Kislorod mavazusiga oid masalalar yechish metodikasi

Qattiq holatdagi elektrolitlardan foydalanish
Qattiq elektrolitlar elektr o'tkazuvchanligi ionlarning tashishiga bog'liq bo'lgan qattiq moddalardir. Ularning elektrokimyoviy analizatorlarda qo'llanilishi tahlilning selektivligini ta'minlaydi, bu esa namunali analitik asboblarni yaratish imkonini beradi.
Kislorod molekulalari elektrod yuzasiga tarqaladi va undagi sorbsiyalangan holda atomlarga ajraladi va namuna-elektrod-elektrolit interfeysiga kirib, elektrod elektronlari tufayli ionlanadi.
Kuchlanish ostida kislorod ionlari elektrolit orqali boshqa elektrodga o'tkaziladi, bu erda ionlar elektronlarni tashqi konturga berib, tashqi atmosferaga chiqariladigan molekulyar kislorodga qaytadi. Shunday qilib, elektrokimyoviy hujayraning tashqi pallasida elektr toki paydo bo'ladi. O'tkazish oqimi va kislorod kontsentratsiyasi o'rtasidagi bog'liqlik aniq funktsiyadir.
Elektrodlarda kislorodning oksidlanish va qaytarilish jarayonlaridan tashqari, qattiq elektrolit hujayralarida yangi moddalar hosil bo'lishi bilan bog'liq reaktsiyalar sodir bo'lmaydi, ya'ni hujayra qaytariladi. Suyuq elektrokimyoviy xujayralar bilan solishtirganda bu hujayralarning asosiy farqi va asosiy afzalliklaridan biri bu.
Polarografik usul
Bu tashqi yoki ichki manbadan kuchlanish qo'llanilganda elektrolitga botirilgan indikator yoki yordamchi elektrodning polarizatsiyasiga asoslanadi.
Elektrod polarizatsiyasi elektroddan to'g'ridan-to'g'ri elektr toki o'tganda muvozanat elektrod potentsiali qiymatining o'zgarishi sifatida tushuniladi. Ushbu jarayonning intensivligi muvozanat potentsiali va polarizatsiyalangan elektrodning potentsiali o'rtasidagi farqga mos keladigan DE qiymati bilan baholanadi.
O'chirishga qo'llaniladigan E kuchlanishi unda Ohm qonuniga muvofiq taqsimlanadi. Polarografik hujayraga nisbatan bu shuni anglatadiki, har qanday vaqtda elektrodlarga qo'llaniladigan qutblanish kuchlanishining qiymati anod pha va katod ph dagi potentsial sakrashlar yig'indisiga, shuningdek elektrolitdagi kuchlanishning pasayishiga teng bo'ladi. Ir yechimi:E = pha – phk + Ir,

bu erda I - polarografik hujayradan o'tadigan oqim; r - elektrolitlar eritmasining qarshiligi.

Polarizatsiya elektrodining elektrolitik hujayraning katodi yoki anodi ekanligiga qarab, qutblanish mos ravishda turli xil qaytarilish yoki oksidlanish jarayonlari natijasida yuzaga keladi, bu esa elektrod potentsialining mos ravishda salbiy yoki ijobiy tomonga siljishiga olib keladi.
Polarizatsiyalanadigan anod bilan oqim zichligi katodda nisbatan yuqori va anodda juda past bo'ladi. Bunday holda, anod potentsiali pha nol sifatida qabul qilinadi va u katod potentsiali uchun mos yozuvlar bo'lib xizmat qiladi. Keyin oldingi tenglikni quyidagicha yozish mumkin:

E = – phk + Ir,

Polarografik hujayradan o'tadigan past oqimda (≈10 A) va elektrolitlar eritmasining qarshiligi bir necha kŌ dan oshmasa, eritmadagi kuchlanish pasayishi bir necha mV bo'ladi. Shuning uchun, amalda

E = – phk

Agar eritmaning etarlicha yuqori elektr o'tkazuvchanligi (past qarshilik) ta'minlansa, u holda biz polarizatsiya kuchlanishining raqamli qiymati polarizatsiya elektrodining potentsialiga teng deb taxmin qilishimiz mumkin.

Polarizatsiya qilinmaydigan katod bilan oqim zichligi anodda nisbatan yuqori va katodda juda past. Bunda katod potentsiali phk nol sifatida qabul qilinadi va u anod potensiali uchun mos yozuvlar bo'lib xizmat qiladi. Anodik polarizatsiya bilan
E \u003d pha

bular. anod salohiyati polarografik hujayraga qo'llaniladigan kuchlanishga bog'liq.

Har qanday jarayon, shu jumladan elektrod polarizatsiyasi jarayoni, koordinatalari ushbu jarayonning borishini tavsiflovchi asosiy o'zgaruvchilarga mos keladigan grafik ko'rinishida tasvirlanishi mumkin.
Polarografiyada bu o'zgaruvchilar elektrodlarga qo'llaniladigan kuchlanish va polarografik hujayraning pallasida oqadigan elektr tokidir.
Oqimning kuchlanishga bog'liqligi bilan tavsiflangan grafik oqim kuchlanish xarakteristikasi deb ataladi. Polarografiyada bunday grafik qutblanish egri chizig'i yoki polarogramma deb ataladi va o'zgartirilgan Nernst tenglamasi bilan tavsiflanadi:

E=(RT/nF) ln (1-I/Id),

bu erda E - muvozanat potentsiali va polarizatsiyalangan elektrodning potentsiali o'rtasidagi farq; R - gaz doimiysi; T - mutlaq harorat; n - umumiy elektrokimyoviy reaksiyada ishtirok etuvchi elektronlar soni; Faradayning F raqami; I - polarografik hujayradan o'tadigan oqim; Id - diffuziya oqimi.

Rasmda bitta analizator bo'lgan eritmaning polarogrammasi ko'rsatilgan. Elektrodlarga ortib borayotgan potentsial farq qo'llanilganda, kislorod erigan elektrolitlar orqali kichik elektr toki o'tadi. Biroq, indikator elektrodi polarizatsiyalanganda, oqim tez o'sib boradi va elektrod potentsialidan mustaqil ravishda doimiy (cheklovchi) qiymatga etadi.
Oqim kuchayadigan polarogrammaning 1-qismi polarografik to'lqin, 2-qism esa diffuziya oqimining maydoni deb ataladi. Cheklovchi oqimning yarmiga teng bo'lgan polarizatsiya oqimidagi elektrod potentsiali ph1 / 2 In moddaning potentsiali deb ataladi, yarim to'lqin potentsiali moddaning muhim xarakteristikasi hisoblanadi, chunki har bir modda o'zining strukturaviy xususiyatlari tufayli tiklanadi. ma'lum bir qiymatda. Moddaning turi yarim to'lqin potentsiali va cheklovchi oqim (polarografik to'lqinning balandligi) bilan - uning polarografik hujayraning elektrolitlar eritmasidagi konsentratsiyasi bilan belgilanadi.

Rasmda polarografik hujayra, potentsial ta'minot qurilmasi - quvvat manbai, reostat, voltmetr va mikroampermetrdan iborat polarografning diagrammasi ko'rsatilgan.

Polarografik hujayra elektrolitli shisha idishdir. Hujayraga ikkita elektrod qo'yiladi: katod K va anod A. Katod, simob tomchi elektrodi, elektrokimyoviy pasayish vaqtida katta oqimlar oqib o'tadigan kichik sirtga ega. Natijada, katod potensiali elektrokimyoviy reaktsiya uchun zarur bo'lgan muvozanat potentsialidan farq qiladi, ya'ni. katod qutblangan.
Anod (mos elektrod) sifatida kumush xlorid, kalomel elektrodlari yoki katta sirtli elektrod, ko'pincha hujayraning pastki qismida joylashgan simob qatlami ishlatiladi. Polarizatsiya hodisasini olib tashlash uchun mos yozuvlar elektrodning katta yuzasi kerak.
Tashqi quvvat manbaidan kuchlanish (2-4 V) reostat R orqali polarografik hujayraning simob elektrodlariga beriladi. Hujayradan o'tadigan tok mA mikroampermetr bilan o'lchanadi va hujayraga qo'llaniladigan kuchlanish R reostatidagi slayderni noldan maksimalgacha siljitish orqali tartibga solinadi.
Simob tushishi potentsialining doimiy ortishi bilan polarografik hujayradan o'tadigan elektrod oqimining qiymati - katod va eritmada depolarizator mavjudligi, diffuziya qonunlariga bo'ysunadi.
Elektr toki kuchining kontsentratsiya gradientiga va potentsialni aniqlovchi ionlarning elektrod yuzasiga yaqin va statsionar holatdagi diffuziya koeffitsientiga bog'liqligi (elektrod yuzasidan masofa x=0) tenglama bilan ifodalanadi: