ĐIỆN CỰC SO SÁNH TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH
LINK DOCS.GOOGLE: https://drive.google.com/file/d/0B_NNtKpVZTUYZVBpck9UNERsRkk/view?usp=sharing
LINK DOCS.GOOGLE:
https://drive.google.com/file/d/0B_NNtKpVZTUYZVBpck9UNERsRkk/view?usp=sharing
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
CÁC LOẠI<br />
<strong>ĐIỆN</strong> <strong>CỰC</strong> <strong>SO</strong> <strong>SÁNH</strong><br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
1<br />
Giới thiệu<br />
1. GIỚI THIỆU<br />
-Khái niệm<br />
-Yêu cầu<br />
Điện cực hydro<br />
tiêu chuẩn<br />
Điện cực calomel<br />
2<br />
3 Điện cực bạc clorid<br />
4<br />
2. <strong>ĐIỆN</strong> <strong>CỰC</strong> HYDRO TIÊU CHUẨN<br />
2.1. Cấu tạo<br />
2.2 Phương trình Nerst<br />
2.3. Ứng dụng<br />
2.4. Ưu-Nhược điểm<br />
3. <strong>ĐIỆN</strong> <strong>CỰC</strong> BẠC CLORID<br />
3.1. Cấu tạo<br />
3.2 Phương trình Nerst<br />
3.3. Ứng dụng<br />
3.4. Ưu-Nhược điểm<br />
4. <strong>ĐIỆN</strong> <strong>CỰC</strong> CALOMEL<br />
4.1. Cấu tạo<br />
4.2 Phương trình Nerst<br />
4.3. Ứng dụng<br />
4.4. Ưu-Nhược điểm<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
1<br />
GIỚI THIỆU<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
1<br />
Khái niệm<br />
Điện cực so sánh là điện cực có thế không đổi, không phụ thuộc<br />
vào thành phần dung dịch đo và đã được xác định theo thế của<br />
điện cực tiêu chuẩn<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
Các yêu cầu<br />
1<br />
Phản ứng quyết<br />
01<br />
định thế phải hoàn<br />
toàn thuận nghịch 1<br />
Phải có thế lập lại cao và thế<br />
ổn định khi bảo quản lâu<br />
cũng như khi làm việc trong<br />
các điều kiện khác nhau<br />
03<br />
3<br />
2<br />
02<br />
Điện cực phải rất ít bị phân<br />
cực, nghĩa là phải rất ít bị<br />
thay đổi khi có dòng điện<br />
chạy qua<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2<br />
<strong>ĐIỆN</strong> <strong>CỰC</strong> HYDRO<br />
TIÊU CHUẨN<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2.1. Cấu tạo<br />
Cấu tạo của điện cực hiđro chuẩn:<br />
2<br />
Một thanh platin (Pt) được đặt trong một dung<br />
dịch axit có nồng độ ion H + là 1M (pH = 0)<br />
Bề mặt điện cực hấp thụ khí hydro, được thổi<br />
liên tục vào dung dịch dưới áp suất 1 atm.<br />
Điện cực bạch kim được sử dụng là loại điện cực titan được<br />
mạ một lớp bạch kim rất xốp (bạch kim đen).<br />
Diện tích bề mặt điện cực được tăng lên<br />
Cho quá thế thoát hydro nhỏ nhất<br />
Mật độ dòng trao đổi khá nhỏ<br />
Cho phép chuyển điện tử giữa các ion hydro lỏng<br />
và khí hydro, tạo điều kiện cân bằng thực sự.<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2<br />
Điều kiện tiêu chuẩn<br />
Đối với bất kỳ điện<br />
cực chuẩn nào<br />
Đối với điện cực<br />
hydro tiêu chuẩn<br />
Đối với điện cực<br />
hydro tiêu chuẩn<br />
298K cho<br />
nhiệt độ<br />
(25 o C)<br />
Áp suất khí<br />
hydro<br />
(101kPa)<br />
Nồng độ<br />
của H + (aq)<br />
là 1 mol<br />
dm -3<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2.2. Phương trình Nernst<br />
của điện cực hydro<br />
Bán phản ứng khử của điện cực hydro:<br />
2<br />
2H + (aq) + 2e - → H 2 (g)<br />
Phương trình Nernst được viết trong trường hợp này:<br />
Trong đó:<br />
• a H+ là hoạt độ của ion hydro, a H+ =f H+ C H+ /C 0<br />
• p H2 là áp suất của khí hydro ( Pa)<br />
• R là hằng số khí lý tưởng (8,314 J mol -1 K -1 )<br />
• T là nhiệt đô kelvins (Kelvin = o C + 273)<br />
• F là hằng số Faraday (điện tích của mỗi phân tử<br />
hydro phóng điện), bằng 9,64.10 4 C mol −1<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2.3. Ứng dụng trong<br />
xác định thế điện cực<br />
2<br />
Dùng cách so sánh<br />
Điện cực chuẩn<br />
Điện cực khảo sát<br />
Điện cực hydro được chọn làm điện cực chuẩn và chấp nhận thế của nó bằng không<br />
E o 2H+/H2=0,00V<br />
Xét ví dụ: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn 2+ /Zn<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2.3. Ứng dụng trong<br />
xác định thế điện cực<br />
2<br />
Ví dụ: Xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn 2+ /Zn<br />
Cho pin điện hóa Zn−H 2 như hình dưới. Điện kế cho biết dòng điện đi từ điện cực hiđro<br />
chuẩn sang điện cực kẽm chuẩn và suất điện động của pin bằng 0,76V (kí hiệu là<br />
E o Zn2+/Zn=-0,76V<br />
Mạch điện hóa : Zn|Zn 2+ (1,00M)||H + (1,00M)|H2(P=1,00atm), Pt<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2.3. Ứng dụng trong<br />
xác định thế điện cực<br />
2<br />
Mạch điện hóa : Zn|Zn 2+ (1,00M)||H + (1,00M)|H2(P=1,00atm), Pt<br />
‣ Phản ứng xảy ra trên điện cực âm (anot):<br />
Zn → Zn 2+ + 2e<br />
‣ Phản ứng xảy ra trên điện cực dương<br />
(catot):<br />
‣ Phản ứng oxi hóa - khử xảy ra trong pin<br />
điện hóa:<br />
2H + + 2e → H 2<br />
Zn + 2H + → Zn 2+ + H 2<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2.3. Ứng dụng trong<br />
xác định thế điện cực<br />
2<br />
Đối với kim loại kém hoạt động hơn hydro như Cu,<br />
Ag…..các kim loại này giữ vai trò catod, còn điện<br />
cực hydro là anod. Mạch điện hóa như sau:<br />
Pt, H2(P=1,00atm)|H + (1,00M)||Cu 2+ |Cu<br />
• E θ = + 0.34V = E θ (Cu2 + / Cu) - E θ (H + / H2)<br />
• E θ (Cu2 + / Cu)<br />
(Cu2 + / Cu)<br />
(Cu2 + / Cu) = E θ + E θ (H + / H2)<br />
(H + / H2)<br />
= 0,34 + 0,00 = + 0.34V<br />
(H + / H2)<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2.3. Ứng dụng trong<br />
xác định thế điện cực<br />
2<br />
Theo quy ước IUPAC dấu của thế điện cực được xác định bằng dấu của điện cực này<br />
khi ghép với điện cực hydro chuẩn của mạch galvanic.<br />
Các kim loại hoạt động hơn hydro là đầu âm của mạch thế chúng mang dấu âm.<br />
Các kim loại kém hoạt động hơn hydro thế của chúng sẽ mang dấu dương.<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
2.4. Ưu-Nhược điểm<br />
2<br />
Ưu điểm<br />
◈Dùng để xác định thế điện cực<br />
tiêu chuẩn của các điện cực<br />
khác vì nó có giá trị bằng 0 ở<br />
mọi nhiệt độ.<br />
Nhược điểm<br />
◈Dễ ngộ độc làm sai lệch thang<br />
đo. Ngày nay người ta có thể<br />
thay nó bằng điện cực calomel.<br />
◈Không thuận tiện (do đòi hỏi<br />
những yêu cầu chặt chẽ).<br />
◈Nhạy cảm với các chất oxy<br />
hóa- khử.<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
3<br />
<strong>ĐIỆN</strong> <strong>CỰC</strong><br />
BẠC CLORID<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
3.1. Cấu tạo<br />
3<br />
Cấu tạo điện cực bạc clorid:<br />
Một dây Ag tinh khiết, trên phủ muối<br />
AgCl , nhúng trong dung dịch KCl<br />
Dây Ag phủ một lớp màng mỏng AgCl<br />
được tạo thành bằng cách mạ điện hoặc<br />
nhúng thanh bạc trong AgCl đun chảy.<br />
Dung dịch KCl có nồng độ bão hòa ,<br />
nhưng có thể được sử dụng với nồng độ<br />
1M. Một số sử dụng trực tiếp nước biển.<br />
Bên ngoài được bọc bởi ống thủy tinh có<br />
lỗ bổ sung dung dịch và lỗ xốp.<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
3.2. Phương trình Nernst<br />
của điện cực bạc clorid<br />
3<br />
Ký hiệu điện cực: Ag, AgCl/KCl (a=1)<br />
Phản ứng xảy ra ở điện cực:<br />
Phương trình Nernst cho quá trình này ở 25 0 C:<br />
AgCl (r)+ 1e ↔ Ag 0 (r) + Cl -<br />
E = Ag+/Ag E0 Ag+/Ag + 0,0592.lga Ag+<br />
= E 0 Ag+/Ag + 0,0592.lg(T AgCl /a Cl- )<br />
= E 0 Ag+/Ag + 0,0592.lgT AgCl – 0,0592.lga Cl-<br />
Hai số hạng đầu không đổi nên thế của điện cực bạc clorid phụ thuộc vào hoạt độ của Cl -<br />
Thay giá trị của E 0 Ag+/Ag = 0,7996 và T Ag/Cl =1,8.10 -10 , ta có:<br />
E Ag+/Ag = E o Ag+/AgCl – 0,0592.lga Cl-<br />
=0,222 – 0,0592.lga Cl-<br />
Thường dùng dung dịch KCl bão hòa hoặc KCl 3,5M<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
3.2. Phương trình Nernst<br />
của điện cực bạc clorid<br />
3<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
3.3. Ứng dụng trong<br />
xác định thế điện cực<br />
3<br />
Một điện cực bạc clorid là một loại điện cực tham chiếu,<br />
thường được sử dụng trong các phép đo điện hóa. Vì lý<br />
do môi trường mà nó thay thế rộng rãi các điện cực<br />
calomel bão hòa.<br />
Thường là các điện cực tham chiếu nội bộ trong<br />
phép đo pH và nó thường được sử dụng như là tài<br />
liệu tham khảo trong các phép đo oxi hóa.<br />
Một ví dụ khác, các điện cực bạc clorua là điện cực<br />
tham chiếu thường được sử dụng để thử nghiệm các<br />
hệ thống điều khiển bảo vệ chống ăn mòn catốt<br />
trong môi trường nước biển.<br />
Ứng dụng đo thang pH<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
3.4. Ưu-Nhược điểm<br />
3<br />
Ưu điểm<br />
Nhược điểm<br />
• Bền theo thời gian<br />
• Dễ chế tạo<br />
• Tính lặp lại cao<br />
• Tính trơ với các thành<br />
phần trong dung dịch<br />
nghiên cứu<br />
• Loại bỏ hoàn toàn thế<br />
khuếch tán<br />
• Rất cần thiết trong các<br />
phép đo chính xác<br />
U<br />
• Có giá thành cao<br />
• Để điện cực làm việc<br />
được phải thêm dung<br />
dịch đo ion Cl- do đó<br />
có thể làm thay đổi hệ<br />
nghiên cứu.<br />
N<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
4<br />
<strong>ĐIỆN</strong> <strong>CỰC</strong> CALOMEL<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
4.1. Cấu tạo<br />
4<br />
Điện cực Calomen là một điện cực<br />
tham chiếu dựa trên phản ứng<br />
giữa nguyên tố thủy ngân và thủy<br />
ngân (I) clorua.<br />
Gồm một dây dẫn Pt, nhúng trong<br />
hỗn hợp nhão của Hg và Hg 2 Cl 2 , tất<br />
cả tiếp xúc với dung dịch KCl<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
4.2. Phương trình Nernst<br />
của điện cực calomel<br />
4<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
4.2. Phương trình Nernst<br />
của điện cực calomel<br />
4<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
4.2. Phương trình Nernst<br />
của điện cực calomel<br />
4<br />
Sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện cực calomel.<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
4.3. Ứng dụng trong<br />
xác định thế điện cực<br />
4<br />
Đo điện thế trên bề mặt các điện cực<br />
Đo pH bằng phương pháp điện hóa<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
4.4. Ưu-Nhược điểm<br />
4<br />
Ưu điểm<br />
Làm việc ổn định<br />
Dễ chế tạo<br />
Nhược điểm<br />
Sử dụng thủy ngân, nên nếu vỡ sẽ gây độc<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn
Thanks!<br />
Any questions?<br />
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn