Электрохимические методы обнаружения и определения, их роль в аналитической химии. Основные электрические параметры, взаимосвязь между ними и аналитическим сигналом. Электрохимические реакции и их особенности. Влияние двойного электрического слоя на параметры электродного процесса. Возможность использования явлений в двойном электрическом слое в аналитических целях. Отличие электрохимической реакции от химической. Электрохимическая цепь. Перенапряжение. Поляризация и виды поляризующих напряжений. Эквивалентные схемы электролизной ячейки и их связь с электрохимическими методами. Классификации методов. Равновесные и неравновесные явления в растворах электролитов. Диффузия, миграция, изменения состава исследуемого раствора.
Кондуктометрия и диэлектрометрия
Перенос электрического заряда и проводимость. Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое титрование. Связь коэффициента диффузии с электрической подвижностью иона. Возникновение диффузионного потенциала. Перенос электрического заряда и проводимость при постоянном токе. Удельная и эквивалентная электропроводность, их связь с концентрацией электролита. Электропроводность в воде, водно-органических и неводных средах. Особенности прямых и титриметрических методов кондуктометрии и диэлектрометрии при переменном токе низкой и высокой частоты. Основные теоретические зависимости. Эквивалентные электрические схемы. Практическое применение кондуктометрических и диэлектрометрических методов.
Вольтамперометрические (полярографические) методы
Основные закономерности диффузионной кинетики. Линейная и сферическая диффузия - стационарная и нестационарная. Хроноамперометрия, хронопотенциометрия и хроновольтамперометрия. Основные теоретические зависимости. Взаимосвязь параметров с полезным сигналом. Общность методов при использовании понятия кинетического параметра.
Кривые поляризации. Обратимые и необратимые электродные процессы. Фарадеевские и нефарадеевские токи. Аналитический сигнал и помеха. Критерии диффузионного контроля аналитических процессов.
Влияние помех на полезный сигнал. Миграционные, конвекционные (конвективные), емкостные токи. Максимумы на вольтамперных кривых, их использование в анализе. Влияние на поляризационные кривые предшествующих и последующих химических реакций (кинетические и каталитические электрохимические процессы), адсорбционные процессы. Теория и аналитическое применение.
Постоянно-токовые инверсионные электрохимические методы вольтамперометрии и хронопотенциометрии. Импульсные методы и методы переменно-токовой вольтамперометрии первого и второго порядка: прямые и инверсионные методы. Применение электрохимических методов для исследования электродных процессов. Использование полученной информации при разработке высокочувствительных и селективных методик электрохимического анализа.
Амперометрические варианты вольтамперометрии. Амперометрия с одним и двумя поляризованными электродами. Вращающийся и вибрирующий твердые электроды. Зависимость величины диффузионного тока от концентрации деполяризатора для вращающегося дискового электрода. Применение дисковых электродов в электрохимических исследованиях и химическом анализе.
Потенциометрические методы
Потенциометрия в отсутствие тока и с использованием поляризованных электродов (потенциометрия при контролируемом постоянном токе). Электрохимические цепи с переносом и без переноса. Электродные системы. Диффузионный потенциал и измерение ЭДС. Прямая потенциометрия - рН-метрия и ионометрия. Различия в механизме переноса для твердых и жидкофазных мембран, параметры селективности. Унифицированная модель уравнения мембранного потенциала. Классификац ия ио носелективных электродов и их практическое применение. Измерения в водных и неводных средах.
Потенциометрическое титрование с одним и двумя поляризованными электродами. Титрование обратимых и необратимых редокс-систем. Титрование в неводных средах. Потенциал полунейтрализации как химико-аналитическая характеристика электролитов. Выбор растворителя. Способы обнаружения конечной точки титрования. Требования, предъявляемые к индикаторным реакциям, при дифференцированном титровании нескольких компонентов смеси. Выбор величины тока и вида поляризации электродов в потенциометрии при постоянном токе. Метод непрерывного титрования (проточная потенциометрия).
Кулонометрические методы
Теоретические основы кулонометрических методов анализа и их классификация. Потенциостатическая и амперостатическая (гальваностатическая) кулонометрия, условия выполнения этих вариантов кулонометрического метода. Эффективность тока (выход по току) и ее определение. Методы обнаружения момента завершения электрохимической и химической реакции. Определение количества электричества, прошедшего через ячейку в процессе электролиза. Преимущества и ограничения кулонометрических методов анализа. Определение электроактивных и электронеактивных компонентов. Способы генерирования кулонометрических титрантов. Инверсионная кулонометрия твердых фаз, кулонометрия с разверткой потенциала и непрерывным изменением тока, субстехиометрическая и дифференциальная прецизионная кулонометрия, непрерывный кулонометрический анализ.
Развитие и совершенствование электрохимических методов
Использование ЭВМ и микропроцессорной техники для автоматизации вольтамперометрических измерений. Измерения аналитического сигнала в стационарных условиях и в потоке. Принципы электрохимического детектирования вещества и условия его осуществления. Электрохимические датчики, детекторы и устройства. Сенсоры. Принципы конструирования электроаналитической аппаратуры.
Рекомендуемая литература
- Дж. Плэмбек Электрохимические методы анализа. Основы теории и применение. М.: Мир, 1985.
- А. М. Бонд. Полярографические методы в аналитической химии. М.: Химия, 1983.
- П. К Агасян, Е. Р Николаева Основы электрохимических методов (потенциометрический метод). М.: МГУ, 1986.
- П. К Агасян, Т. К Хамракулов Кулонометрический анализ. М.: Химия, 1984.
- К. Камман Работа с ионселективными электродами. М.: Мир, 1980.
- О. А Сонгина, В. А. Захаров Амперометрическое титрование. М.: Химия, 1979.
- Г. К Будников, В. Н Майстренко, Вяселев М. Р. Основы современного электроанализа. М.: Химия, 2001.
|