Műszeres analitika környezetvédelmi területre

Az előadások a következő témára: "Műszeres analitika környezetvédelmi területre"— Előadás másolata:

1 Műszeres analitika környezetvédelmi területre
Elektro-analitika (elektrokémiai mérések)

2 Az elektrokémia tárgya (emlékeztető)
Az elektrokémia az elektromosság és a kémiai változások kapcsolatával foglalkozik: – kémiai változás hatására elektromos energia keletkezik → galvánelem – elektromos energia hatására kémiai változás jön létre → elektrolízis Mindig redoxi folyamat! elektrolízis elektromos energia kémiai változás galvánelem

3 Elektródok, elektrolit, galvánelem
Vezetők elsőfajú: elektronvezető (fém) T↑ → R↑ másodfajú: ionvezető, elektrolit T↑ → R↓ Elektromos mennyiségek: áramerősség, töltés, feszültség, ellenállás, elektromos vezetés, stb. Elektród, elektrolit Galvánelem: katód: redukció, töltés: + anód: oxidáció, töltés: – A potenciál – függ: anyagi minőségek: folyamat koncentrációk hőmérséklet nyomás (gáz)

4 Elektródok, elektrolit, galvánelem
Nernst-egyenlet Me ⇌ Mez+ + z e– folyamatra felírva (Me = fém, Mez+ = z+ töltésű ion) Elektromotoros erő: a potenciálok különbsége, az áramkörön I = 0 A áramerősség esetén mérhető feszültség (üresjárási feszültség): EME = E2 – E1 EME > 0, azaz E2 > E1

5 Galvánelem

6 Galvánelem

7 Elektrolízis

8 Elektródok Elektródok fajtái
1. Elektroncsere-egyensúly alapján működő (klasszikus potenciometriás) elektródok 1.1. Elsőfajú elektródok; fémelektródok, pl. Cu/Cu2+ 1.2. Másodfajú elektródok, pl. Ag/AgCl, Cl–; Hg/Hg2Cl2, Cl–; Hg/Hg2SO4, SO42– … 2. Fázishatár-egyensúly alapján működő elektródok 2.1. Üvegelektródok pH-szelektív üvegelektród Fémion-szelektív (pM-szelektív) üvegelektródok pl. Li+, Na+, K+, NH4+, Ag+ szelektív üvegelektródok

9 Potenciometria Kell hozzá:
mérő (indikátor) elektród potenciálja a mérendő mennyiségtől egyértelműen függ, vonatkoztatási (referencia) elektród potenciálja a mérendő mennyiségtől független, elektrolit – a mérendő anyag, oldat. mérőműszer: feszültség (V) mérő kis áramerősség (nA, pA) – nagy bemeneti ellenállás (100-szorosa az áramkör összes többi ellenállásának)

10 Potenciometrikus áramkör

11 pH-érzékeny üvegelektródok
1. Belső hidratált réteg 2. Külső hidratált réteg 3. Külső elektrolit vagy minta 4. Száraz üveg 5. Elektromos csatlakozó 6. Ezüst szál 7. Üvegtest 8. Ezüst/ezüst-klorid referencia elektróda 9. Belső elektrolit 10 pH érzékeny üveggömb

12 Kalomel referencia elektród
Kombinált üvegelektród Kalomel referencia elektród

13 pH mérés Kalibrálás két pH értékre a mérési tartománynak megfele-lően
savas közegben pH = 4 és 7, lúgos közegben pH = 7 és 10 értékekre. U, mV eredeti x 1 pontra illesztve (párhuzamos eltolás) x 2 pontra illesztve (meredekség is) pH

14 Ionok abszolút mozgékonysága
Vízben, 25 °C-on ion Mozgékony-ság, m2/(s·V) OH– 20,5·10–8 [Fe(CN)6]4– 11,45·10–8 [Fe(CN)6]3– 10,47·10–8 SO42– 8,27·10–8 Br– 8,13·10–8 I– 7,96·10–8 Cl– 7,91·10–8 NO3– 7,40·10–8 ClO4– 7,05·10–8 F– 5,70·10–8 HCO3– 4,61·10–8 CH3COO– 4,24·10–8 ion Mozgékony-ság, m2/(s·V) H3O+ 36,3·10–8 Rb+ 7,92·10–8 K+ 7,62·10–8 NH4+ 7,61·10–8 La3+ 7,21·10–8 Ba2+ 6,59·10–8 Ag+ 6,42·10–8 Ca2+ 6,12·10–8 Cu2+ 5,56·10–8 Na+ 5,19·10–8 Li+ 4,01·10–8

15 Konduktometria Váltófeszültség használata Pt elektródok pl. harang e.
vezetőképességi elektródok vizsgált oldat (elektrolit)

16 Direkt konduktometriás mérés
 x x x x x x NaCl, g/dm3

17 Konduktometriás titrálási görbék
Erős sav titrálása erős bázissal

18 Konduktometriás titrálási görbe
Keressük meg a metszéspontot, oldjuk meg az egyenletet! V = 6,05 cm3