پتانسیو متری:


 

به معنای سنجش و اندازه گیری پتانسیل است. در شاخه ای از شیمی به نام الكتروشیمی ، بحث از پیل الكتروشیمیایی است. پیل الكتروشیمیایی دستگاهی است كه انرژی واكنش شیمیایی را كه در شرایط معمولی اغلب به صورت انرژی گرمایی آزاد می شود، به انرژی الكتریكی قابل استفاده تبدیل می نماید و مانند سدهای هیدروالكتریك، مانع از به هدر رفتن انرژی می شود. دو الكترود و یك پل نمكی ، تشكیل یك پیل را می دهند. درواقع دو الكترود به دلیل رقابت برای تبادل الكترون، تمایل متفاوت برای گرفتن الكترون دارند و این تفاوت گرفتن الكترون، در شرایط مناسب سبب انتقال الكتریسیته می شود. این جریان الكتریسیته دارای یك ولتاژ یا پتانسیل خاص می باشد كه با دستگاه ولت سنج قابل اندازه گیری است.

اول از همه باید درمورد پتانسیل سلول بدانیم. پتانسیل سلول الكتروشیمیایی به صورت اختلاف بین دو پتانسیل الكترود های كاتد و آند تعریف می شود، یعنی

پتانسیل الكترود آند – پتانسیل الكترود كاتد = پتانسیل سلول

پتانسیل الكترود به صورت پتانسیل سلولی تعریف می شود كه متشكل از الكترود مورد نظر و الكترود استاندارد هیدروژن است.

پتانسیل استاندارد الكترود یك خاصیت مهم برای توصیف سیستمهای اكسایش-كاهش است. این پتانسیل های استاندارد به دما و به غلظت یون مورد نظر از الكترود بستگی دارند.

نرنست شیمیدان آلمانی، نوعی رابطه میان ولتاژ یك سلول و شرایطی كه سلول در آن شرایط عمل می كند، كشف كرد. ولتاژ یك سلول در شرایط استاندارد به صورت E0 (كه البته صفر در بالای E قرار می گیرد) بیان می شود. این شرایط عبارتند از محلول 1 مولار مواد در دمای 25 درجه سانتیگراد و فشار 325/101 پاسكال. حال اگر ولتاژ یك سلول در شرایط غیر استاندارد E از روی ولت سنجی كه در مدار قرار گرفته است، بخوانیم، می توانیم رابطه ی زیر را برای این پیل بنویسیم:

E=E0-(RT/nF)ln (غلظت مواد واكنش دهده /غلظت محصولات )

مقدار R ثابت عمومی گازها می باشد. N تعداد الكترونهای انتقال یافته در معادله ی موازنه شده ای است كه نشان می دهد در سلول چگونه تغییری حاصل شده است. F ضریب تبدیل از ولت به ژول بر مول و مساوی 96485 است. نماد ln معرف لگاریتم طبیعی است كه می توان ان را با 2.30 log جایگزین نمود. بنابراین معادله ی نرنست به صورت زیر تغییر می كند:

E=E0 – (0.05916/n)log(غلظت مواد واكنش دهنده/غلظت محصولات)

از آنجا كه در معادله ی نرنست، هم غلظت محصولات و هم غلظت واكنش دهنده ها دیده می شود، از این معادله و از طریق اندازه گكیری پتانسیل می توان به غلظت یونهای موجود در محلول پی برد. یكی از مواد استفاده ی مهم در این زمینه، ساخت pH سنج بر این اساس است. هر واكنشی كه شامل یونهای هیدروژن است، دارای پتانسیل وابسته به غلظت H+ است. این اصل در یك pH سنج به كار می رود.

         در تیتراسیون پتانسیومتری همان عمل تیتر كردن انجام می‌گیرد ولی    
         به‌جای شناساگر شیمیایی از الكترود شناساگر استفاده می‌شود...

        

 مثال در مورد یک سلول الکتروشیمیایی

 

یک ظرف شامل محلول سولفات مس که در آن تیغه مسی قرار دارد

Cu2+  +  2e →Cu      

                           

یک ظرف شامل محلول سولفات روی که در آن تیغه ای از روی قرار  دارد

 

Zn → Zn2+  + 2e    

                              

 اگر ظرف ها را با پل نمکی به هم و دو تیغه را نیز بهم وصل

 کنیم جریان برق تولید می شود

 

Cu2+  + Zn → Zn2+ + Cu     

اندازه گیری اختلاف پتانسیل ما بین دو الکترود شناساگر و الکترود مرجع .

الکترود شناساگریا اندیکاتور: پتانسیل آن وابسته به غلظت گونه در تماس با آن است. الکترود مرجع، الکترودی است که پتانسیل دقیقاً معینی دارد.

 

 انواع الکترودهای مرجع

 

الکترود استاندارد هیدروژن - کالومل و نقره - نقره کلرید

الکترود استاندارد هیدروژن SHE

2H+ +2e     →       H2                           

 Pt,H2(P=1atm) │ H+(1M)                             

E=0.059  log a H+                                                    

 

الکترود کالومل

 

Hg│Hg2Cl2(sat,d),KCl(XM)                     

واکنش آن؛

Hg2Cl2 +2e      →     2Hg- +2Cl-       E0=0.268  

پتانسیل آن برحسب غلظت

 

 

 

اگر محلول کلرید پتاسیم اشباع باشد، SCE و پتانسیل آن 241/0 ولت

 

 



الکترود نقره - نقره کلرید

 

Ag │AgCl (s) , Cl- (X M)            

AgCl + e       →      Ag+ + Cl-          

 

 

انواع الکترودهای شناساگر :

              

الکترودهای فلزی

 

الکترودهای غشائی

 

 

انواع الکترودهای غشائی :

 

 

الکترود شیشه

الکترود یون گزین (سایر کاتیون ها)

مایع غشائی

جامد و رسوبی

حساس به گاز

 

 

الكترود شیشه‌ای

 

سلول متشكل از الكترودهای كالومل و شیشه‌ تجارتی است كه در محلول باpH مورد اندازه‌گیری وارد شده‌اند. الكترود شیشه‌ای از اتصال یك شیشه‌ نازك و حساس بهpH به نوك انتهایی یك لوله شیشه‌ای با دیواره‌ كلفت ساخته شده است حباب‌ حاصل با محلولی ازHCl (غالباً 0.1 M) اشباع شده با نقره كلرید پر شده و یك سیم الكترود كالومل به انتهای دیگر وسیله‌ اندازه‌گیری وصل شده است. 

:الکترود شیشه ای ترکیبی شامل

. الکترودهای شیشه ای، الکترودهای مرجع داخلی و خارجی است

Ag │AgCl (s) │Cl-(aq) ││H+(aq)    H+(aq) , Cl-(aq) │ Ag (aq) │AgCl (s) │Ag

الکترود مرجع داخلی                               الکترود مرجع خارجی

 

انواع روش های اندازه گیری پتانسیومتری:

 

روش مستقیم

 

الف)- منحنی کالیبراسیون

ب)- افزایش محلول استاندارد

 

:روش غیر مستقیم

 

الف)- تیتراسیون های پتانسیومتری

ب)- تیتراسیون های دیفرانسیلی

 

خطاها در اندازه گیری PH :

 قرائت شده کمتر از مقدار واقعی است.phبیشتر از 9 رخ میدهد و  phخطا های قلیایی در  

 قرائت شده بیش از مقدار واقعی است ph کمتر از 5 رخ می دهد و  phخطا های قلیایی در

 

 

 

 

انواع تیتراسیون های PHسنجی:

 

    اسید قوی - باز قوی؛ مثل اسید کلرید ریک با سود و یا بالعکس
    اسید ضعیف - باز قوی؛ مثل اسید استیک با سود و یا بالعکس
    باز ضعیف - اسید قوی؛ مثل آمونیاک با اسید کلرید ریک
     اسید ضعیف - باز ضعیف؛ مثل آمونیاک با اسید استیک

+ نوشته شده در  جمعه ۲۵ فروردین ۱۳۹۱ساعت 12:55  توسط سيد مصطفي محمدزاده   |