Chương 6. Phương pháp điện phân

Trong phân tích bằng phương pháp điện phân, chất phân tích được định lượng dựa trên khối lượng chất kết tủa rắn bám trên anot hay catot khi điện phân dung dịch tới hoàn toàn. Sự tăng về mặt khối lượng của điện cực chỉ rõ cho chúng ta lượng chất phân tích có mặt là bao nhiêu.Trong hô hấp và quang hóa, các electron được dịch chuyển trong một chuỗi các bước từ một trung tâm oxy-hóa khử này sang một trung tâm oxy-hóa khử khác, trong đó năng lượng được lưu giữ bởi các phân tử chung chẳng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 6. Phương pháp điện phân Nội dungChương 6. Phương pháp điện phân........................................................................................................ 1 6.1. Sự điện phân và quá trình hóa học xảy ra khi điện phân............................................................. 2 6.2. Thế Ohm, sự phân cực nồng độ và quá thế ................................................................................. 4 6.2.1. Thế Ohm................................................................................................................................ 4 6.2.2. Sự phân cực nồng độ (concentration polarization) .............................................................. 5 6.2.3. Quá thế (Overpotential) ........................................................................................................ 5 6.3. Phân tích bằng phương pháp điện phân ..................................................................................... 6 6.3.1. Điện phân với hai điện cực ................................................................................................... 8 6.3.2. Điều chỉnh điện áp điện phân với điện cực thứ ba ............................................................... 9 6.4. Câu hỏi ôn tập ............................................................................................................................ 10 Chương 6. Phương pháp điện phân (Electrogravimetric)Trong phân tích bằng phương pháp điện phân, chất phân tích được định lượng dựa trênkhối lượng chất kết tủa rắn bám trên anot hay catot khi điện phân dung dịch tới hoàntoàn. Sự tăng về mặt khối lượng của điện cực chỉ rõ cho chúng ta lượng chất phân tích cómặt là bao nhiêu.Trong hô hấp và quang hóa, các electron được dịch chuyển trong một chuỗi các bước từmột trung tâm oxy-hóa khử này sang một trung tâm oxy-hóa khử khác, trong đó nănglượng được lưu giữ bởi các phân tử chung chẳng hạn như adenosin triphotphat (ATP-coenzim được tạo bởi adenosin triphotphat với các nhóm photphat phụ, là hợp chấtquan trọng trong quá trình trao đổi chất). Sự hô hấp là tự phát được điều khiển bởi sựdịch chuyển e- từ phân tử thức ăn (dạng khử) đến phân tử oxy (dạng oxy hóa). Quanghóa là quá trình không tự phát, nó đòi hỏi năng lượng từ ánh sáng mặt trời để chuyểnhóa CO2 và H2O thành cacbohydrat và O2.Trong phương pháp đo điện thế, chúng ta thấy rằng các phản ứng điện hóa tự phát vớidòng không đáng kể được điều chỉnh cho mục đích phân tích. Bây giờ, chúng ta sẽ xemxét các phản ứng oxy-hóa khử không tự phát, được điều khiển bởi dòng bên ngoài đặtvào, được sử dụng cho mục đích phân tích. 16.1. Sự điện phân và quá trình hóa học xảy ra khi điện phânXét phản ứng: Catot Cu2+ + 2e– ⇋ Cu↓ Anot H2O ⇋ ½ O2(k) + 2H+ + 2e– 2H2O + 2Cu2+ ⇋ Cu↓ + O2(k) + 4H+ E° = – (1,229–0,337) = –0,892VPhản ứng xảy ra theo chiều từ phải qua trái (tự phát) vì thế tiêu chuẩn E° Hình 6-1. Sơ đồ thiết bị điện phânHình 6-1 chỉ ra một cặp điện cực Pt được nhúng vào dung dịch, thế lớn hơn 0,913V đượcđặt vào. Ở catot (ở đó diễn ra sự khử) phản ứng ở đó là: Cu2+ + 2e– ⇋ Cu↓Và ở anot (sự oxy hóa diễn ra), phản ứng là: H2O – 2e– ⇋ ½ O2(k) + 2H+Nếu dòng điện I chạy trong mạch với thời gian t, điện lượng đi qua bất kỳ điểm nàotrong mạch sẽ là: =Số mol e– là: Mol e– = =Nếu mỗi hạt (ion, phân tử, nguyên tử) trao đổi n electron thì số mol phản ứng =Số gam phản ứng: m= , (g) (6-1)(6-1) là biểu thức của định luật điện phân Faraday 3Ví dụ: Ở dòng I = 0,17A, t = 16 phút, có bao nhiêu gam PbO2 sẽ kết tủa? Pb2+ + H2O ⇋ PbO2↓ + 4H+ + 2 e– ở anot 2H+ + 2 e– ⇋ H2(k) ở catotSố mol e– = = = 1,6×10–3 mol2 mol e- cho mỗi mol PbO2 kết tủa, bởi vậySố mol PbO2 = ½ mol e– = 8,4×10–3 mol = 8,4×10–3 (mol)×239,2 (g/mol) = 0,20g6.2. Thế Ohm, sự phân cực nồng độ và quá thếỞ phần trước, chúng ta xem xét pin điện hóa dưới điều kiện là bỏ qua sự thay đổi củadòng. Đối với một pin hoạt động tốt, hay để quá trình điện phân xảy ra, dòng điện nhấtthiết phải thay đổi. Khi dòng thay đổi, có ba yếu tố làm giảm cường độ của điện áp đặtvào pin galvanic và do đó làm tăng cường độ điện áp cần thiết đặt vào cho quá trình điệnphân. Ba yếu tố đó là thế Ohm, sự phân cực nồng độ và quá thế.6.2.1. Thế OhmBất kỳ 1 pin nào cũng có điện trở dòng điện. Điện áp cần thiết để ion có thể chạy trongpin gọi là thế Ohm ...