइट से हटा दिया जाता है, आसुत जल से धोया जाता है, सुखाया जाता है और तौला जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रियाएं हुईं:

)कॉपर (II) सल्फेट घोल का पृथक्करण:

2)इलेक्ट्रोड पर रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं:

परिणाम प्रसंस्करण

1)इस प्रयोगशाला कार्य के परिणामस्वरूप, हमें निम्नलिखित डेटा प्राप्त हुआ (तालिका 5):

तालिका 5. आयोजित प्रयोगशाला कार्य पर डेटा।

करंट स्ट्रेंथ (I), A1.8 वह समय जिसके दौरान करंट प्रवाहित होता है (t), s2527 प्रयोग से पहले कैथोड का वजन, द्रव्यमान में व्यक्त किया जाता है, g24.42 प्रयोग के बाद कैथोड का वजन, द्रव्यमान में व्यक्त किया जाता है, g25.81 जमा पदार्थ का वजन, द्रव्यमान में व्यक्त (एम), r1.39 2)विद्युत रासायनिक समकक्ष की गणना:

)दाढ़ द्रव्यमान समतुल्य, निरपेक्ष और सापेक्ष त्रुटि की गणना:

निष्कर्ष।

इस कार्य के दौरान, हमने तांबे के विद्युत रासायनिक समकक्ष का निर्धारण किया, दाढ़ जनतांबे के बराबर, साथ ही निरपेक्ष और सापेक्ष त्रुटि।

2.4 इलेक्ट्रोड क्षमता का निर्धारण

उद्देश्य: तांबे और जस्ता इलेक्ट्रोड की विभिन्न गतिविधि के नमक के समाधान में क्षमता को मापें। नर्नस्ट समीकरण का उपयोग करके गणना के साथ मापा संभावित मूल्यों की तुलना करें।

उपकरण: पीएच मीटर, कॉपर इलेक्ट्रोड, जिंक इलेक्ट्रोड, सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड, संतृप्त KCl समाधान के साथ यू-ट्यूब, सैंडपेपर, CuSO समाधान 4और ZnSO 4अलग एकाग्रता के साथ।

प्रगति

पहली तरह की क्षमता को मापने के लिए, हम एक मापने वाले उपकरण, एक मापा इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड से मिलकर एक सर्किट को इकट्ठा करते हैं। वास्तव में, हम गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ को मापते हैं

| एजीसीएल, केसीएल || CuSO4 | घन;

Zn | ZnSO4 || केसीएल, एजीसीएल | एजी.

सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड (दूसरी तरह का इलेक्ट्रोड) की क्षमता स्थिर है, केवल Cl आयनों की गतिविधि पर निर्भर करती है और Ag के बराबर है | AgCl (KC1 का संतृप्त विलयन) = 0.2 V. यह एक संदर्भ इलेक्ट्रोड है।

विसरित विभव को समाप्त करने के लिए हम संतृप्त KCl विलयन से भरे पुलों का उपयोग करते हैं।

हम क्षमता को मापने के लिए पीएच मीटर का उपयोग करते हैं। हम सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड को एक विशेष सॉकेट "संदर्भ इलेक्ट्रोड" (वीएसपी इंस्ट्रूमेंट पैनल पर) से जोड़ते हैं, और मापने वाले इलेक्ट्रोड को एक विशेष प्लग के माध्यम से सॉकेट "मास - 1", "मास - 2" से जोड़ते हैं।

प्रक्रिया रसायन विज्ञान

गैल्वेनिक सेल के लिए Ag | एजीसीएल, केसीएल || CuSO4 | घन:

गैल्वेनिक सेल के लिए Zn | ZnSO4 || केसीएल, एजीसीएल | एजी:

परिणाम प्रसंस्करण

1)Cu आयनों की विभिन्न गतिविधियों पर कॉपर इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापने के परिणामस्वरूप 2+हमें निम्नलिखित डेटा मिला:

¾ कॉपर इलेक्ट्रोड के लिए (तालिका 6):

तालिका 6. कॉपर इलेक्ट्रोड के लिए लैब डेटा।

?माप, वीएसएन, मोल * इक्विव -1 * एल -1 ?एलजी ए ?कैल्क, बी0.2100.10.38-1.72120.2862230.3510.20.36-1.44370.2944110.3600.50.25-1.20410.3014780.3611.00.23-0.93930, 309291

¾ जिंक इलेक्ट्रोड के लिए (तालिका 7):

तालिका 6. जिंक इलेक्ट्रोड के लिए लैब डेटा।

?माप, वीएसएन, मोल * इक्विव -1 * एल -1 ?एलजी ए ?परिकलित, V-0.0650.10.25-1.9031-0.81914-0.0650.20.28-1.5528-0.80881-0.0290.50.38-1.0223-0, 79316-0.0501.00.40-0.6990-0.78362

2) हम lg a (Cu2+) पर इलेक्ट्रोड विभव की निर्भरता को आलेखित करते हैं।

¾ कॉपर इलेक्ट्रोड के लिए (चित्र 10):

चित्रा 10. तांबे (II) आयनों की गतिविधि के लघुगणक पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता

¾ जिंक इलेक्ट्रोड के लिए (चित्र 11):

चित्रा 11. जस्ता आयनों की गतिविधि के लघुगणक पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता

.हम नर्नस्ट समीकरण (1) के अनुसार इलेक्ट्रोड की क्षमता की गणना करते हैं:

¾ कॉपर इलेक्ट्रोड के लिए:

¾ जिंक इलेक्ट्रोड के लिए:

निष्कर्ष: इस कार्य के दौरान, हमने CuSO . की विभिन्न सांद्रता पर कॉपर और जिंक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापा 4और ZnSO 4क्रमशः, और नर्नस्ट समीकरण के अनुसार इन इलेक्ट्रोड क्षमता की गणना भी की, जिसके परिणामस्वरूप उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि बढ़ती एकाग्रता के साथ, तांबे और जस्ता इलेक्ट्रोड की इलेक्ट्रोड क्षमता बढ़ जाती है।

5 गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का निर्धारण

उद्देश्य: गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का निर्धारण करना।

उपकरण: जिंक और कॉपर इलेक्ट्रोड, CuSO समाधान 4और ZnSO 4, सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड, पीएच मीटर, सैंडपेपर, संतृप्त KC1 समाधान के साथ यू-ट्यूब, 0.1N। और 1एन. CuSO समाधान 4, 0.1 एन। और 1एन. ZnSO4 समाधान ,

प्रगति

CuSO का आधा घोल दो गिलास में डालें 4और ZnSO 4. पहले में हम तांबे से बना एक इलेक्ट्रोड रखते हैं, दूसरे में - जस्ता से।

इलेक्ट्रोड को सैंडपेपर से पूर्व-साफ किया जाता है और धोया जाता है। हम पीछे के पैनल पर "चेंज 1" और "एल" इनपुट के लिए तारों को पीएच मीटर से जोड़ते हैं। तुलना करना।" हम बाहरी सर्किट को अगर-अगर में KCl के संतृप्त घोल से भरी U- आकार की ट्यूब से बंद करते हैं।

माप से पहले, डिवाइस 30 मिनट तक गर्म होता है। जब सर्किट को इकट्ठा किया जाता है, तो हम माप के लिए आगे बढ़ते हैं, "एमवी" बटन दबाते हैं और डिवाइस के रीडिंग को निचले पैमाने "1-14" पर देखते हैं। ईएमएफ के अधिक सटीक निर्धारण के लिए, वांछित सीमा के लिए बटन दबाएं। मापा मानों को वोल्ट में बदलने के लिए, मान के अंश को 0.1 से गुणा किया जाता है।

काम करने के लिए, हम 1N की एकाग्रता के साथ समाधान में तत्वों के EMF को मापते हैं। और 0.1 एन। और इन आंकड़ों की गणना के साथ तुलना करें। हम निरपेक्ष और सापेक्ष त्रुटि पाते हैं।

प्रक्रिया रसायन विज्ञान

किसी दिए गए गैल्वेनिक सेल के लिए

| ZnSO4 || केसीएल, एजीसीएल | एजी

निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं विशिष्ट हैं:

कॉपर-जिंक गैल्वेनिक सेल में होने वाली प्रतिक्रिया का समग्र समीकरण:

परिणाम प्रसंस्करण

1)इस कार्य के परिणामस्वरूप, हमें निम्नलिखित परिणाम प्राप्त हुए (तालिका 6):

तालिका 6. आयोजित प्रयोगशाला कार्य पर डेटा

समाधान ?आईएसएम, वी ?परिकलित, VRसापेक्ष त्रुटि, %0.1n. CuSO4 और 0.1n। ZnSO41.0871.0991.0921n। CuSO4 और 0.1n। ZnSO41.0821.0931.0061n। CuSO4 और 1n। ZnSO41.0601.070.935

)हम ईएमएफ की गणना करते हैं:

पोटेंशियल की गणना नर्नस्ट समीकरण (1) के अनुसार की जाती है। मानक इलेक्ट्रोड क्षमता को संदर्भ डेटा से लिया जाता है।

0.1N के समाधान के लिए। क्यूएसओ 4 और 0.1 एन। ZnSO 4:

1N के समाधान के लिए। क्यूएसओ 4 और 0.1 एन। ZnSO 4:

1N के समाधान के लिए। क्यूएसओ 4 और 1एन। ZnSO 4:

निष्कर्ष: इस कार्य में, हमने विभिन्न सांद्रता के विलयनों में एक गैल्वेनिक सेल का EMF निर्धारित किया:

0.1N की सांद्रता में। CuSO4 और 0.1n। ZnSO4,

1N की सांद्रता में। CuSO4 और 0.1n। ZnSO4,

1N की सांद्रता में। CuSO4 और 1n। ZnSO4;

और सापेक्ष त्रुटि भी निर्धारित की: क्रमशः 1.092%, 1.006%, 0.935%। नतीजतन, यह निष्कर्ष निकाला गया कि ई.डी.एस. की एकाग्रता में वृद्धि के साथ। गैल्वेनिक सेल में घट जाती है।

निष्कर्ष

इस पत्र में, हमने विद्युत रासायनिक अनुसंधान के मुख्य तरीकों पर विचार किया, उनके वर्गीकरण का विश्लेषण किया, मुख्य विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं का विश्लेषण किया और इन विधियों की प्रासंगिकता भी साबित की। अधिकांश कार्य इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं के विवरण के लिए समर्पित थे। पोटेंशियोमेट्री, कंडक्टोमेट्री, कूलोमेट्री, वोल्टामेट्री और इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री का विस्तार से अध्ययन किया गया।

व्यावहारिक शोध के दौरान, हमने किया: कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन द्वारा अज्ञात एसिड की एकाग्रता का निर्धारण, पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा हाइड्रोक्लोरिक और एसिटिक एसिड के समाधान के तुल्यता बिंदु का निर्धारण, तांबे के विद्युत रासायनिक समकक्ष का निर्धारण, क्षमता का निर्धारण तांबे और जस्ता इलेक्ट्रोड की, और एक गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ का निर्धारण।

हम इन विधियों की गति और सटीकता के बारे में आश्वस्त थे, लेकिन साथ ही, अपने स्वयं के अनुभव पर, हमने कुछ महत्वपूर्ण कमियों का खुलासा किया: सटीक डेटा प्राप्त करने के लिए, बहुत सटीक समायोजन और उपकरणों के अंशांकन की आवश्यकता होती है, प्राप्त परिणाम विभिन्न पर निर्भर करते हैं बाहरी कारक (दबाव, तापमान, आदि) और अन्य स्थितियां महत्वपूर्ण रूप से भिन्न हो सकती हैं, साथ ही उपकरणों की नाजुकता और उच्च लागत भी।

और फिर भी, ये विद्युत रासायनिक अनुसंधान के सभी ज्ञात तरीकों से दूर हैं। उपरोक्त सभी विधियां विज्ञान और प्रौद्योगिकी में उपयोग की जाने वाली विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का केवल एक छोटा सा हिस्सा हैं। और वे सभी उद्योगों में इतने व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं कि उनके बिना न तो अस्तित्व और न ही सभ्यता का आगे विकास संभव है। अपनी काफी उम्र के बावजूद, भविष्य के लिए बड़ी संभावनाओं के साथ विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों का तेजी से विकास हो रहा है। कई प्रमुख वैज्ञानिकों के पूर्वानुमानों के अनुसार, उनकी भूमिका तेजी से बढ़ेगी।

यह केवल इस दिशा में विकास के लिए हर संभव तरीके से योगदान करने के लिए है, और शायद भविष्य में हम ऐसे रहस्यों और विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियों के अनुप्रयोग के क्षेत्रों की खोज करेंगे जिनका हम केवल सपना देख सकते थे।

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2. विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीके

विश्लेषण और अनुसंधान के विद्युत रासायनिक तरीके इलेक्ट्रोड सतह पर या निकट-इलेक्ट्रोड अंतरिक्ष में होने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन और उपयोग पर आधारित होते हैं। कोई भी विद्युत पैरामीटर (संभावित, वर्तमान शक्ति, प्रतिरोध, आदि) जो कार्यात्मक रूप से विश्लेषण किए गए समाधान की एकाग्रता से संबंधित है और जिसे सही ढंग से मापा जा सकता है, एक विश्लेषणात्मक संकेत के रूप में काम कर सकता है।

अंतर करना प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष विद्युत रासायनिक तरीके।प्रत्यक्ष तरीकों में, विश्लेषण की एकाग्रता पर वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) की निर्भरता का उपयोग किया जाता है। अप्रत्यक्ष तरीकों में, एक उपयुक्त टाइट्रेंट के साथ निर्धारित किए जाने वाले घटक के अनुमापन के अंतिम बिंदु को खोजने के लिए वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) को मापा जाता है, अर्थात। टाइट्रेंट की मात्रा पर मापा पैरामीटर की निर्भरता का उपयोग करें।

किसी भी प्रकार के विद्युत रासायनिक माप के लिए, एक विद्युत रासायनिक सर्किट या एक विद्युत रासायनिक सेल की आवश्यकता होती है, जिसका घटक विश्लेषण समाधान है।

2.1. विश्लेषण की पोटेंशियोमेट्रिक विधि

2.1.1. बुनियादी कानून और सूत्र

पोटेंशियोमेट्रिक विधियाँ संकेतक इलेक्ट्रोड और संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर को मापने पर आधारित हैं, या, अधिक सटीक रूप से, विद्युत वाहक बल(ईएमएफ) विभिन्न सर्किटों के, क्योंकि यह ईएमएफ है, जो संभावित अंतर है, जिसे प्रयोगात्मक रूप से मापा जाता है।

संकेतक इलेक्ट्रोड की संतुलन क्षमताइलेक्ट्रोड प्रक्रिया में शामिल पदार्थों की गतिविधि और एकाग्रता से जुड़े, नर्नस्ट समीकरण:

ई = ई ° +आर टी / (एन एफ) एलएन (और ऑक्साइड/और पुनर्स्थापित करें)

ई = ई ° +आर टी / (एन एफ) एलएन ([ ऑक्साइड] ү ऑक्साइड /( [ पुनर्स्थापित करना] पुनर्स्थापित करें)),

आर - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, 8.31 J / (mol। K) के बराबर; टी पूर्ण तापमान है;एफ - फैराडे स्थिरांक (96500 C/mol);एन - इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या; और ऑक्साइड, और पुनर्स्थापित करें- रेडॉक्स प्रणाली के क्रमशः ऑक्सीकृत और कम रूपों की गतिविधियां;[ ऑक्साइड] तथा[ पुनर्स्थापित करना] - उनकी दाढ़ सांद्रता; ऑक्साइड, बहाल - गतिविधि गुणांक; ई ° रेडॉक्स प्रणाली की मानक क्षमता है।

स्थानापन्न टी= 298.15 K और समीकरण में स्थिरांक के संख्यात्मक मान, हम प्राप्त करते हैं:

ई = ई ° + (0.059 /एन) एलजी (और ऑक्साइड/और पुनर्स्थापित करें)

ई = ई ° + (0.059 /एन) एलजी ([ ऑक्साइड] ऑक्साइड / ([ पुनर्स्थापित करना] पुनर्स्थापित करें))

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री मेथड्ससर्किट या इलेक्ट्रोड क्षमता के प्रयोगात्मक रूप से मापा ईएमएफ से इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया प्रतिभागी की गतिविधि या एकाग्रता को खोजने के लिए नर्नस्ट समीकरण के आवेदन पर आधारित हैं। प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रिक विधियों में सबसे व्यापक था पीएच निर्धारित करने की विधि, लेकिन में निर्माण हाल के समय मेंआयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के मज़बूती से संचालन ने प्रत्यक्ष तरीकों की व्यावहारिक संभावनाओं का बहुत विस्तार किया है। पीएच मान को पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा भी मापा जाता है।

पीएच निर्धारित करने के लिए अक्सर एक ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। ग्लास इलेक्ट्रोड के मुख्य लाभ संचालन में आसानी, तेजी से संतुलन और रेडॉक्स सिस्टम में पीएच निर्धारित करने की क्षमता है। नुकसान में इलेक्ट्रोड सामग्री की नाजुकता और दृढ़ता से क्षारीय और दृढ़ता से अम्लीय समाधानों के संक्रमण में काम की जटिलता शामिल है।

हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता के अलावा, आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रिक विधि द्वारा कई दसियों विभिन्न आयनों की सामग्री निर्धारित की जा सकती है।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापनपोटेंशियोमेट्रिक माप के परिणामों से तुल्यता बिंदु के निर्धारण के आधार पर। तुल्यता बिंदु के पास, संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता में एक तेज परिवर्तन (कूद) होता है। दूसरों की तरह अनुमापांकविधियों, विभवमितीय अनुमापन अभिक्रियाओं को सख्ती से आगे बढ़ना चाहिए स्टोइकोमेट्रिक रूप से, उच्च गति रखें और अंत तक जाएं।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के लिए, एक सर्किट को एक संकेतक इलेक्ट्रोड से विश्लेषण समाधान और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड में इकट्ठा किया जाता है। कैलोमेल या सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड को अक्सर संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है।

विभवमितीय अनुमापन में प्रयुक्त संकेतक इलेक्ट्रोड का प्रकार गुणों पर निर्भर करता है अनुमापांकमिश्रण और इलेक्ट्रोड के साथ इसकी बातचीत। अम्ल-क्षार अनुमापन में, रेडॉक्स अनुमापन में एक ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, एक अक्रिय (प्लैटिनम) इलेक्ट्रोड या एक इलेक्ट्रोड जो इसमें निहित आयनों में से एक के संबंध में प्रतिवर्ती होता है अनुमापांकमिश्रण; वर्षा में - एक चांदी का इलेक्ट्रोड; में जटिलमितीय- एक धातु इलेक्ट्रोड अनुमापन योग्य धातु आयन के प्रतिवर्ती।

तुल्यता बिंदु खोजने के लिए, अक्सर निर्देशांक में एक अंतर वक्र का निर्माण किया जाता है डीइ/ डीवी-वी . तुल्यता बिंदु प्राप्त वक्र के अधिकतम द्वारा इंगित किया जाता है, और इस अधिकतम के अनुरूप भुज के साथ पढ़ने से टाइट्रेंट का आयतन मिलता है, खर्च कियातुल्यता बिंदु के अनुमापन के लिए। एक साधारण संबंध का उपयोग करने की तुलना में एक अंतर वक्र के तुल्यता बिंदु का निर्धारण करना अधिक सटीक है इ - वी

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन विधि के मुख्य लाभ उच्च सटीकता और तनु समाधानों में निर्धारण करने की क्षमता, टर्बिड और रंगीन मीडिया में, और प्रारंभिक पृथक्करण के बिना एक समाधान में कई पदार्थों को निर्धारित करने की क्षमता है। गैर-जलीय सॉल्वैंट्स के उपयोग के साथ पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के व्यावहारिक अनुप्रयोग के क्षेत्र में काफी विस्तार हो रहा है। वे बहुघटक प्रणालियों का विश्लेषण करना संभव बनाते हैं जिन्हें जलीय घोल में निर्धारित नहीं किया जा सकता है, उन पदार्थों का विश्लेषण करने के लिए जो पानी में अघुलनशील या विघटित होते हैं, आदि। पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन को आसानी से स्वचालित किया जा सकता है। उद्योग कई प्रकार के ऑटोटाइट्रेटर का उत्पादन करता है जो पोटेंशियोमेट्रिक सेंसर का उपयोग करते हैं।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के नुकसान में टाइट्रेंट को जोड़ने के बाद क्षमता की हमेशा तेजी से स्थापना नहीं होती है और कई मामलों में अनुमापन के दौरान बड़ी संख्या में रीडिंग करने की आवश्यकता होती है।

पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण में, विभिन्न प्रकार के पोटेंशियोमीटर मुख्य मापक यंत्र होते हैं। वे इलेक्ट्रोड सिस्टम के ईएमएफ को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। चूंकि ईएमएफ समाधान में संबंधित आयनों की गतिविधि पर निर्भर करता है, इसलिए कई पोटेंशियोमीटर आपको सीधे पीएक्स मान को मापने की अनुमति देते हैं - एक्स आयन की गतिविधि का नकारात्मक लघुगणक। ऐसे पोटेंशियोमीटर, संबंधित आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के साथ पूर्ण होते हैं, कहा जाता है आयनोमर्स. यदि पोटेंशियोमीटर और इलेक्ट्रोड सिस्टम को केवल हाइड्रोजन आयनों की गतिविधि को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है, तो उपकरण को पीएच मीटर कहा जाता है।

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भौतिक-रासायनिक विश्लेषण के तरीके (पीसीएमए) पदार्थों के मापा भौतिक गुणों और उनकी गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना के बीच संबंधों के उपयोग पर आधारित हैं। क्यों कि भौतिक गुणपदार्थों को विभिन्न उपकरणों - "उपकरण" का उपयोग करके मापा जाता है, फिर विश्लेषण के इन तरीकों को वाद्य यंत्र भी कहा जाता है।

FKhMA के बीच सबसे बड़ा व्यावहारिक अनुप्रयोग है:

- विद्युत रासायनिक तरीके- क्षमता, वर्तमान शक्ति, बिजली की मात्रा और अन्य विद्युत मापदंडों के मापन के आधार पर;

- वर्णक्रमीय और अन्य ऑप्टिकल तरीके - किसी पदार्थ के परमाणुओं या अणुओं द्वारा विद्युत चुम्बकीय विकिरण (ईएमआर) के अवशोषण या उत्सर्जन की घटना पर आधारित हैं;

- क्रोमैटोग्राफिक तरीके- स्थिर चरण के सापेक्ष मोबाइल चरण के दिशात्मक आंदोलन के साथ गतिशील परिस्थितियों में होने वाली शर्बत प्रक्रियाओं के आधार पर।

पीसीएमए के फायदों में उच्च संवेदनशीलता और कम पता लगाने की सीमा शामिल है - 10-9 माइक्रोग्राम तक द्रव्यमान और 10-12 ग्राम / एमएल तक एकाग्रता, उच्च चयनात्मकता (चयनात्मकता), जो मिश्रण के घटकों को उनके प्रारंभिक पृथक्करण के बिना निर्धारित करने की अनुमति देता है, जैसे साथ ही तेजी से विश्लेषण, उनके स्वचालन और कम्प्यूटरीकरण की संभावना।

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में विद्युत रासायनिक विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। विश्लेषण की किसी विशेष वस्तु के लिए विश्लेषण पद्धति का चुनाव कई कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसमें सबसे पहले, तत्व परिभाषा की निचली सीमा शामिल है।

कुछ विधियों द्वारा विभिन्न तत्वों का पता लगाने की निचली सीमा पर डेटा तालिका में प्रस्तुत किया गया है।

विभिन्न तरीकों से तत्वों का पता लगाने (μg/ml) की सीमाएं

तत्व	MAC	आस	पीटीपी	विलो	आयनोमेट्री	एम्पीयर। कैप्शन।
एजी	0.1- डाइथिज़ोन	0,07	0,2	0.00001	0.02	0.05
जैसा	0.05 - molybd.नीला	0,2	0,04	0,02	-	0,05
औ	0.04-मिथाइल फिओल।	0,3	0,005	0,001	-	0,05
द्वि	0.07-डाइथिज़ोन		0,005	0,00001	-	0,5
सीडी	0.04-डाइथिज़ोन	0,05	0,002	0,00001	0,03	0,5
करोड़	0.04-डिपेनिलकार्बाज़ाइड	0,2	0,02	-	-
घन	0.03-डाइथिज़ोन	0,2	0,002	0,00002	0,01	0,05
एचजी	0.08-डाइथिज़ोन		-	0,00005
पंजाब	0.08-डाइथिज़ोन	0,6	0,003	0,00002	0,03
एसबी	0.08-रोडामाइन		0,004	0,00004	-	0,5
फ़े	0,1-थियोसाइनेट	0,2	0,003	0,0002	0,3	0,5
से	0.08-डायमी-नोफ़थलीन	0,3	0,2	0,00002	-	0,5
एस.एन.	0,07-फिनाइल-फ्लुरियोम	0,4	0,003	0,00004	-	0,5
ते	0.1-बिस्मथोल	0,7	0,02	-	-
टी एल	0.06-रोडामाइन	0,6	0,01	0,00002	-	0,5
Zn	0.02-डाइथिज़ोन	0,02	0,003	0,0003	-	0,5
एफ-	-	-	-	-	0,02	5-10
एनएच 4+, नंबर 3 -	-	-	-	-	0,1	1-5

मैक - आणविक अवशोषण स्पेक्ट्रोमेट्री (फोटोमेट्री);

आस - परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोमेट्री (लौ फोटोमेट्री);

पीटीपी - बारी-बारी से वर्तमान पोलरोग्राफी;

आईवीए - स्ट्रिपिंग वोल्टामेट्री।

एफएचएमए में निर्धारण त्रुटियां लगभग 2-5% हैं; विश्लेषण के लिए जटिल और महंगे उपकरणों के उपयोग की आवश्यकता होती है।

अंतर करना प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्षभौतिक-रासायनिक विश्लेषण के तरीके। प्रत्यक्ष तरीके विश्लेषण की एकाग्रता पर मापा विश्लेषणात्मक संकेत की निर्भरता का उपयोग करते हैं। अप्रत्यक्ष तरीकों में, एक उपयुक्त टाइट्रेंट के साथ निर्धारित घटक के अनुमापन के अंतिम बिंदु को खोजने के लिए विश्लेषणात्मक संकेत को मापा जाता है, अर्थात, टाइट्रेंट की मात्रा पर मापा पैरामीटर की निर्भरता का उपयोग किया जाता है।

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकेइलेक्ट्रोड की सतह पर या निकट-इलेक्ट्रोड स्थान में होने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन और उपयोग पर आधारित हैं। कोई भी विद्युत पैरामीटर (क्षमता, विद्युत प्रवाह, बिजली की मात्रा, आदि) कार्यात्मक रूप से निर्धारित घटक की एकाग्रता से संबंधित है और सही माप के लिए उत्तरदायी एक विश्लेषणात्मक संकेत के रूप में काम कर सकता है।

मापा विश्लेषणात्मक संकेत की प्रकृति के अनुसार, विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों में विभाजित हैं पोटेंशियोमेट्री, वोल्टामेट्री, कूलोमेट्रीऔर कई अन्य तरीके:

स्वतंत्र चर पर विद्युत रासायनिक संकेत की विशेषता निर्भरता

तरीका	मापा संकेत	स्वतंत्र चर पर संकेत की निर्भरता
पोटेंशियोमेट्री, आयनोमेट्री	संभावित ई = एफ (सी) सी-विश्लेषण की एकाग्रता
पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन	संभावित ई = एफ (वी), वी टाइट्रेंट अभिकर्मक की मात्रा है
पोलरोग्राफी, वोल्टामेट्री	वर्तमान I = f(E), E इलेक्ट्रोड की ध्रुवीकरण क्षमता है
स्ट्रिपिंग वोल्टामेट्री	वर्तमान मैं एन = एफ (ई)
क्रोनोपोटेंशियोमेट्री	संभावित E =f(t), t - I=const पर इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण समय।
एक संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ एम्परोमेट्रिक अनुमापन	करंट I = f(V), V टाइट्रेंट अभिकर्मक का आयतन है
दो संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ एम्परोमेट्रिक अनुमापन	करंट I = f(V) V - टाइट्रेंट अभिकर्मक का आयतन
कौलोमेट्री	क्यू \u003d च (सी), सी - पदार्थ की मात्रा
कंडक्टोमेट्री	जी = एफ (सी), सी समाधान में आयनों की एकाग्रता है
कंडक्टोमेट्रिक अनुमापन	विद्युत चालकता G = f(V), V टाइट्रेंट अभिकर्मक का आयतन है

पोटेंशियोमेट्री

पोटेंशियोमेट्रिक माप आयन की गतिविधि (एकाग्रता) पर इलेक्ट्रोड संतुलन क्षमता की निर्भरता पर आधारित होते हैं। मापन के लिए उपयुक्त से गैल्वेनिक सेल बनाना आवश्यक है संकेतक इलेक्ट्रोड और संदर्भ इलेक्ट्रोड,और संकेतक इलेक्ट्रोड (गैल्वेनिक सेल का ईएमएफ) की क्षमता को मापने के लिए एक उपकरण भी है, थर्मोडायनामिक के करीब स्थितियों के तहत, जब संकेतक इलेक्ट्रोड में एक संतुलन (या इसके करीब) क्षमता होती है, अर्थात, महत्वपूर्ण वर्तमान को हटाए बिना सर्किट बंद होने पर गैल्वेनिक सेल से। इस मामले में, आप एक पारंपरिक वाल्टमीटर का उपयोग नहीं कर सकते हैं, लेकिन आपको इसका उपयोग करना चाहिए तनाव नापने का यंत्र- एक उच्च इनपुट प्रतिरोध (1011 - 1012 ओम) वाला एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, जो इलेक्ट्रोड विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं की घटना और सर्किट में वर्तमान की घटना को बाहर करता है।

एक संकेतक इलेक्ट्रोड एक इलेक्ट्रोड होता है जिसकी क्षमता विश्लेषण किए गए समाधान में आयन की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है।

एक संदर्भ इलेक्ट्रोड एक इलेक्ट्रोड है जिसकी क्षमता विश्लेषण की शर्तों के तहत स्थिर रहती है। संदर्भ इलेक्ट्रोड के संबंध में, संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें इ(एक गैल्वेनिक सेल का ईएमएफ)।

पोटेंशियोमेट्री में, संकेतक इलेक्ट्रोड के दो मुख्य वर्गों का उपयोग किया जाता है - इलेक्ट्रॉन विनिमय और आयन विनिमय।

इलेक्ट्रॉन एक्सचेंज इलेक्ट्रोड- ये इलेक्ट्रोड हैं जिनकी सतह पर इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी के साथ इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाएं होती हैं। इन इलेक्ट्रोड में पहले और दूसरे प्रकार के इलेक्ट्रोड, रेडॉक्स इलेक्ट्रोड शामिल हैं।

पहली तरह के इलेक्ट्रोड- ये इलेक्ट्रोड हैं जो इलेक्ट्रोड सामग्री के लिए एक सामान्य कटियन में प्रतिवर्ती होते हैं, उदाहरण के लिए, धातु एम उसी धातु के नमक के समाधान में डूबा हुआ है। ऐसे इलेक्ट्रोड की सतह पर प्रवाहित होता है प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएम एन+ + नीएम और इसकी वास्तविक क्षमता नर्नस्ट समीकरण के अनुसार समाधान में धातु के धनायनों की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है:

250C (298 K) के तापमान के लिए और उन स्थितियों के लिए जहां आयन गतिविधि लगभग एकाग्रता के बराबर होती है (γ → 1):

पहली तरह के इलेक्ट्रोड विभिन्न धातुओं से बने हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, Ag (चांदी), Cu (तांबा), Zn (जस्ता), Pb (सीसा), आदि।

योजनाबद्ध रूप से, पहली तरह के इलेक्ट्रोड को M | . के रूप में लिखा जाता है एम एन+ , जहां लंबवत रेखा ठोस (इलेक्ट्रोड) और तरल (समाधान) चरणों की सीमा दर्शाती है। उदाहरण के लिए, सिल्वर नाइट्रेट के विलयन में डूबे हुए सिल्वर इलेक्ट्रोड को इस प्रकार दर्शाया गया है - Ag | एजी+; यदि आवश्यक हो, तो इलेक्ट्रोलाइट की एकाग्रता का संकेत दें - Ag | एग्नो 3 (0.1 एम)।

पहली तरह के इलेक्ट्रोड में शामिल हैं गैस हाइड्रोजन इलेक्ट्रोडपं (H2) | एच+ (2Н + + 2↔ एच 2, इ 0 = 0):

दूसरी तरह के इलेक्ट्रोडआयन-प्रतिवर्ती इलेक्ट्रोड हैं, उदाहरण के लिए, इस धातु के कम घुलनशील नमक के साथ लेपित धातु, इस कम घुलनशील नमक एम, एमए के आयन युक्त समाधान में डूबा हुआ है | लेकिन एन-. ऐसे इलेक्ट्रोड की सतह पर, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया MA + नी↔ एम + ए एन-और इसकी वास्तविक क्षमता नर्नस्ट समीकरण (पर) के अनुसार समाधान में आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है टी= 298 के और γ → 1):

दूसरी तरह के इलेक्ट्रोड के उदाहरण सिल्वर क्लोराइड (AgCl + .) हैं इ Ag + Cl -) और कैलोमेल (Hg 2 Cl 2 + .) 2e↔ 2Hg + 2Cl -) इलेक्ट्रोड:

रेडॉक्स इलेक्ट्रोड- ये इलेक्ट्रोड होते हैं जिनमें एक अक्रिय सामग्री (प्लैटिनम, सोना, ग्रेफाइट, ग्लासी कार्बन, आदि) होता है, जो विश्लेषण के ऑक्सीकरण (ओके) और कम (बीओसी) रूपों वाले घोल में डूबा होता है। ऐसे इलेक्ट्रोड की सतह पर, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया ठीक + नी Vos और इसकी वास्तविक क्षमता नर्नस्ट समीकरण (पर) के अनुसार समाधान में पदार्थ के ऑक्सीकृत और अपचित रूपों की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है टी= 298 के और γ → 1):

यदि हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, तो प्रत्येक विशिष्ट मामले के लिए संबंधित नर्नस्ट समीकरणों में उनकी गतिविधि (एकाग्रता) को ध्यान में रखा जाता है।

आयन एक्सचेंज इलेक्ट्रोड- ये ऐसे इलेक्ट्रोड होते हैं जिनकी सतह पर आयन-विनिमय अभिक्रियाएँ होती हैं। इन इलेक्ट्रोडों को भी कहा जाता है आयन-चयनात्मक या झिल्ली।ऐसे इलेक्ट्रोड का सबसे महत्वपूर्ण घटक है अर्धपारगम्य झिल्लीएक पतली ठोस या तरल फिल्म जो अलग करती है अंदरूनी हिस्साइलेक्ट्रोड (आंतरिक समाधान) का विश्लेषण किया गया है और केवल एक प्रकार के एक्स (धनायनों या आयनों) के आयनों को पारित करने की क्षमता है। संरचनात्मक रूप से, झिल्ली इलेक्ट्रोड में एक आंतरिक संदर्भ इलेक्ट्रोड (आमतौर पर सिल्वर क्लोराइड) और एक आंतरिक इलेक्ट्रोलाइट समाधान होता है जिसमें एक संभावित-निर्धारण आयन की निरंतर एकाग्रता होती है, जो एक संवेदनशील झिल्ली द्वारा बाहरी (जांच) समाधान से अलग होती है।

आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड की वास्तविक क्षमता, किसी भी संदर्भ इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापा जाता है, झिल्ली द्वारा अवशोषित समाधान में उन आयनों की गतिविधि पर निर्भर करता है:

कहाँ पे कॉन्स्ट-झिल्ली की प्रकृति के आधार पर स्थिर ( विषमता क्षमता) और बाहरी और आंतरिक संदर्भ इलेक्ट्रोड के बीच संभावित अंतर, एनतथा एक(एक्स एन±) संभावित-निर्धारण आयन के चार्ज और गतिविधि हैं। यदि आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापा जाता है, तो स्थिरांक मानक इलेक्ट्रोड क्षमता है इ 0.

झिल्ली इलेक्ट्रोड के लिए, मान इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन का ढलानसैद्धांतिक से भिन्न हो सकता है नर्न्स्टमान (0.059 वी); इस मामले में, इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन का वास्तविक मूल्य θ अंशांकन ग्राफ के ढलान के स्पर्शरेखा के रूप में परिभाषित किया गया है। फिर:

एक समाधान में झिल्ली इलेक्ट्रोड की क्षमता, निर्धारित आयन एक्स के अलावा, एक विदेशी आयन बी, जो इलेक्ट्रोड की क्षमता को प्रभावित करता है, द्वारा वर्णित है निकोल्स्की समीकरण(संशोधित नर्नस्ट समीकरण):

कहाँ पे जेडविदेशी (हस्तक्षेप करने वाला) आयन का प्रभार है, कХ/В झिल्ली इलेक्ट्रोड का चयनात्मकता गुणांक है।

चयनात्मकता कारक कएक्स / बी हस्तक्षेप करने वाले बी आयनों की उपस्थिति में निर्धारित एक्स आयनों के लिए इलेक्ट्रोड झिल्ली की संवेदनशीलता को दर्शाता है। कएक्स/वी<1, то электрод селективен относительно ионов Х и, чем меньше числовое значение коэффициента селективности, тем выше селективность электрода по отношению к определяемым ионам и меньше мешающее действие посторонних ионов. Если коэффициент селективности равен 0,01, то это означает, что мешающий ион В оказывает на величину электродного потенциала в 100 раз меньшее влияние, чем определяемый ион той же молярной концентрации.

चयनात्मकता गुणांक की गणना निर्धारित और हस्तक्षेप करने वाले आयनों की गतिविधियों (एकाग्रता) के अनुपात के रूप में की जाती है, जिस पर इलेक्ट्रोड इन पदार्थों के समाधान में समान क्षमता प्राप्त करता है, उनके आरोपों को ध्यान में रखते हुए:

चयनात्मकता गुणांक के मूल्य को जानने के बाद, हस्तक्षेप करने वाले आयन की एकाग्रता की गणना करना संभव है, जो आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड (उदाहरण) की क्षमता को प्रभावित करता है।

उदाहरण। 1∙10-3 M सोडियम फ्लोराइड घोल में नाइट्रेट आयनों की क्या सांद्रता बनाई जानी चाहिए ताकि आयन-चयनात्मक फ्लोराइड इलेक्ट्रोड दोनों आयनों के प्रति समान रूप से संवेदनशील हो, यदि इसका इलेक्ट्रोड चयनात्मकता गुणांक है?

समाधान।

तब से

इसका मतलब यह है कि 0.5 mol/l से ऊपर के विश्लेषण किए गए घोल में नाइट्रेट आयनों की सांद्रता इसके मिलिमोलर घोल में फ्लोराइड आयन के निर्धारण पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है।

एक ठोस झिल्ली आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का एक उत्कृष्ट उदाहरण एक हाइड्रोजन फ़ंक्शन के साथ एक ग्लास इलेक्ट्रोड है जो एक समाधान (ग्लास पीएच इलेक्ट्रोड) में हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। ऐसे इलेक्ट्रोड के लिए, झिल्ली एक निश्चित संरचना का एक विशेष ग्लास है, और आंतरिक इलेक्ट्रोलाइट हाइड्रोक्लोरिक एसिड का 0.1 एम समाधान है:

एजी, एजीसीएल | 0.1 एम एचसीएल | कांच की झिल्ली | जांच समाधान

कांच की झिल्ली की सतह पर आयन विनिमय प्रक्रिया होती है:

SiO-Na+ (ग्लास) + H+ (समाधान) → -SiO-H+ (ग्लास) + Na+ (समाधान)

नतीजतन, कांच में हाइड्रोजन आयनों और एच + (ग्लास) एच + (समाधान) के समाधान के बीच एक गतिशील संतुलन स्थापित होता है, जो एक संभावित के उद्भव की ओर जाता है:

ई = स्थिरांक +एलजी एक(एच+) = स्थिरांक – θ पीएच

झिल्ली में Al2O3 की उच्च सामग्री वाला एक ग्लास इलेक्ट्रोड समाधान में सोडियम आयनों की गतिविधि को मापता है (एक ग्लास Na इलेक्ट्रोड, एक सोडियम चयनात्मक इलेक्ट्रोड)। इस मामले में, आंतरिक समाधान 0.1 एम सोडियम क्लोराइड समाधान है:

एजी, एजीसीएल | 0.1 एम NaCl | कांच की झिल्ली | जांच समाधान

सोडियम-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के कांच झिल्ली की सतह पर, कांच में सोडियम आयनों और Na + (कांच) Na + (समाधान) के एक समाधान के बीच एक संतुलन स्थापित किया जाता है, जिससे एक क्षमता का उदय होता है:

ई = स्थिरांक +एलजी एक(ना+) = स्थिरांक – θ pNa

क्रिस्टलीय झिल्ली के साथ सबसे उत्तम इलेक्ट्रोड एक फ्लोराइड-चयनात्मक इलेक्ट्रोड है, जिसकी झिल्ली लैंथेनम फ्लोराइड (LaF3) के एकल क्रिस्टल की प्लेट से बनी होती है, जो यूरोपियम फ्लोराइड (EuF 2) के साथ चालकता बढ़ाने के लिए सक्रिय होती है:

एजी, एजीसीएल | 0.1 एम NaCl, 0.1 एम NaF | एलएएफ 3 (ईयूएफ 2) | जांच समाधान

फ्लोराइड इलेक्ट्रोड की क्षमता इसकी सतह पर आयन एक्सचेंज प्रक्रिया द्वारा निर्धारित की जाती है एफ- (झिल्ली) एफ- (समाधान):

ई = स्थिरांक -एलजी एक(एफ-)= स्थिरांक + θ पीएफ

इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन के स्थिरांक और ढलान का मान θ आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के लिए अंशांकन वक्र से निर्धारित किया जाता है ई pX क्रमशः y-अक्ष पर एक खंड के रूप में और सीधी रेखा के ढलान के स्पर्शरेखा के रूप में। एक ग्लास पीएच इलेक्ट्रोड के लिए, इस ऑपरेशन को सटीक ज्ञात पीएच मानों के साथ मानक बफर समाधान का उपयोग करके उपकरणों (पीएच मीटर) के समायोजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

कांच और फ्लोराइड-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का एक योजनाबद्ध दृश्य आंकड़ों में दिखाया गया है:

इसकी क्षमता (गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ) को मापने के लिए एक संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ जोड़ा गया, एक ज्ञात और स्थिर क्षमता वाले एक संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जो परीक्षण समाधान की संरचना पर निर्भर नहीं करता है। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले संदर्भ इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल इलेक्ट्रोड हैं। दोनों इलेक्ट्रोड दूसरे प्रकार के इलेक्ट्रोड से संबंधित हैं और संचालन में उच्च स्थिरता की विशेषता है।

सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल इलेक्ट्रोड की क्षमता क्लोराइड आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) पर निर्भर करती है (पर टी= 298 के और γ → 1):

संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में, पोटेशियम क्लोराइड के एक संतृप्त समाधान वाले इलेक्ट्रोड का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है - 250C पर, एक संतृप्त सिल्वर क्लोराइड संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता +0.201 V है, और एक संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड +0.247 V (एक मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के सापेक्ष) है ) 1 एम और 0.1 एम पोटेशियम क्लोराइड समाधान वाले सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल संदर्भ इलेक्ट्रोड की क्षमता संदर्भ तालिकाओं में पाई जा सकती है।

संतृप्त सिल्वर क्लोराइड और कैलोमेल संदर्भ इलेक्ट्रोड का एक योजनाबद्ध दृश्य चित्र में दिखाया गया है:

संदर्भ इलेक्ट्रोड सिल्वर क्लोराइड (एक)और कैलोमेल (बी)

1 - एस्बेस्टस फाइबर विश्लेषण किए गए समाधान के साथ संपर्क प्रदान करता है

2 - KCl विलयन (संतृप्त)

3 - संपर्क छेद

4 - KCl विलयन (संतृप्त), AgCl (ठोस)

5 - KCl घोल डालने के लिए छेद

6 - Hg2Cl2, Hg और KC1 (संतृप्त) के मिश्रण से पेस्ट करें

संकेतक इलेक्ट्रोड (गैल्वेनिक सेल का ईएमएफ) की संतुलन क्षमता को मापकर समाधान में आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) को सीधे निर्धारित करने के लिए पोटेंशियोमेट्रिक विश्लेषण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री (आयनोमेट्री), साथ ही अनुमापन के अंतिम बिंदु को इंगित करने के लिए ( केटीटीओअनुमापन के दौरान संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को बदलकर ( पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन)।

सभी चालों में प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रीनिर्धारित किए जा रहे आयन की गतिविधि (एकाग्रता) पर संकेतक इलेक्ट्रोड की निर्भरता का उपयोग किया जाता है, जिसे नर्नस्ट समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है। विश्लेषण के परिणाम किसी पदार्थ की एकाग्रता का निर्धारण करते हैं, न कि उसकी गतिविधि, जो तब संभव है जब आयनों के गतिविधि गुणांक का मान एकता (γ → 1) या उनके निरंतर मूल्य (निरंतर आयनिक शक्ति) के बराबर हो समाधान), इसलिए, आगे के तर्क में, केवल एकाग्रता निर्भरता का उपयोग किया जाता है।

निर्धारित किए जा रहे आयन की सांद्रता की गणना संकेतक इलेक्ट्रोड की प्रयोगात्मक रूप से पाई गई क्षमता से की जा सकती है, यदि स्थिर घटक इलेक्ट्रोड के लिए जाना जाता है (मानक क्षमता) इ 0) और इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन की स्थिरता θ . इस मामले में, एक गैल्वेनिक सेल बनाया जाता है, जिसमें एक संकेतक इलेक्ट्रोड और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड होता है, इसका ईएमएफ मापा जाता है, संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता (एसएचई के सापेक्ष) और निर्धारित किए जा रहे आयन की एकाग्रता की गणना की जाती है।

पर विधि अंशांकन वक्रआयन की ज्ञात सांद्रता और एक निरंतर आयनिक शक्ति के साथ मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार करें, इन समाधानों में संदर्भ इलेक्ट्रोड (गैल्वेनिक सेल के ईएमएफ) के सापेक्ष संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें, और एक निर्भरता आधारित निर्माण करें प्राप्त आंकड़ों पर इपी से(ए) (अंशांकन प्लॉट)। फिर विश्लेषण किए गए समाधान में संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें इ x (समान शर्तों के तहत) और शेड्यूल के अनुसार p निर्धारित करें सेएक्स (ए) और विश्लेषण किए गए समाधान में विश्लेषक की एकाग्रता की गणना करें।

पर मानक (तुलना) विधिविश्लेषण किए गए समाधान में संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें ( इ x) और विश्लेषण के मानक समाधान में ( इअनुसूचित जनजाति)। निर्धारित आयन की सांद्रता की गणना विश्लेषण किए गए नमूने और मानक नमूने के लिए नर्नस्ट समीकरणों के आधार पर की जाती है। संकेतक इलेक्ट्रोड के लिए इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन का ढलान θ

का उपयोग करते हुए योगात्मक विधिपहले विश्लेषण किए गए समाधान में संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता को मापें ( इ x), फिर इसमें विश्लेषण के मानक समाधान की एक निश्चित मात्रा जोड़ें और परिणामी समाधान में इलेक्ट्रोड क्षमता को अतिरिक्त के साथ मापें ( इएक्स + डी)। निर्धारित आयन की सांद्रता की गणना विश्लेषण किए गए नमूने के लिए नर्नस्ट समीकरणों और योजक के साथ नमूने के आधार पर की जाती है। संकेतक इलेक्ट्रोड के लिए इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन का ढलान θ अंशांकन वक्र से पहले से ज्ञात या निर्धारित किया जाना चाहिए।

पर विभवमितीय अनुमापनटाइट्रेंट के प्रत्येक भाग को जोड़ने के बाद इलेक्ट्रोकेमिकल सेल (सूचक इलेक्ट्रोड की क्षमता) के ईएमएफ को मापें और रिकॉर्ड करें। फिर प्राप्त परिणामों के अनुसार अनुमापन वक्र निर्मित होते हैं - अभिन्ननिर्देशांक में ई वी (ए)तथा अंतरनिर्देशांक में इ/∆वी वी (बी), और अनुमापन का अंतिम बिंदु निर्धारित करें ( केटीटी)चित्रमय तरीके से:

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन में, सभी मुख्य प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है - एसिड-बेस, रेडॉक्स, वर्षा और जटिलता। वे दृश्य अनुमापन के समान आवश्यकताओं के अधीन हैं, अनुमापन के दौरान संभावित-निर्धारण आयनों की एकाग्रता में परिवर्तन को रिकॉर्ड करने के लिए एक उपयुक्त संकेतक इलेक्ट्रोड की उपस्थिति द्वारा पूरक।

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के दौरान निर्धारण त्रुटि 0.5-1% है, जो प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्रिक माप (2-10%) की तुलना में काफी कम है, हालांकि, उच्च पता लगाने की सीमा देखी जाती है - 10 -4 mol / l से अधिक।

कौलोमेट्री

कौलोमेट्रीएक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया पर खर्च की गई बिजली की मात्रा को मापने के आधार पर विश्लेषण के तरीकों को जोड़ती है। एक विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया से काम करने वाले इलेक्ट्रोड (प्रत्यक्ष कूपोमेट्री) पर विश्लेषण के मात्रात्मक इलेक्ट्रोकोनवर्जन (ऑक्सीकरण या कमी) या एक मध्यवर्ती अभिकर्मक (टाइटरेंट) का उत्पादन होता है जो विश्लेषक (अप्रत्यक्ष कूपोमेट्री, कूलोमेट्रिक अनुमापन) के साथ स्टोइकोमेट्रिक रूप से प्रतिक्रिया करता है।

कूलमेट्रिक विधियाँ किस पर आधारित होती हैं? फैराडे का नियम, जो इस मामले में विद्युत-रूपांतरित (ऑक्सीकृत या कम) पदार्थ की मात्रा और खपत की गई बिजली की मात्रा के बीच संबंध स्थापित करता है:

कहाँ पे एमविद्युत रूपान्तरित पदार्थ का द्रव्यमान है, g; क्यूएक पदार्थ, सी के विद्युत रूपांतरण पर खर्च की गई बिजली की मात्रा है; एफ- फैराडे संख्या, किसी पदार्थ के एक मोल के विद्युत रूपांतरण के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा के बराबर, 96500 C/mol; एमपदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान है, g/mol; एनविद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।

कूपोमेट्रिक विश्लेषण करने के लिए एक आवश्यक शर्त है कि विश्लेषक के परिवर्तन के लिए बिजली की लगभग पूर्ण खपत, यानी विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया को 100% वर्तमान दक्षता के साथ साइड प्रक्रियाओं के बिना आगे बढ़ना चाहिए।

व्यवहार में, कूलोमेट्रिक विश्लेषण दो संस्करणों में लागू किया जाता है - एक स्थिर क्षमता पर ( पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्री) और एक स्थिर धारा पर ( एम्पेरोस्टेटिक कूलोमेट्री).

पोटेंशियोस्टेटिक कूलोमेट्रीके लिए इस्तेमाल होता है प्रत्यक्षकूलमेट्रिक माप, जब सीधे निर्धारित पदार्थ इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन होता है। इस मामले में, काम कर रहे इलेक्ट्रोड की क्षमता . का उपयोग कर पोटेंशियोस्टैट्सस्थिर रखा जाता है और इसके मूल्य को विश्लेषक के सीमित प्रवाह के क्षेत्र में ध्रुवीकरण घटता के आधार पर चुना जाता है। एक स्थिर क्षमता पर इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया में, एक घातीय कानून के अनुसार एक इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ की एकाग्रता में कमी के अनुसार वर्तमान ताकत कम हो जाती है:

कहाँ पे Ι - एक समय में वर्तमान ताकत टी, लेकिन; Ι 0 - इलेक्ट्रोलिसिस के प्रारंभिक क्षण में वर्तमान ताकत, ए; कइलेक्ट्रोलिसिस स्थितियों के आधार पर एक स्थिरांक है।

अवशिष्ट धारा तक पहुंचने तक इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है Ι , जिसका मूल्य आवश्यक सटीकता द्वारा निर्धारित किया जाता है - 0.1% की स्वीकार्य त्रुटि के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस को पूर्ण माना जा सकता है जब Ι = 0,001Ι 0. इलेक्ट्रोलिसिस समय को कम करने के लिए, एक बड़ी सतह के एक कार्यशील इलेक्ट्रोड का उपयोग विश्लेषण किए गए समाधान के गहन सरगर्मी के साथ किया जाना चाहिए।

बिजली की कुल मात्रा क्यू, विश्लेषण के इलेक्ट्रोकोनवर्जन के लिए आवश्यक, समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

बिजली की मात्रा को यांत्रिक या इलेक्ट्रॉनिक इंटीग्रेटर्स का उपयोग करके या रासायनिक कूलोमीटर का उपयोग करके वर्तमान समय वक्र के तहत क्षेत्र को मापकर निर्धारित किया जा सकता है। कूलोमीटरएक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल है जिसमें ज्ञात स्टोइकोमेट्री की विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया 100% वर्तमान दक्षता के साथ होती है। कूलोमीटर अध्ययन के तहत कूलमेट्रिक सेल के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, इसलिए, इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, दोनों कोशिकाओं के माध्यम से समान मात्रा में बिजली प्रवाहित होती है। यदि इलेक्ट्रोलिसिस के अंत में, कूलोमीटर में बनने वाले पदार्थ की मात्रा (द्रव्यमान) को मापा जाता है, तो फैराडे के नियम के अनुसार, बिजली की मात्रा की गणना की जा सकती है। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले सिल्वर, कॉपर और गैस कूलोमीटर हैं।

एम्पेरोस्टेटिक कूलोमेट्रीके लिए इस्तेमाल होता है कूलमेट्रिक अनुमापनप्रत्यक्ष धारा पर, जिसके दौरान विश्लेषक काम करने वाले इलेक्ट्रोड पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बने टाइट्रेंट के साथ प्रतिक्रिया करता है, और इसलिए, कहा जाता है इलेक्ट्रोजेनरेटेड टाइट्रेंट.

100% वर्तमान दक्षता सुनिश्चित करने के लिए, सहायक पदार्थ की एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त आवश्यकता होती है, जिससे टाइट्रेंट उत्पन्न होता है, जो काम करने वाले इलेक्ट्रोड पर प्रतिस्पर्धी प्रतिक्रियाओं की घटना को समाप्त करता है। इस मामले में, टाइट्रेंट विश्लेषक के बराबर राशि में उत्पन्न होता है, और टाइट्रेंट की पीढ़ी पर खर्च की गई बिजली की मात्रा का उपयोग विश्लेषण की सामग्री की गणना के लिए किया जा सकता है।

बिजली की मात्रा क्यूनिरंतर धारा पर कूलोमेट्री में Ι सूत्र द्वारा गणना:

कहाँ पे टी- इलेक्ट्रोलिसिस समय, जिसके निर्धारण के लिए टाइट्रीमेट्री में अंतिम बिंदु स्थापित करने के लगभग सभी तरीके उपयुक्त हैं (दृश्य - संकेतक, वाद्य - पोटेंशियोमेट्री, एम्परोमेट्री, फोटोमेट्री)। एम्पीयर में वर्तमान ताकत और सेकंड में इलेक्ट्रोलिसिस समय के साथ, हमें कूलम्ब में बिजली की मात्रा मिलती है (उदाहरण)।

उदाहरण। 5.00 mA की धारा द्वारा पोटेशियम आयोडाइड से उत्पन्न आयोडीन के साथ एक एस्कॉर्बिक एसिड समाधान के कूलोमेट्रिक अनुमापन में 8 मिनट 40 सेकंड का समय लगा। विश्लेषण किए गए घोल में एस्कॉर्बिक एसिड के द्रव्यमान की गणना करें। अनुमापन के अंतिम बिंदु को ठीक करने का एक तरीका सुझाएं।

समाधान।आयोडाइड के ऑक्सीकरण पर खर्च की गई बिजली की मात्रा और तदनुसार, एस्कॉर्बिक एसिड है:

क्यू = टी= 5.00∙10 -3 520 = 2.60 सी।

एस्कॉर्बिक एसिड दो इलेक्ट्रॉनों की रिहाई के साथ आयोडीन द्वारा डीहाइड्रोस्कॉर्बिक एसिड में ऑक्सीकृत होता है (सी 6 एच 8 ओ 6 - 2 इ→ सी 6 एच 6 ओ 6 + 2 एच +), फिर फैराडे के नियम के अनुसार:

अनुमापन का अंतिम बिंदु समाधान में आयोडीन की अधिकता की उपस्थिति से निर्धारित होता है। इसलिए, इसे विश्लेषण किए गए घोल (नीले रंग की उपस्थिति) में जोड़े गए स्टार्च की मदद से नेत्रहीन रूप से तय किया जा सकता है, एम्परोमेट्रिक रूप से ड्रॉपिंग पारा या प्लैटिनम माइक्रोइलेक्ट्रोड के साथ आयोडीन के सीमित प्रवाह की उपस्थिति से, पोटेंशियोमेट्रिक रूप से तेज वृद्धि से प्लैटिनम इलेक्ट्रोड की क्षमता।

voltammetry

विश्लेषण की वोल्टमैट्रिक विधिमाइक्रोइलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण घटना के उपयोग पर आधारित है, वर्तमान-वोल्टेज (ध्रुवीकरण) घटता प्राप्त करना और व्याख्या करना जो लागू वोल्टेज पर वर्तमान की निर्भरता को दर्शाता है। वर्तमान-वोल्टेज वक्र (वोल्टेमोग्राम) आपको एक साथ उन पदार्थों के बारे में गुणात्मक और मात्रात्मक जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है जो माइक्रोइलेक्ट्रोड (डिपोलराइज़र) पर कम या ऑक्सीकृत होते हैं, साथ ही साथ इलेक्ट्रोड प्रक्रिया की प्रकृति के बारे में भी। आधुनिक वोल्टामेट्री पदार्थों के निर्धारण के लिए एक अत्यधिक संवेदनशील और व्यक्त विधि है, जो फार्मास्यूटिकल्स सहित अकार्बनिक और कार्बनिक प्रकृति की विभिन्न वस्तुओं के विश्लेषण के लिए उपयुक्त है। वोल्टामेट्री में न्यूनतम पता लगाने योग्य एकाग्रता 5% से कम की विधि त्रुटि के साथ 10 -8 mol/l के मान तक पहुंच जाती है। इष्टतम प्रयोगात्मक स्थितियों के तहत वोल्टामेट्री विश्लेषण किए गए समाधान में एक साथ कई घटकों को निर्धारित करना संभव बनाता है।

वोल्टामेट्री दो इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है - मज़दूरएक छोटी सतह (सूचक माइक्रोइलेक्ट्रोड) के साथ एक ध्रुवीकरण योग्य इलेक्ट्रोड और सहायकएक बड़ी सतह (संदर्भ इलेक्ट्रोड) के साथ गैर-ध्रुवीय इलेक्ट्रोड। काम करने वाले इलेक्ट्रोड पारा (पारा टपकने वाले इलेक्ट्रोड, आरसीई), प्लैटिनम (पीई) और प्रवाहकीय कार्बन सामग्री (ग्रेफाइट, ग्लासी कार्बन) से बने माइक्रोइलेक्ट्रोड हैं।

जब एक प्रत्यक्ष धारा इलेक्ट्रोलाइटिक सेल से गुजरती है, तो प्रक्रिया को संबंध (इलेक्ट्रोलाइट समाधान के लिए ओम का नियम) द्वारा विशेषता है:

ई \u003d ईए - एक + आईआर

कहाँ पे इलागू बाहरी वोल्टेज है; ईएएनोड क्षमता है; इककैथोड क्षमता है; मैं- सर्किट में करंट; आरइलेक्ट्रोलाइटिक सेल का आंतरिक प्रतिरोध है।

वोल्टामेट्रिक माप के दौरान, विश्लेषण किए गए समाधान में उच्च सांद्रता का एक उदासीन (पृष्ठभूमि) इलेक्ट्रोलाइट होता है (विश्लेषण की एकाग्रता से 100 गुना या अधिक - समाधान का प्रतिरोध कम होता है), और वोल्टामेट्री में वर्तमान 10 -5 से अधिक नहीं होता है ए, इसलिए, सेल में वोल्टेज गिरता है आईआरउपेक्षित किया जा सकता है।

चूंकि वोल्टामेट्री में इलेक्ट्रोड में से एक (सहायक) ध्रुवीकृत नहीं होता है और इसके लिए क्षमता स्थिर रहती है (इसे शून्य के बराबर लिया जा सकता है), सेल पर लागू वोल्टेज केवल कार्यशील इलेक्ट्रोड की क्षमता में परिवर्तन में प्रकट होता है, और फिर ई = ईएमाइक्रोएनोड काम करने के लिए ( एनोडिक ध्रुवीकरण) तथा ई =-इककाम कर रहे माइक्रोकैथोड के लिए ( कैथोडिक ध्रुवीकरण) इस प्रकार, दर्ज किया गया वर्तमान-वोल्टेज वक्र विद्युत रासायनिक प्रक्रिया को दर्शाता है जो केवल कार्यशील इलेक्ट्रोड पर होता है। यदि समाधान में ऐसे पदार्थ हैं जिन्हें विद्युत रासायनिक रूप से कम या ऑक्सीकृत किया जा सकता है, तो जब सेल पर एक रैखिक रूप से बदलते वोल्टेज को लागू किया जाता है, तो वोल्टमोग्राम में तरंग 1 होता है (विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया की अनुपस्थिति में, वोल्टेज पर वर्तमान की निर्भरता रैखिक 2 होती है। ओम के नियम के अनुसार):

वोल्टामेट्री का वह भाग जिसमें आरसीई एक कार्यशील माइक्रोइलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है, कहलाता है पोलरोग्राफी, चेक इलेक्ट्रोकेमिस्ट जे। गेजरोव्स्की के सम्मान में, जिन्होंने 1922 में इस पद्धति का प्रस्ताव रखा था। एक ड्रॉपिंग पारा इलेक्ट्रोड वाले सेल में प्राप्त वोल्टमोग्राम को कहा जाता है पोलरोग्राम।

क्लासिक पोलरोग्राम को पंजीकृत करने के लिए, एक आरसीई (कार्यशील इलेक्ट्रोड) और एक संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड (सहायक इलेक्ट्रोड, संदर्भ इलेक्ट्रोड) वाला एक सेल एक निरंतर वोल्टेज स्रोत से जुड़ा होता है और क्षमता 2-5 एमवी / एस की दर से बदल जाती है।

पारा ऑक्सीकरण (+0.4 वी) की इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं द्वारा एनोडिक क्षेत्र में सीमित, और हाइड्रोजन आयन कमी प्रतिक्रियाओं (-1 से -1.5 वी तक) द्वारा कैथोडिक क्षेत्र में सीमित पारा इलेक्ट्रोड लगभग पूरी तरह से ध्रुवीकरण योग्य है। , माध्यम की अम्लता के आधार पर) या पृष्ठभूमि उद्धरण (-2 V से क्षार धातु के पिंजरों के लिए -2.5 V के लिए R 4 N +)। इससे आरसीई पदार्थों पर अध्ययन करना और निर्धारित करना संभव हो जाता है जो बहुत अधिक नकारात्मक क्षमता पर कम हो जाते हैं, जो अन्य सामग्रियों से बने इलेक्ट्रोड पर असंभव है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यहां और नीचे संभावित मूल्यों को एक संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड के सापेक्ष दिया जाता है और यदि आवश्यक हो, तो किसी अन्य संदर्भ इलेक्ट्रोड के संबंध में पुनर्गणना किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, संतृप्त सिल्वर क्लोराइड।

आरसीई पर पोलरोग्राम दर्ज करने से पहले, घुलित ऑक्सीजन को हटाना आवश्यक है, क्योंकि यह नकारात्मक संभावित क्षेत्र में इलेक्ट्रोएक्टिव है, -0.2 और -0.9 वी पर दो रिकवरी तरंगें देता है। यह एक अक्रिय गैस के साथ समाधान को संतृप्त करके किया जा सकता है। (नाइट्रोजन, आर्गन, हीलियम)। सोडियम सल्फाइट (O 2 + 2Na 2 SO 3 → 2Na 2 SO 4) का उपयोग करके क्षारीय घोल से ऑक्सीजन को हटा दिया जाता है।

एक आदर्श रूप में क्लासिक पोलरोग्राम (ध्रुवीय तरंग) नीचे प्रस्तुत किया गया है:

एक ध्रुवीय तरंग की मुख्य विशेषताएं विसरण धारा का परिमाण है ( मैंई, μA), अर्ध-लहर क्षमता ( इ 1/2, वी) - वह क्षमता जिस पर धारा आधे प्रसार के बराबर है, और आरोही खंड का ढलान (0.059 / एनइलेक्ट्रोड फ़ंक्शन की स्थिरता है)। ये पैरामीटर विश्लेषण की एक विधि के रूप में पोलरोग्राफी का उपयोग करना संभव बनाते हैं (वर्तमान ताकत एकाग्रता के समानुपाती है) और अनुसंधान (आधा-लहर क्षमता और इलेक्ट्रोड फ़ंक्शन पदार्थ की प्रकृति पर निर्भर करता है)।

ध्रुवीय तरंग (ए-बी) के प्रारंभिक खंड में, क्षमता में परिवर्तन के साथ वर्तमान बहुत धीरे-धीरे बढ़ता है - यह तथाकथित है अवशिष्ट प्रवाह (मैंओस्ट) . अवशिष्ट धारा में मुख्य योगदान एक दोहरी विद्युत परत के निर्माण द्वारा किया जाता है ( आवेशित धारा), जिसे बाहर नहीं किया जा सकता है और जिसका मूल्य बढ़ती क्षमता के साथ बढ़ता है। अवशिष्ट धारा का दूसरा पद इलेक्ट्रोएक्टिव अशुद्धियों के कारण होने वाली धारा है, जिसे शुद्ध अभिकर्मकों और पानी का उपयोग करके कम किया जा सकता है।

बिंदु B पर पहुँचने पर ( रिलीज की संभावना- कैथोड पर कमी के दौरान, विमोचन क्षमता को कहा जाता है वसूली क्षमता ई vos, एनोड पर ऑक्सीकरण के दौरान - ऑक्सीकरण क्षमता ईठीक है), इलेक्ट्रोड पर एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया शुरू होती है, जिसमें एक इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ (डिपोलराइज़र) प्रवेश करता है, जिसके परिणामस्वरूप करंट तेजी से बढ़ता है (खंड बीसी) एक निश्चित सीमा मूल्य तक, फिर व्यावहारिक रूप से स्थिर रहता है (खंड सी-डी) . इस खंड से संबंधित धारा को कहा जाता है वर्तमान सीमा(मैंपीआर), और सीमित और अवशिष्ट धारा के बीच का अंतर है प्रसार धारा (मैंडी = मैंआदि - मैंओस्ट)। खंड सी-डी में, क्षमता में वृद्धि के साथ, सीमित और अवशिष्ट धाराएं थोड़ी बढ़ जाती हैं, और प्रसार प्रवाह का मूल्य स्थिर रहता है। बिंदु G पर धारा में वृद्धि एक नई विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया (उदाहरण के लिए, सहायक इलेक्ट्रोलाइट के धनायनों की कमी) के कारण होती है।

प्रसार धारा को इसका नाम इस तथ्य के कारण मिला है कि विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, संभावित की दी गई सीमा में, निकट-इलेक्ट्रोड परत में एक विध्रुवण की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति देखी जाती है और एक पदार्थ के साथ इसका संवर्धन होता है घोल की गहराई से विध्रुवक का प्रसार, जहाँ इसकी सांद्रता स्थिर रहती है। चूँकि इन विशिष्ट परिस्थितियों में विसरण दर स्थिर रहती है, विसरण धारा भी अपना स्थिर मान बनाए रखती है।

आर.सी.ई. के लिए विध्रुवक की सांद्रता पर विसरण धारा की निर्भरता इल्कोविच समीकरण द्वारा व्यक्त किया गया है:

मैं घ = 605एनडी 1/2 मीटर 2/3 टी 1/6 एस

जहां डी एक इलेक्ट्रोएक्टिव आयन का प्रसार गुणांक है; n प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है; एम 2/3 टी 1/6 - केशिका की विशेषता जिसमें से पारा बहता है; c विश्लेषक (डिपोलराइज़र) की सांद्रता है।

एक ही केशिका और विध्रुवक के साथ काम करते समय, मान 605nD 1/2 m 2/3 t 1/6 = स्थिरांक, इसलिए, तरंग की ऊंचाई और पदार्थ की एकाग्रता के बीच एक रैखिक संबंध होता है।

मात्रात्मक ध्रुवीय विश्लेषण इस रैखिक संबंध पर आधारित है। इलेक्ट्रोड क्षमता और उभरती धारा के बीच संबंध को ध्रुवीय तरंग समीकरण (इल्कोविच-हेरोवस्की समीकरण) द्वारा वर्णित किया गया है:

जहां ई और मैं, क्रमशः, ध्रुवीय वक्र के दिए गए बिंदु के लिए वर्तमान की क्षमता और परिमाण हैं; मैं घ - प्रसार धारा का परिमाण; ई 1/2 - अर्ध-लहर क्षमता।

E 1/2 वह विभव है जिस पर आधा I d के बराबर धारा पहुँचती है। यह विध्रुवक की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। ई 1/2 प्रणाली (ईओ) की सामान्य रेडॉक्स क्षमता के बहुत करीब है, यानी, यह केवल कम करने वाले आयनों की प्रकृति द्वारा निर्धारित गुणात्मक विशेषता है और जिसके द्वारा विश्लेषण की गुणात्मक संरचना को स्थापित करना संभव है समाधान।

पोलरोग्राम (वोल्टेमोग्राम) में मूल्यवान विश्लेषणात्मक जानकारी होती है - अर्ध-लहर क्षमता इ 1/2 विध्रुवण (गुणात्मक विश्लेषणात्मक संकेत) की गुणात्मक विशेषता है, जबकि प्रसार धारा मैंई रैखिक रूप से विश्लेषण किए गए समाधान (मात्रात्मक विश्लेषणात्मक संकेत) की मात्रा में विश्लेषक की एकाग्रता से संबंधित है - मैंडी = केसी.

मूल्य इ 1/2 की गणना ध्रुवीय तरंग समीकरण से की जा सकती है या ग्राफिक रूप से परिभाषित की जा सकती है:

पाया मूल्य इ 1/2, उपयोग की गई पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट को ध्यान में रखते हुए, सारणीबद्ध डेटा के आधार पर विध्रुवक की पहचान करना संभव बनाता है। यदि विश्लेषण किए गए समाधान में कई पदार्थ हैं, जिनमें से अर्ध-लहर क्षमता 0.2 वी से अधिक भिन्न होती है, तो इलेक्ट्रोएक्टिव कणों की संख्या के अनुसार पोलरोग्राम में एक लहर नहीं, बल्कि कई होगी। इस मामले में, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि कई तरंगों को जन्म देते हुए, कई आवेशित कणों का अपचयन (ऑक्सीकरण) चरणों में हो सकता है।

थर्मल और मैकेनिकल संवहन (मिश्रण) के कारण इलेक्ट्रोड को पदार्थ की गति को बाहर करने के लिए, माप थर्मोस्टैटेड समाधान में और मिश्रण की अनुपस्थिति में किया जाता है। इलेक्ट्रोड क्षेत्र (माइग्रेशन) द्वारा विध्रुवक के इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण का उन्मूलन विद्युत रूप से निष्क्रिय पृष्ठभूमि इलेक्ट्रोलाइट की एक बड़ी अधिकता से सुगम होता है, जिसके आयन इलेक्ट्रोड चार्ज को ढाल देते हैं, जिससे प्रवासन की प्रेरणा शक्ति लगभग शून्य हो जाती है।

पारा छोड़ने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, पोलरोग्राम दिखाता है वर्तमान दोलन(इसकी आवधिक मामूली वृद्धि और कमी)। ऐसा प्रत्येक दोलन माइक्रोइलेक्ट्रोड केशिका से पारा ड्रॉप के उद्भव, वृद्धि और पृथक्करण से मेल खाता है। पोलारोग्राफ में दोलनों को समाप्त करने के लिए उपकरण होते हैं।

पोलारोग्राम को विकृत किया जा सकता है पोलारोग्राफिक मैक्सिमा- बाद में गिरावट के साथ अपने सीमा मूल्य से ऊपर करंट में तेज वृद्धि:

मैक्सिमा की उपस्थिति चार्ज के असमान वितरण के कारण पारा ड्रॉप की सतह की गति के परिणामस्वरूप समाधान के मिश्रण के कारण होती है, और, तदनुसार, सतह तनाव (पहली तरह का मैक्सिमा), जैसा कि साथ ही जब पारा केशिका (दूसरी तरह का मैक्सिमा) से बाहर निकलता है तो एडी की उपस्थिति। मैक्सिमा पोलरोग्राम को विकृत कर देता है और इसे समझना मुश्किल हो जाता है। पहली तरह की चोटियों को हटाने के लिए, एक सर्फेक्टेंट पेश किया जाता है (उदाहरण के लिए, अगर-अगर, जिलेटिन, कपूर, फुकसिन, सिंथेटिक सर्फेक्टेंट), जो पारा ड्रॉप की सतह पर सोख लिया जाता है, सतह के तनाव को बराबर करता है और आंदोलन को समाप्त करता है पारा की सतह परतें। टाइप II मैक्सिमा को हटाने के लिए, पारा कॉलम की ऊंचाई कम करके केशिका में पारा दबाव को कम करना पर्याप्त है।

ठोस काम करने वाले इलेक्ट्रोड के साथ वोल्टामेट्रीमाइक्रोइलेक्ट्रोड के ध्रुवीकरण की एक अलग श्रेणी द्वारा आरसीई के उपयोग के साथ ध्रुवीकरण से अलग है। जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, इस पर उच्च हाइड्रोजन ओवरवॉल्टेज के कारण, ड्रॉपिंग पारा इलेक्ट्रोड का उपयोग उच्च नकारात्मक क्षमता वाले क्षेत्र में किया जा सकता है, लेकिन पारा के एनोडिक विघटन के कारण +0.4 V पर, इसका उपयोग क्षेत्र में अनुसंधान के लिए नहीं किया जा सकता है। सकारात्मक संभावनाओं का। ग्रेफाइट और प्लैटिनम पर, हाइड्रोजन आयनों का निर्वहन अधिक आसानी से होता है, इसलिए, उनका ध्रुवीकरण क्षेत्र बहुत कम नकारात्मक क्षमता (क्रमशः -0.4 और -0.1 वी) द्वारा सीमित होता है। इसी समय, एनोडिक क्षमता के क्षेत्र में, प्लैटिनम और ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड +1.4 वी की क्षमता तक उपयुक्त हैं (तब पानी ऑक्सीजन ऑक्सीकरण 2H 2 O - 4 की विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया) इ→ 2 + 4Н +), जो उन्हें सकारात्मक संभावनाओं की श्रेणी में अनुसंधान के लिए उपयुक्त बनाता है।

आरसीई के विपरीत, वोल्टमोग्राम की रिकॉर्डिंग के दौरान, एक ठोस माइक्रोइलेक्ट्रोड की सतह का नवीनीकरण नहीं होता है और इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया के उत्पादों द्वारा आसानी से दूषित हो जाता है, जिससे परिणामों की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता और सटीकता में कमी आती है; इसलिए, पहले प्रत्येक वोल्टमोग्राम को रिकॉर्ड करते हुए, माइक्रोइलेक्ट्रोड की सतह को साफ किया जाना चाहिए।

स्थिर ठोस इलेक्ट्रोड को सीमित धारा की धीमी स्थापना के कारण वोल्टामेट्री में व्यापक अनुप्रयोग नहीं मिला है, जिससे वोल्टमोग्राम के आकार का विरूपण होता है, हालांकि, घूर्णन माइक्रोइलेक्ट्रोडस्थिर प्रसार के लिए स्थितियां निकट-इलेक्ट्रोड परत में उत्पन्न होती हैं; इसलिए, वर्तमान ताकत जल्दी से स्थापित हो जाती है और वोल्टमोग्राम का आकार RCSE के समान होता है।

घूर्णन डिस्क इलेक्ट्रोड (सामग्री की परवाह किए बिना) पर सीमित प्रसार प्रवाह का मूल्य संवहनी प्रसार (लेविच) के समीकरण द्वारा वर्णित है:

मैं डी = 0.62nFSD 2/3 w 1/2 n -1/6 s

जहां n इलेक्ट्रोड प्रक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या है;

F फैराडे संख्या (96500 कूलम्ब) है;

एस इलेक्ट्रोड का क्षेत्र है;

डी विध्रुवण का प्रसार गुणांक है;

w इलेक्ट्रोड का कोणीय वेग है;

n परीक्षण समाधान की गतिज चिपचिपाहट है;

c विध्रुवक की सांद्रता है, mol/l।

यदि पोलरोग्राम को समझना मुश्किल है, तो "गवाह" विधि का उपयोग किया जाता है - विश्लेषण किए गए समाधान के पोलरोग्राम को पंजीकृत करने के बाद, प्रस्तावित यौगिकों के मानक समाधान इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में बदले में इसमें जोड़े जाते हैं। यदि धारणा सही थी, तो संबंधित पदार्थ की तरंग की ऊंचाई बढ़ जाती है, यदि धारणा गलत है, तो एक अलग क्षमता पर एक अतिरिक्त लहर दिखाई देगी।

विश्लेषित विलयन में विध्रुवक की सांद्रता को अंशांकन ग्राफ के तरीकों, मानक (तुलना) विधि और योगात्मक विधि द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। इस मामले में, सभी मामलों में, मानक समाधानों का उपयोग किया जाना चाहिए, जिनमें से संरचना विश्लेषण किए गए समाधान की संरचना के यथासंभव करीब है, और पोलरोग्राम रिकॉर्ड करने की शर्तें समान होनी चाहिए। विधियाँ सांद्रता सीमा में लागू होती हैं जहाँ विध्रुवक की सांद्रता पर विसरण धारा की प्रत्यक्ष आनुपातिक निर्भरता सख्ती से देखी जाती है। व्यवहार में, मात्रात्मक निर्धारण में, एक नियम के रूप में, प्रसार धारा का परिमाण μA में निश्चित नहीं होता है, लेकिन ध्रुवीय तरंग की ऊंचाई को मापा जाता है। एच, जैसा कि पिछले आंकड़े में दर्शाया गया है, जो एकाग्रता का एक रैखिक कार्य भी है एच = के.सी.

द्वारा अंशांकन वक्र विधिमानक समाधानों की एक श्रृंखला के पोलरोग्राम पंजीकृत करें और निर्देशांक में एक अंशांकन ग्राफ बनाएं एच÷सी(या मैंडी से), जिसके द्वारा पाया गया मान एच x विश्लेषित विलयन में विश्लेषक की सांद्रता ज्ञात कीजिए सेएक्स।

पर मानक (तुलना) विधिसमान परिस्थितियों में, विश्लेषण किए गए और विश्लेषण के मानक समाधानों के पोलरोग्राम सांद्रता के साथ दर्ज किए जाते हैं सेएक्स और सेसेंट, फिर:

का उपयोग करते हुए योगात्मक विधिसबसे पहले, विश्लेषण किए गए समाधान का एक पोलरोग्राम वॉल्यूम के साथ दर्ज किया जाता है वीएक्स एकाग्रता के साथ से x और तरंग की ऊँचाई नापें एचएक्स। फिर विश्लेषण के मानक समाधान की एक निश्चित मात्रा को इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में विश्लेषण समाधान में जोड़ा जाता है। वीडी एकाग्रता के साथ सेघ (अधिमानतः वीएक्स>> वीघ और सेएक्स<सेई) एकाग्रता के साथ समाधान के पोलरोग्राम को रिकॉर्ड करें से x + d और प्राप्त तरंग की ऊंचाई को मापें एचएक्स+डी. सरल परिवर्तन विश्लेषण किए गए समाधान (उदाहरण) में विश्लेषक की एकाग्रता की गणना करने के लिए इन डेटा का उपयोग करने की अनुमति देते हैं।

उदाहरण।निकोटिनमाइड घोल के 10.0 मिली की पोलरोग्राफी के परिणामस्वरूप 38 मिमी की ऊंचाई वाली एक लहर निकली। इस घोल में 2.00 मिलीग्राम/मिली निकोटिनमाइड युक्त मानक घोल का 1.50 मिली मिलाने के बाद, लहर बढ़कर 80.5 मिमी हो गई। विश्लेषण किए गए समाधान में दवा (मिलीग्राम/एमएल) की सामग्री की गणना करें।

समाधान।विश्लेषण किए गए घोल में निकोटिनमाइड की तरंग ऊंचाई एचइल्कोविच समीकरण के अनुसार x बराबर है:

और मानक समाधान जोड़ने के बाद ( एचएक्स + डी):

यदि हम पहले समीकरण के पद को दूसरे से भाग देते हैं, तो हमें प्राप्त होता है:

के लिए समीकरण को हल करना से x और समस्या की स्थिति से मात्राओं के मूल्यों को प्रतिस्थापित करना।

पाठ्यक्रम कार्य

अनुशासन से: ______ ___________

व्याख्यात्मक नोट

_______ पोटेंशियोमेट्री और पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन ________

(पूरा नाम) (हस्ताक्षर)

श्रेणी: _____________

तारीख: ___________________

जाँच

प्रोजेक्ट मैनेजर: त्सिबिज़ोव ए.वी. /________________/

(पूरा नाम) (हस्ताक्षर)

सेंट पीटर्सबर्ग

अलौह धातुओं के धातुकर्म विभाग

पाठ्यक्रम कार्य

अनुशासन से _________ पदार्थ विश्लेषण के भौतिक और रासायनिक तरीके __________

(पाठ्यक्रम के अनुसार शैक्षणिक अनुशासन का नाम)

व्यायाम

समूह छात्र: ओएनजी-10-1फैंडोफैन ए.ए. . (समूह कोड) (पूरा नाम)

1. परियोजना विषय: पोटेंशियोमेट्री और पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन।

3. ग्राफिक सामग्री की सूची: रेखांकन, तालिकाओं, आंकड़ों के रूप में परिणामों की प्रस्तुति।

4. पूर्ण परियोजना के लिए समय सीमा 10.12.12

प्रोजेक्ट मैनेजर: त्सिबिज़ोव ए.वी. /________________/

(पूरा नाम) (हस्ताक्षर)

नौकरी जारी करने की तारीख: 24.10.12

टिप्पणी

यह व्याख्यात्मक नोट पाठ्यक्रम परियोजना के कार्यान्वयन पर एक रिपोर्ट है। काम का उद्देश्य विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान पर सूचना के मुख्य प्रवाह को नेविगेट करना सीखना है, अलौह धातुओं के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में शास्त्रीय और आवधिक साहित्य के साथ काम करना, तकनीकी रूप से प्रस्तावित तरीकों और विश्लेषण के तरीकों को तकनीकी रूप से समझना और मूल्यांकन करना है। .

पृष्ठ 17, रेखाचित्र 0.

सारांश

यह व्याख्यात्मक नोट एक पाठ्यक्रम परियोजना के कार्यान्वयन पर एक रिपोर्ट है। इसका उद्देश्य विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में मुख्यधारा के मीडिया को नेविगेट करना सीखना है, गैर-लौह धातुओं के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में शास्त्रीय साहित्य और पत्रिकाओं के साथ काम करना, प्रस्तावित विधियों और विश्लेषण तकनीकों को समझने और मूल्यांकन करने के लिए तकनीकी रूप से सक्षम।

पृष्ठ 17, अंक 0.

सार .. 3

परिचय। 5

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का संक्षिप्त विवरण .. 6

पोटेंशियोमेट्री .. 7.

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री.. 10

पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन। 13

निष्कर्ष। 16

सन्दर्भ.. 17

परिचय

काम का उद्देश्य विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान पर सूचना के मुख्य प्रवाह को नेविगेट करना सीखना है, अलौह धातुओं के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के क्षेत्र में शास्त्रीय और आवधिक साहित्य के साथ काम करना, तकनीकी रूप से प्रस्तावित तरीकों और विश्लेषण के तरीकों को तकनीकी रूप से समझना और मूल्यांकन करना है। .

गैर-लौह धातु विज्ञान में विश्लेषणात्मक नियंत्रण की ख़ासियत को ध्यान में रखते हुए (कई निर्धारित तत्व, जिसमें गैंग तत्व, उपग्रह तत्व शामिल हैं; खनिजों में तत्वों का जटिल संयोजन; तत्व सांद्रता की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला, आदि), भौतिक रासायनिक विश्लेषण के तरीकों के बीच। जिन्हें कारखाने और अनुसंधान प्रयोगशालाओं में सबसे अधिक वितरण प्राप्त हुआ है, किसी को इस तरह के शास्त्रीय तरीकों को शामिल करना चाहिए जैसे कि टाइट्रीमेट्री (कॉम्प्लेक्सोमेट्री सहित), ग्रेविमेट्री (तत्वों की उच्च सांद्रता और मध्यस्थता विश्लेषण के लिए) और विश्लेषण के ऑप्टिकल तरीके जो विशेष रूप से हाल ही में गहन रूप से विकसित हो रहे हैं (स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री) , निष्कर्षण-फोटोमेट्रिक विधि, परमाणु-अवशोषण विश्लेषण, एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण) और विद्युत रासायनिक (पोटेंशियोमेट्री, वोल्टामेट्री)।

कच्चे माल की विविधता हमें धातुओं और तत्वों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ प्रस्तुत करती है जिन्हें मात्रा निर्धारित करने की आवश्यकता होती है: अलौह और लौह धातु विज्ञान (तांबा, निकल, सीसा, जस्ता, टिन, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, टाइटेनियम, सुरमा, आर्सेनिक) की मूल धातुएं। , लोहा, कैडमियम, चांदी, क्रोमियम आदि), चट्टान बनाने वाले तत्व (सिलिकॉन, कैल्शियम, सोडियम, क्लोरीन, फ्लोरीन, सल्फर, फास्फोरस, आदि) और दुर्लभ धातु (लिथियम, रूबिडियम, सीज़ियम, ज़िरकोनियम, हेफ़नियम, वैनेडियम, नाइओबियम, टैंटलम, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, रेनियम, गैलियम, इंडियम, थैलियम, जर्मेनियम, सेलेनियम, टेल्यूरियम, आदि)।

विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों का संक्षिप्त विवरण

विश्लेषण और अनुसंधान के विद्युत रासायनिक तरीके इलेक्ट्रोड सतह पर या निकट-इलेक्ट्रोड अंतरिक्ष में होने वाली प्रक्रियाओं के अध्ययन और उपयोग पर आधारित होते हैं। कोई भी विद्युत पैरामीटर (संभावित, वर्तमान शक्ति, प्रतिरोध, आदि) जो कार्यात्मक रूप से विश्लेषण किए गए समाधान की एकाग्रता से संबंधित है और जिसे सही ढंग से मापा जा सकता है, एक विश्लेषणात्मक संकेत के रूप में काम कर सकता है।

एक बड़ी सुविधा यह है कि विद्युत रासायनिक विधियों में विद्युत प्रभाव का उपयोग किया जाता है, और इस प्रभाव (प्रतिक्रिया) का परिणाम विद्युत संकेत के रूप में भी प्राप्त होता है। यह गिनती की उच्च गति और सटीकता प्रदान करता है, स्वचालन के लिए व्यापक संभावनाएं खोलता है। विश्लेषण के विद्युत रासायनिक तरीकों को अच्छी संवेदनशीलता और चयनात्मकता द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है; कुछ मामलों में, उन्हें माइक्रोएनालिसिस के रूप में संदर्भित किया जा सकता है, क्योंकि कभी-कभी 1 मिलीलीटर से कम समाधान विश्लेषण के लिए पर्याप्त होता है।

किसी भी प्रकार के विद्युत रासायनिक माप के लिए, एक विद्युत रासायनिक सर्किट या एक विद्युत रासायनिक सेल की आवश्यकता होती है, जिसका घटक विश्लेषण समाधान है। निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ को सेल को भरने वाले इलेक्ट्रोलाइट की संरचना और इलेक्ट्रोड में से एक की संरचना दोनों में शामिल किया जा सकता है। यदि विश्लेषणात्मक रेडॉक्स प्रतिक्रिया सेल के इलेक्ट्रोड पर अनायास होती है, यानी बाहरी स्रोत से वोल्टेज के आवेदन के बिना, लेकिन केवल इसके इलेक्ट्रोड के संभावित अंतर (ईएमएफ) के कारण, तो ऐसी सेल को गैल्वेनिक सेल कहा जाता है .

प्रत्यक्ष भेद तथाअप्रत्यक्ष विद्युत रासायनिक तरीके . प्रत्यक्ष तरीकों में, विश्लेषण की एकाग्रता पर वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) की निर्भरता का उपयोग किया जाता है। अप्रत्यक्ष तरीकों में, एक उपयुक्त टाइट्रेंट के साथ निर्धारित किए जाने वाले घटक के अनुमापन के अंतिम बिंदु को खोजने के लिए वर्तमान ताकत (क्षमता, आदि) को मापा जाता है, अर्थात। टाइट्रेंट की मात्रा पर मापा पैरामीटर की निर्भरता का उपयोग करें।

विश्लेषणात्मक संकेत के प्रकार के अनुसार, ईएमए में विभाजित है: 1) कंडक्टोमेट्री - परीक्षण समाधान की विद्युत चालकता का मापन; 2) पोटेंशियोमेट्री- संकेतक इलेक्ट्रोड की वर्तमानहीन संतुलन क्षमता का माप, जिसके लिए अध्ययन के तहत पदार्थ एक शक्ति-निर्धारण है; 3) कूलोमेट्री - अध्ययन के तहत पदार्थ के पूर्ण परिवर्तन (ऑक्सीकरण या कमी) के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा का मापन; 4) वोल्टामेट्री - परीक्षण पदार्थ से जुड़ी प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रोड की स्थिर या गैर-स्थिर ध्रुवीकरण विशेषताओं का मापन;

5) इलेक्ट्रोग्रैविमेट्री - इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान किसी घोल से निकलने वाले पदार्थ के द्रव्यमान का मापन।

पोटेंशियोमेट्री

पोटेंशियोमेट्री (लैटिन पोटेंशिया से - शक्ति, शक्ति और ग्रीक मीटरो - माप) परीक्षण समाधान में डूबे एक संकेतक इलेक्ट्रोड की संतुलन इलेक्ट्रोड क्षमता को मापने के आधार पर विभिन्न भौतिक और रासायनिक मात्राओं को निर्धारित करने के लिए एक विद्युत रासायनिक विधि है। संकेतक इलेक्ट्रोड की क्षमता, जो विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के घटकों की गतिविधि से निर्धारित होती है, को संदर्भ इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापा जाता है। हाइड्रोजन आयनों (पीएच-मेट्री), साथ ही साथ अन्य आयनों (आयनोमेट्री) की एकाग्रता को मापने के लिए समाधान (पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन) में पदार्थों की एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए पोटेंशियोमेट्री का व्यापक रूप से विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उपयोग किया जाता है।

पोटेंशियोमेट्री संतुलन इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता पर आधारित है इथर्मोडायनामिक गतिविधि से एकविद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के घटक:

एए +बीबी + ... + एनइ एमएम+ आरपी + ...

यह निर्भरता नर्नस्ट समीकरण द्वारा वर्णित है:

इ = इ° + आर टी/(एनएफ) लकड़ी का लट्ठा ( एकऑक्साइड / एकपुनर्स्थापित करना)

इ = इ° + आर टी /(एनएफ) एलएन ([ऑक्साइड] ऑक्साइड / ([पुनर्स्थापना] पुनर्स्थापित करें)), जहां

आर- सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, 8.31 J / (mol। K) के बराबर; टी- निरपेक्ष तापमान; एफ- फैराडे स्थिरांक (96500 C/mol); एन- इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या; एकऑक्साइड, एकरेस - रेडॉक्स सिस्टम के क्रमशः ऑक्सीकृत और कम रूपों की गतिविधियां; [ऑक्साइड] और [पुनर्स्थापना] - उनकी दाढ़ सांद्रता; ऑक्साइड, बहाल - गतिविधि गुणांक; इ° - रेडॉक्स सिस्टम की मानक क्षमता।

स्थानापन्न टी= 298.15 K और समीकरण में स्थिरांक के संख्यात्मक मान, हम प्राप्त करते हैं:

इ = इ° + (0.059 / एनएलजी ( एकऑक्साइड / एकपुनर्स्थापित करना)

इ = इ° + (0.059 / एन) एलजी ([ऑक्साइड] ү ऑक्साइड / ([पुनर्स्थापना] बहाल))

पोटेंशियोमेट्रिक माप के लिए, एक संकेतक इलेक्ट्रोड के साथ एक गैल्वेनिक सेल बना होता है , जिसकी क्षमता विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के घटकों में से कम से कम एक की गतिविधि पर निर्भर करती है, और संदर्भ इलेक्ट्रोड और इस तत्व के इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) को मापता है।

पोटेंशियोमेट्री में, गैल्वेनिक कोशिकाओं का उपयोग बिना स्थानांतरण के किया जाता है, जब दोनों इलेक्ट्रोड को एक ही परीक्षण समाधान में रखा जाता है, और स्थानांतरण के साथ, जब इलेक्ट्रोड अलग-अलग समाधानों में होते हैं जिनका एक दूसरे के साथ इलेक्ट्रोलाइटिक संपर्क होता है। उत्तरार्द्ध इस तरह से किया जाता है कि समाधान केवल प्रसार द्वारा एक दूसरे के साथ मिल सकते हैं। आमतौर पर वे एक झरझरा सिरेमिक या प्लास्टिक विभाजन या एक कसकर जमीन कांच की आस्तीन से अलग होते हैं। बिना स्थानांतरण वाले तत्व मुख्य रूप से रासायनिक संतुलन स्थिरांक को मापने के लिए उपयोग किए जाते हैं। प्रतिक्रियाएं, इलेक्ट्रोलाइट्स के पृथक्करण स्थिरांक। जटिल यौगिकों, घुलनशीलता उत्पादों, मानक इलेक्ट्रोड क्षमता, साथ ही साथ आयनों की गतिविधियों और गतिविधि गुणांक की स्थिरता स्थिरांक। स्थानांतरण तत्वों का उपयोग "स्पष्ट" संतुलन स्थिरांक (क्योंकि वे तरल क्षमता को ध्यान में नहीं रखते हैं), आयनों की गतिविधियों और गतिविधि गुणांकों के साथ-साथ विश्लेषण के पोटेंशियोमेट्रिक तरीकों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री

प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री विधियाँ सर्किट या इलेक्ट्रोड क्षमता के प्रयोगात्मक रूप से मापे गए EMF से इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया प्रतिभागी की गतिविधि या एकाग्रता को खोजने के लिए नर्नस्ट समीकरण के अनुप्रयोग पर आधारित हैं। प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री का उपयोग सीधे निर्धारित करने के लिए किया जाता है एकआयन (उदाहरण के लिए, एजीएनओ 3 के समाधान में एजी +) संबंधित संकेतक इलेक्ट्रोड के ईएमएफ के मूल्य के अनुसार (उदाहरण के लिए, चांदी); इस मामले में, इलेक्ट्रोड प्रक्रिया प्रतिवर्ती होनी चाहिए। ऐतिहासिक रूप से, प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री के पहले तरीके पीएच मान निर्धारित करने के तरीके थे। . पीएच निर्धारित करने के लिए अक्सर एक ग्लास इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। ग्लास इलेक्ट्रोड के मुख्य लाभ संचालन में आसानी, तेजी से संतुलन और रेडॉक्स सिस्टम में पीएच निर्धारित करने की क्षमता है। नुकसान में इलेक्ट्रोड सामग्री की नाजुकता और दृढ़ता से क्षारीय और दृढ़ता से अम्लीय समाधानों के संक्रमण में काम की जटिलता शामिल है।

झिल्ली आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड की उपस्थिति से आयनोमेट्री (पीएक्स-मेट्री) का उदय हुआ, जहां पीएक्स \u003d - एलजी आह आह -विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के घटक X की गतिविधि। कभी-कभी पीएच-मेट्री को आयनोमेट्री का एक विशेष मामला माना जाता है। उपयुक्त मानकों की कमी के कारण पीएक्स मानों द्वारा पोटेंशियोमीटर उपकरणों के तराजू को कैलिब्रेट करना मुश्किल है। इसलिए, आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, आयनों की गतिविधि (एकाग्रता) एक नियम के रूप में, अंशांकन ग्राफ या परिवर्धन की विधि का उपयोग करके निर्धारित की जाती है। कार्बनिक सॉल्वैंट्स की क्रिया के लिए उनके शरीर और झिल्ली की अस्थिरता के कारण गैर-जलीय समाधानों में ऐसे इलेक्ट्रोड का उपयोग सीमित है।

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री में रेडॉक्समेट्री भी शामिल है - मानक और वास्तविक रेडॉक्स क्षमता का माप और रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के संतुलन स्थिरांक। रेडॉक्स क्षमता ऑक्सीकृत (O) और कम (O) की गतिविधियों पर निर्भर करती है। एक vos) पदार्थ के रूप। रेडॉक्समेट्री का उपयोग विलयनों में आयनों की सांद्रता को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है। धातु इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री का उपयोग वर्षा और जटिल प्रतिक्रियाओं के तंत्र और कैनेटीक्स का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

अंशांकन वक्र विधि का भी उपयोग किया जाता है। . ऐसा करने के लिए, ईएमएफ के निर्देशांक में एक अंशांकन ग्राफ अग्रिम में बनाया गया है - एलजी सेएनविलयन की समान आयनिक शक्ति वाले विश्लेषित आयन के मानक विलयनों का उपयोग करना।

इस मामले में एफएन(गतिविधि अनुपात) और इअंतर(प्रसार विभव) स्थिर रहता है और ग्राफ रैखिक हो जाता है। फिर, उसी आयनिक शक्ति का उपयोग करके, विश्लेषण किए गए समाधान के साथ सर्किट के ईएमएफ को मापा जाता है और समाधान की एकाग्रता को ग्राफ से निर्धारित किया जाता है। परिभाषा का एक उदाहरण अंजीर में दिखाया गया है। एक।

चित्र एक।प्रत्यक्ष पोटेंशियोमेट्री द्वारा एकाग्रता का निर्धारण करने के लिए अंशांकन वक्र

डायरेक्ट पोटेंशियोमेट्री के महत्वपूर्ण फायदे हैं। माप के दौरान, विश्लेषण किए गए समाधान की संरचना नहीं बदलती है। इस मामले में, एक नियम के रूप में, विश्लेषण के प्रारंभिक पृथक्करण की आवश्यकता नहीं है। विधि को आसानी से स्वचालित किया जा सकता है, जिससे तकनीकी प्रक्रियाओं की निरंतर निगरानी के लिए इसका उपयोग करना संभव हो जाता है।