ĐIỆN CỰC SO SÁNH TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH

CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC SO SÁNH

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

1

Giới thiệu

1. GIỚI THIỆU -Khái niệm -Yêu cầu

Điện cực hydro tiêu chuẩn

3

2 Điện cực bạc clorid

Điện cực calomel

4

2. ĐIỆN CỰC HYDRO TIÊU CHUẨN

2.1. Cấu tạo 2.2 Phương trình Nerst 2.3. Ứng dụng 2.4. ƯuƯu-Nhược điểm

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

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

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

1 GIỚI THIỆU

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

1 Khái niệm Điện cực so sánh là điện cực có thế không đổi, không phụ thuộc vào thành phần dung dịch đo và đã được xác định theo thế của điện cực tiêu chuẩn

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

Các yêu cầu

Phản ứng quyết 01 định thế phải hoàn toàn thuận nghịch

1

1 2

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

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

3

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

2 ĐIỆN CỰC HYDRO TIÊU CHUẨN

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

2.1. Cấu tạo

2

Cấu tạo của điện cực hiđro chuẩn: Một thanh platin (Pt) được đặt trong một dung dịch axit có nồng độ ion H+ là 1M (pH = 0) Bề mặt điện cực hấp thụ khí hydro, được thổi liên tục vào dung dịch dưới áp suất 1 atm.

Điện cực bạch kim được sử dụng là loại điện cực titan được mạ một lớp bạch kim rất xốp (bạch kim đen).

Diện tích bề mặt điện cực được tăng lên Cho quá thế thoát hydro nhỏ nhất Mật độ dòng trao đổi khá nhỏ Cho phép chuyển điện tử giữa các ion hydro lỏng và khí hydro, tạo điều kiện cân bằng thực sự.

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

2 Điều kiện tiêu chuẩn Đối với bất kỳ điện cực chuẩn nào

298K cho nhiệt độ (25oC)

Đối với điện cực hydro tiêu chuẩn

Đối với điện cực hydro tiêu chuẩn

Áp suất khí hydro (101kPa)

Nồng độ của H+ (aq) là 1 mol dm-3

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

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

2 2H+(aq) + 2e- → H2(g)

Phương trình Nernst được viết trong trường hợp này:

Trong đó: •

aH+ là hoạt độ của ion hydro, aH+=fH+ CH+ /C0

•

pH2 là áp suất của khí hydro ( Pa)

•

R là hằng số khí lý tưởng (8,314 J mol -1 K -1 )

•

T là nhiệt đô kelvins (Kelvin = o C + 273)

•

F là hằng số Faraday (điện tích của mỗi phân tử hydro phóng điện), bằng 9,64.104 C mol−1

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

2

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

Điện cực chuẩn Điện cực khảo sát

Điện cực hydro được chọn làm điện cực chuẩn và chấp nhận thế của nó bằng không

Eo 2H+/H2=0,00V Xét ví dụ: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn2+/Zn

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

2.3. Ứng dụng trong xác định thế điện cực

2

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

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

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

2.3. Ứng dụng trong xác định thế điện cực

2

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

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

Zn → Zn2++ 2e

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

2H+ + 2e → H2

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

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

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

2.3. Ứng dụng trong xác định thế điện cực

2

Đối với kim loại kém hoạt động hơn hydro như Cu, Ag…..các kim loại này giữ vai trò catod, còn điện cực hydro là anod. Mạch điện hóa như sau:

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

E θ = + 0.34V = E θ (Cu2 + / Cu) - E θ (H + / H2)

•

E θ (Cu2 + / Cu) = E θ + E θ (H + / H2) = 0,34 + 0,00 = + 0.34V

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

2.3. Ứng dụng trong xác định thế điện cực

2

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

Các kim loại hoạt động hơn hydro là đầu âm của mạch thế chúng mang dấu âm.

Các kim loại kém hoạt động hơn hydro thế của chúng sẽ mang dấu dương.

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

2.4. Ưu-Nhược điểm

2

Ưu điểm

Nhược điểm

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

◈Dễ ngộ độc làm sai lệch thang đo. Ngày nay người ta có thể thay nó bằng điện cực calomel. ◈Không thuận tiện (do đòi hỏi những yêu cầu chặt chẽ). ◈Nhạy cảm với các chất oxy hóa- khử.

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

3 ĐIỆN CỰC BẠC CLORID

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

3.1. Cấu tạo

3 Cấu tạo điện cực bạc clorid: Một dây Ag tinh khiết, trên phủ muối AgCl , nhúng trong dung dịch KCl Dây Ag phủ một lớp màng mỏng AgCl được tạo thành bằng cách mạ điện hoặc nhúng thanh bạc trong AgCl đun chảy.

Dung dịch KCl có nồng độ bão hòa , nhưng có thể được sử dụng với nồng độ 1M. Một số sử dụng trực tiếp nước biển.

Bên ngoài được bọc bởi ống thủy tinh có lỗ bổ sung dung dịch và lỗ xốp.

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

3

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

AgCl (r)+ 1e ↔ Ag0 (r) + Cl-

Phương trình Nernst cho quá trình này ở 250C: EAg+/Ag = E0Ag+/Ag + 0,0592.lgaAg+ = E0Ag+/Ag + 0,0592.lg(TAgCl/aCl-) = E0Ag+/Ag + 0,0592.lgTAgCl – 0,0592.lgaClHai số hạng đầu không đổi nên thế của điện cực bạc clorid phụ thuộc vào hoạt độ của ClThay giá trị của E0Ag+/Ag = 0,7996 và TAg/Cl=1,8.10-10, ta có: EAg+/Ag = EoAg+/AgCl – 0,0592.lgaCl=0,222 – 0,0592.lgaClThường dùng dung dịch KCl bão hòa hoặc KCl 3,5M

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

3.2. Phương trình Nernst của điện cực bạc clorid

3

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

3.3. Ứng dụng trong xác định thế điện cực

3

Một điện cực bạc clorid là một loại điện cực tham chiếu, thường được sử dụng trong các phép đo điện hóa. Vì lý do môi trường mà nó thay thế rộng rãi các điện cực calomel bão hòa.

Thường là các điện cực tham chiếu nội bộ trong phép đo pH và nó thường được sử dụng như là tài liệu tham khảo trong các phép đo oxi hóa.

Một ví dụ khác, các điện cực bạc clorua là điện cực tham chiếu thường được sử dụng để thử nghiệm các

hệ thống điều khiển bảo vệ chống ăn mòn catốt trong môi trường nước biển.

Ứng dụng đo thang pH

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

3

3.4. Ưu-Nhược điểm

Nhược điểm

Ưu điểm • • • •

• •

Bền theo thời gian Dễ chế tạo Tính lặp lại cao Tính trơ với các thành phần trong dung dịch nghiên cứu Loại bỏ hoàn toàn thế khuếch tán Rất cần thiết trong các phép đo chính xác

• •

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

U

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

N

4 ĐIỆN CỰC CALOMEL

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

4.1. Cấu tạo

4 Điện cực Calomen là một điện cực tham chiếu dựa trên phản ứng giữa nguyên tố thủy ngân và thủy ngân (I) clorua.

Gồm một dây dẫn Pt, nhúng trong hỗn hợp nhão của Hg và Hg2Cl2, tất cả tiếp xúc với dung dịch KCl

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

4.2. Phương trình Nernst của điện cực calomel

4

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

4.2. Phương trình Nernst của điện cực calomel

4

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

4.2. Phương trình Nernst của điện cực calomel

4

Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện cực calomel.

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

4.3. Ứng dụng trong xác định thế điện cực

4

Đo điện thế trên bề mặt các điện cực Đo pH bằng phương pháp điện hóa

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

4.4. Ưu-Nhược điểm

4

Ưu điểm Làm việc ổn định Dễ chế tạo

Nhược điểm Sử dụng thủy ngân, nên nếu vỡ sẽ gây độc

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

Thanks!

Any questions?

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