Tr n Mai Liênầ Phân tích đi n hóaệ 1 PHÂN TÍCH ĐiỆN HÓA Electroanalytical methods Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 2 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Giới thiệu môn học Số đơn vị học trình: 3 Phân bố thời gian: 75% lý thuyết – 25% thảo luận và kiểm tra Tài liệu học tập:  Các phương pháp phân tích điện hóa hiện đại – Từ Vọng Nghi, Trần Chương Huyến, Phạm Luận  Phân tích hóa lí – Hồ Viết Quý  Bài giảng Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 3 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Chương 1: Cơ sở lý thuyết chung và phân loại các phương pháp phân tích điện hóa Chương 2: Phương pháp điện thế dùng các cực chọn lọc ion Chương 3: Phương pháp cực phổ xung Chương 4: Các phương pháp phân tích điện hóa hòa tan Chương 5: Kỹ thuật điện hóa trong phân tích HPLC và FIA Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 4 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Chương 1: Cơ sở lý thuyết chung và phân loại các phương pháp PTĐH 1.1 Sự điện phân 1.2 Quá trình điện cực 1.3 Phân loại các phương pháp PTĐH Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 5 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Mở đầu Hóa học phân tích: Các phương pháp hóa học và Các phương pháp pt công cụ Các pp phân tích công cụ (hóa lí):  Các phương pháp tách (sắc ký)  Các phương pháp quang học  Các phương pháp điện hóa Các pp điện hóa: ứng dụng các qui luật liên quan tới phản ứng điện hóa xảy ra trên ranh giới tiếp xúc giữa các cực và dung dịch phân tích Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 6 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Mở đầu Hệ thống phân tích điện hóa:  Dung dịch chất điện li chứa trong bình điện hóa  Các điện cực  Máy đo Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 7 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM 1.1 Điện cực – Thế điện cực cân bằng – Nguyên tố điện hóa Điện cực: hệ nối tiếp nhau của các tướng dẫn điện (kim loại, dung dịch chất điện li) Điện cực kim loại – ion kim loại (điện cực tan) Me / Me n+ // Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 8 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Điện cực Pt / Ox / Kh // Điện cực khí Pt(H 2 ) / H 2 / H + // Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 9 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Điện cực Điện cực bạc clorua Ag / AgCl ; Cl - Điện cực calomel (Pt) Hg / Hg 2 Cl 2 ; Cl - Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 10 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Thế điện cực cân bằng Ranh giới tiếp xúc giữa kim loại và dung dịch chất điện li luôn xuất hiện một thế - Thế điện cực cân bằng Nguyên nhân: do xuất hiện lớp điện kép ở ranh giới giữa kim loại và dd chất điện li Các kim loại có tính âm điện cao (Zn, Fe …) tích điện âm trên bề mặt Các kim loại kém hoạt động (Cu, Ag, Hg…) tích điện dương trên bề mặt [...]... HCM Hình ảnh lớp điện kép điện cực dung dịch chất điện li + + + + - + + + - + Trần Mai Liê + Phân tích điện hóa 11 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Hình ảnh lớp điện kép Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 12 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Hình ảnh lớp điện kép Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 13 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Ví dụ Xét điện cực Zn / ZnSO4 //  Bề mặt điện cực tích điện âm  Tốc độ... H3O a = 1 Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 16 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Thế điện cực Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 17 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Nguyên tố điện hóa Nguyên tố điện hóa (nguyên tố Gavanic) M1 | M1 n+ || M2 m+ | M2 Nối 2 cực với nhau bằng một dây dẫn Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 18 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 19 Trường Đại học Công... của bình điện phân Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 21 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Sự điện phân Nếu trong dung dịch chứa lượng lớn chất điện li trơ U = Ea – Ec Nếu sử dụng một cực có thế không đổi E = U + Ess Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 22 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Sự điện phân Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 23 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM 1.2 Quá trình điện cực Quá trình điện cực... kh Mật độ dòng đạt giá trị cực đại khi C*Ox = 0 Dòng điện phân khi đó gọi là dòng giới hạn khuếch tán jgh = æ ox C0 ox Trần Mai Liê Phân tích điện hóa (1) 35 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Quá trình ổn định Dòng giới hạn khuếch tán:  Không phụ thuộc vào thế điện cực  Pt (1) là cơ sở của các phương pháp phân tích định lượng trong phân tích điện hóa  Phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán đối lưu (khuấy... Biểu diễn phương trình trên đồ thị i ic ic = io ia = i o E ECB ia Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 30 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM jc Phản ứng điện cực a b ECB ja ECB Đường phân cực của hệ nhanh (a); hệ chậm (b) Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 31 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Các quá trình vận chuyển chất điện hoạt tới điện cực Chất có thể được chuyển trong dung dịch do:  Sự khuếch tán: do chênh... Liê Phân tích điện hóa 14 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Ví dụ Xét điện cực Pt / Fe 3+ / Fe 2+ //  Mạng lưới tinh thể Pt bền vững, không bị hòa tan, đóng vai trò vận chuyển e 3+ 2+ Fe + e = Fe + − − + O Pt − + O O − + O − + − O Lớp điện kép Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 15 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Xác định thế cân bằng của một điện cực Không thể đo trực tiếp thế cân bằng của một điện. .. HCM Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 20 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Sự điện phân Nối 2 cực với nguồn điện một chiều Trên 2 cực xảy ra quá trình điện cực nhưng ngược với quá trình trong nguyên tố Gavanic Các ion Zn 2+ đi về catot, nhận e tạo thành Zn Ở cực Cu, Cu bị tan ra, Cu 2+ khuếch tán vào trong dung dịch Sự điện phân chỉ xảy ra khi thế đặt vào lớn hơn hiệu thế cân bằng của 2 điện cực U = Ea... chất điện hoạt vào khoảng cách đến bề mặt điện cực (dd ban đầu chỉ có chất Ox) Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 33 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Quá trình ổn định Định luật Fick 1: dn B  ∂c  = DS  ÷ dt  ∂x  Gradien nồng độ dạng oxy hóa và dạng khử: ∂Cox  C0 − C*  ∂Ckh  ox = ox ;  ÷ x δ  ∂  ∂xδ  ox Mật độ dòng Trần Mai Liê  ÷= −  C* kh kh dQ dn B j= =( )nF dt dt Phân tích điện hóa 34... đoạn:  Đưa các chất điện hoạt tới bề mặt điện cực  Phản ứng điện cực  Qt chuyển sản phẩm từ điện cực ra dd, sự tạo thành kim loại hoặc hỗn hống (nếu là cực Hg) Tốc độ của qt điện cực được biểu thị qua đại lượng cường độ dòng Nghiên cứu qt điện cực: vẽ đường biểu diễn sự phụ thuộc giữa cường độ dòng và thế điện cực → đường dòng – thế (đường von – ampe) Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 24 Trường Đại học... ∆Gkh ∆Gox -αnEF △Gox +(1-α)nEF Tọa độ phản ứng Trần Mai Liê Phân tích điện hóa 26 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Phản ứng điện cực Thay các giá trị Ka và Kc vào biểu thức v: dnox dnkh αnEF (1- α)nEF 0 o v== = K c Cox exp() - K aCkhexp( ) dt dt RT RT Cường độ dòng điện = v * diện tích bề mặt (S) * điện tích tiêu tốn để biến đổi 1 mol chất điện hoạt (nF) Mật độ dòng (j): là giá trị cường độ dòng khi . dung dịch phân tích Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 6 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Mở đầu Hệ thống phân tích điện hóa:  Dung dịch chất điện li chứa trong bình điện hóa  Các điện cực  . Mai Liê n Phân tích điện hóa 17 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Thế điện cực Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 18 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Nguyên tố điện hóa Nguyên tố điện hóa (nguyên. Liênầ Phân tích đi n hóa 1 PHÂN TÍCH ĐiỆN HÓA Electroanalytical methods Trần Mai Liê n Phân tích điện hóa 2 Trường Đại học Công nghiệp TP HCM Giới thiệu môn học Số đơn vị học trình: 3 Phân bố