More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to Electrochemistry part6
More from Awad Albalwi
More from Awad Albalwi (20)
Electrochemistry part6
- 1. الثالثة الوحدة الجهدية الطرق 1 - الفاعلة األقطاب ( األدلة أقطاب ) Indictor electrodes : 2 - المرجعية األقطاب Reference electrodes Eref : 1 - األقطاب الزجاجية 2 - األقطاب الترسيب ية ، 3 - أقطاب السوائل ، 4 - أقطاب الغازات ، 5 - أقطاب األنزيمات . 1 - المشبع الكالوميل قطب Saturated Calomel Electrode (SCE) : 2 - الفضة قطب / الفضة كلوريد Silver/Silver Chloride Electrode :
- 3. 2 - الترسيبية األقطاب Precipitate Electrodes : يستجيب هذا النوع من األقطاب لأليونات السالبة ، مثل S2 -, Br-, Cl-, I- م قارنة باألقطاب الزجاجية التي تستجيب لأليونات الموجبة . يستبدل غشاء الزجاج في هذه الحالة بأغشية رواسب الفضة الهاليدية . في حالة ا لكبريت يستخدم راسب من كبريتيد الفضة Ag2S . فى هذا النوع من األقطاب نجد أن أيونات الفضة تكون حرة الحركة للتوصيل الكهربي خالل المادة الصلبة . فمثال قطب البروميد Br- يستخدم راسب AgBr محمول داخل دعامة خاملة مثل ،المطاط علما بأن المحلول الداخلي يمكن أن يكون من مادة بروميد البوتاسيوم كما ف ي الشكل رقم ( 6 ) .
- 8. الترسي األقطاب عيوب بية 2 - تظهر مشكلة أخرى عند رقم األس الهيدروجينى pH األقل من 5 وهى أنه الوسط يكون حمضى ويزداد تركيز أيونات الهيدروجين H+ فى المحلول وترتبط مع أيونات الفلوريد الحرة لتكون فلوريد الهيدروجين HF الذى ال يستجيب له القطب ( يستجيب لأليونات فقط F- ) وبالتالى يمكننا القول بأن الرقم الهيدروجيني المناسب لعمل هذا ا لقطب هو pH = 5 . 1 - عندما تكون رقم األس الهيدروجينى pH أكبر من 8 أى عندما الوسط قلوي بعض األيونات مثل OH- وأيون الهاليدات نّكوُت مركبات معقدة ( متراكبات ) مع F- مما يؤثر على نتائج التحليل حيث يختفى األيون المراد تقديره من المحلول بالترسيب . للتغلب على تلك المش ك لة يضاف محلول منظم من خالت الصوديوم لتقليل أثر تد اخل OH- و كذلك يقلل من تداخل H+ كما يضاف محلول سترات الصوديوم ليكون معقدات مع أيونات الفلزات ( حجب ) التي تتداخل مع F- .
- 9. 3 - السوائل أقطاب ( الثنائية األيونات ) liquid electrodes : ينشأ جهد أقطاب السوائل عبر سطح تالمس بين السائل المحتوي على األيون المر اد تحليله ( محلول خارجي ) ومبادل أيوني سائل ال يمتزج بالماء ( محلول داخلي ) مرتبط انتقائيا مع األيون المراد تحليله . قياس المراد األيون به الخارجى المحلول ه
- 10. هذا النوع من األقطاب يناسب أيونات ثنائية التكافؤ مثل الكالسيوم و الماغنسي وم (Ca2+, Mg2+) وبعضا من اآلنيونات فمثال قطب الكالسيوم االنتقائي فى الش كل ( 8 ) يتكون من : - الكال أيونات مع انتقائيا مرتبط رقيق غشاء سيوم . - الكالس كلوريد من ثابت تركيز على يحتوي داخلي محلول يوم . - الفض بكلوريد مغطى الفضة سلك من داخلي مرجع قطب ة .
- 11. المادة النشطة للغشاء الرقيق ت تكون من مبادل أيوني سائل ال يمتزج بالماء يتك ون من ثنائي الكيل فوسفات الكالسيوم [(RO)2POO]2Ca والذي يكون جزءا من قرص نفاذ غير آلف للماء ( غير محب للماء ) hydrophobic . هذا القرص يمثل الغشاء الرقيق الذي يفصل المحلول الداخلي عن المحلول الخارجي الذي يحتوي على األيون المراد تحلي له . العالقة حسب للغشاء الخارجي و الداخلي السطح على االتزان ثابت تمثيل يمكن التالية :
- 13. ثانيا : المرجعية األقطاب أنواع Reference electrodes : قطب المرجع المثالي يكون جهده ثابتا وال يتأثر بتركيز المادة المراد على،تحليلها سبيل المثال لكي يعمل قطب الزجاج لقياس الرقم الهيدر وجيني للمحاليل البد من وجود قطب مرجع خارجي لتكملة الدائرة الكهربائية في الخلية ويعتبر قطب الهيدروجين من أهم أنواع األقطاب المرجعية ولكن لصعوبة تجهيزه يستخدم حاليا أقطاب مرجعية أخرى مثل : 1 - المشبع الكالوميل قطب . 2 - الفضة قطب / الفض كلوريد ة .
- 14. 1 - المشبع الكالوميل قطب Saturated Calomel Electrode (SCE) : يتكون القطب من عجينة الكالوميل ( كلوريد الزئبقيك HgCl2 ) المشبعة بمحلول كلوريد البوتاسيوم KCl والزئبق Hg لتمثل كل العناصر الواردة فى المعادلة الممثلة للقطب ويكون لهذا القطب فرق جهد ثابت مقداره 0.242 volt . وهنالك ثالثه تراكيز لكلوريد البوتاسيوم KCl شائعة االستخدام منها 0.1 ، 1.0 والمشبع حوالي 4.6 موالر .
- 15. أن نجد نيرنست معادلة ومن : ويمكن تحضيره لسهولة وذلك استخداما األكثر المشبع الكالوميل قطب ويعتبر نصف تمثيل كاآلتي الخلية : تركيز على يعتمد أعاله الخلية نصف جهد Cl- يكو مشبعا الكلوريد تركيز يكون وعندما ن القطب جهد 0.242 فولت . رقم الشكل في كما المشبع الكالوميل قطب ويتكون ( 9 ) من : - أنبوب داخلي يحتوي على عجين من الزئبق / كلوريد الزئبق في محلول مشبع من كلوريد البوتاسيوم ، يتم توصيله كهربائيا باستخدام سلك من البالتين . تتصل األنب وبة الداخلية عن طريق فتحة صغيرة باألنبوبة الخارجية والتي تحتوي على محلول مشبع من كلو ريد البوتاسيوم . - يتصل قطب الكالوميل بمحلول العينة من خالل قطعة من السيراميك ا لنفاذ .
- 17. 2 - الفضة قطب / الفضة كلوريد Silver/Silver Chloride Electrode : فضة سلك من القطب هذا يتكون ( بالفضة مطلى بالتين سلك أو ) محلو في مغموس مشببع ل الفضة كلوريد و البوتاسيوم كلوريد من كاآلتي الفضة قطب تمثيل ويمكن : جهد هذا القطب يساوي 0.199 فولت في درجة حرارة o25 م الشكل ( 10 ) يوضح التركيب العام للقطب :
- 21. • الترسيبية األقطاب ت لأليونات األقطاب من النوع هذا ستجيب ( االنيونات ، الكاتيونات .) يستبد غشاء ل الترسيبية األقطاب في الزجاج رواسب بأغشية ( الهاليدية الفضة / الفسفورية الفضة ) . حال في ة من راسب يستخدم الكبريت الفضة كبريتيد ) Ag2S ، (AgF . حالة في الفلوريد قطب االنتقائي رقيقة شريحة الراسب من بدال تستخدم CaF2] ، [LaF3 ، الفلوريد أيون يكون ( حر ا لحركة غير ، متحرك ) للبلورة األيوني التوصيل ويزيد . • عيوب اشرح الترسيبية األقطاب عليها التغلب وكيف والقاعدي الحامضي الوسط في . • مكوناته توضيح مع الكلسيوم اليون السائل قطب ارسم . • الرسم مع الكالوميل قطب تركيب وضح • الرسم مع الفضة قطب تركيب وضح •
- 22. 2 - المواد تركيز تقدير . التركيز تقدير يتم المباشرة الجهدية بالطرق أو ب الطرق المباشرة غير الجهدية ( الجهدية المعايرات .) 1 - المباشرة الجهدية الطرق : االنتقائى القطب جهاز تعتبر من الطرق السريعة و المناسبة لتقدير العديد من الكاتيونات Ca2+ مثال واآلنيونات Cl- مثال . تجدر اإلشارة إلى أن لكل أيون قطب خاص به . في هذه الطرق يتم غمس قطبي الدليل ( قطب األيون المراد تحليله ) والمرجع في الم حلول المراد تقديره و يتم قياس الجهد عن طريق توصيل هذين القطبين بجهاز مقياس ا لجهد ion selective meter ويمكن التعبير عن هذه الطرق بالمعادالت التالية : فمثال للكاتيون (Xn+) في درجة حرارة o25 م يمكن ايجاد استجابته من معادلة نيرنست : (2) ..... .......... log n 0.0592 L pX n 0.0592 - L ind E X a
- 23. كل الطرق الجهدية المباشرة تعتمد على المعادل ة في جهد الخلية Ecell نحصل على : (6) ..... .......... px n 0.0592 (cations) Ecell K رقم للمعادلة الناتج المنحنى (6) رقم الشكل في كما تمثيله يمكن ( 11 :)
- 24. الخلية جهد أما Ecell لألنيونات : للمعادلة الناتج المنحنى (7) رقم الشكل في كما تمثيله يمكن ( 12 :) (7) ..... .......... p n 0.0592 K ) ( E A cell anions
- 25. بطري المباشرة الجهدية بالطرق التركيز إيجاد ويتم قتين : 1 - القياسي التدريج منحنى طريقة Standard Calibration Method : يقاس الجهد ( باستخدام قطب انتقائي خاص لأليون المراد تحليله ) للمحاليل القي اسية والمجهول ثم رسمُي العالقة بين الجهد ولوغاريتم التركيز ( في ورق رسم بياني خ اص ) ومن المنحنى يتم إيجاد تركيز المجهول . مثال : الكلوريد لتحليل تجربة في Cl- التالية الجهد قراءات على الحصول تم :
- 26. y = -54.53x + 3.5 R² = 0.9987 0 50 100 150 200 250 -4.5 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 log c E Linear (E)
- 27. رقم شكل الناتج المنحنى من ( 13 ) تركيز أحسب Cl- بالـ p.p.m ( المليون في جزء ) ؟ . الحل : Chloride (mole/L) mV 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 0.000010 0.000100 0.001000 0.010000 0.100000 بالموالرية المنحنى من المجهول تركيز = 1.2 x 10-3 المليون في جزء ولتحويله ( (ppm اآلتي نتبع :
- 28. 2 - القياسية اإلضافة طريقة Standard Addition Method : عند اختالف خلفية المحاليل القياسية عن المجهول نجد أن طريقة اإلضافة القياس ية هي الطريقة المفضلة حيث يقاس جهد المجهول أوال ثم يضاف محلول قياسي من المادة نفسها على المجهول ويقاس الجهد مرة أخرى وباستخدام المعادلة التالية نحصل على تركيز المجهول : s C u C 100 101 . u C E - 10 Antilog
- 29. المباشرة الجهدية الطرق حول هامة مالحظات : 1 - يجب معايرة القطب االنتقائي بمحاليل قياسية للتأكد من صالحية القطب قب ل بدء التحليل . 2 - الطرق الجهدية تعتمد على معادلة نيرنست وبما أن معادلة نيرنست تعتمد على ا لتركيز الّعالف يجب إضافة محلول منظم القوة األيونية للمحاليل القياسية والمجهول و ذل ك لتفادي الخطأ الذي قد ينجم عن استخدام التركيز الموالري بدال من التركيز الّعالف حتى تصبح القوة األيونية للمحاليل متقاربة وبذلك يصبح التركيز الموالري مساويا للتر كيز الّعالف . 3 - هنالك عيب رئيسي للطرق الجهدية المباشرة إذا ما قورن بالطرق الجهدية غير المباشرة حيث أننا نحتاج لقياس القيمة المطلقة للجهد في الطرق الجهدية المباش رة والتي قد تتأثر بدورها بجهد إتصال السائل والقوة األيونية و الثابت K علما بأن هذه الثوابت ال تؤثر في الطرق الجهدية الغير مباشرة ( المعايرات ) وذلك بسبب قياس الفرق فى الجهد أثناء المعايرة بدال من القيمة المطلقة للجهد .
- 30. 2 - المباشرة غير الجهدية الطرق ( الجهدية المعايرات :) األتوماتيكية المعايرة جهاز تستخدم في المعايرات التقليدية األدلة الكيميائية مثل الميثيل البرتقالي لتحدي د نقطة التكافؤ . أما في المعايرات الجهدية فيستخدم قطب دليل ( قطب الزجاج مثال ) يستجيب لتركيز أح د األيونات الداخلة في معايرات التفاعل وقطب مرجع يوصالن بجهاز قياس الجهد ( جهاز األيون ميت ر ) . في المعايرات الجهدية سجلُي الجهد بعد كل إضافة من المحلول المعاير وتتوفر ف ي المختبرات حاليا أجهزة معايرة أتوماتيكية بدال من الطرق اليدوية . من مزايا هذه الطرق صالحيتها للمحاليل الملونة وغير الملونة والمحاليل المخففة ج دا . لتحديد نقطة التكافؤ يتم رسم العالقة بين :
- 31. المعايرات على مالحظات الجهدية : 1 . في معايرات األحماض والقواعد يستخدم قطب الزجاج لمتابعة أيون الهيدروجين مع قطب مرجع مناسب . 2 . في معايرات الترسيب يستخدم قطب الفضة كقطب دليل مع قطب مر جع مناسب . 3 - في معايرات المركبات المعقدة يستخدم قطب الكالسيوم مثال لتحد يد تركيز العسرة الكلية في المياه . 4 - ا قطب استخدام يمكن واالختزال األكسدة تتضمن التي المعايرات في لبالتين دليل كقطب . الترسيبية األقطاب