Презентация Гальванические элементы онлайн

Содержание слайда: Электрохимия Гальванические элементы

Содержание слайда: План лекции Общие понятия Расчет ЭДС гальванических элементов Диффузионный потенциал Мембранный потенциал Потенциометрия

Содержание слайда: Гальванический элемент Устройство, состоящее из двух электродов, дающее возможность получать электрический ток в результате химической реакции

Содержание слайда: Цинк-медный гальванический элемент Якоби-Даниэля Катод (Сu): Cu2+ + 2e- = Cu° Анод (Zn): Zn° = Zn2+ + 2e-

Содержание слайда: ЭДС гальванического элемента, составленного из двух металлов Из потенциала положительно заряженного электрода вычитают потенциал отрицательно заряженного электрода ЭДС = Еcu - ЕZn 0,2T Еcu = E°Cu + -------- lg a(Cu2+) n 0,2T ЕZn = E°Zn + -------- lg a(Zn2+) n 0,2T a(Cu2+) ЭДС = E°Cu - E°Zn + ----------- lg ----------- n a(Zn2+)

Содержание слайда: ЭДС зависит от: ЭДС зависит от: Положения металлов в ряду напряжений Соотношения ионов взятых растворов

Содержание слайда: Концентрационный гальванический элемент Гальванический элемент, состоящий из одинаковых полуэлементов, различающихся только концентрациями растворенного вещества Анод: Ag°  Ag+ + 1e- Катод: Ag+ + 1e-  Ag°

Содержание слайда: ЭДC концентрационного гальванического элемента ЭДС = ЕAg1 – EAg2 0,2T ЕAg1 = E°Ag1 + -------- lg a(Ag1) n 0,2T ЕAg2 = E°Ag2 + -------- lg a(Ag2) n 0,2T a(Ag1) ЭДС = ----------- lg ----------- n a(Ag2) ЭДС элемента зависит от соотношения активностей ионов и быстро падает во времени

Содержание слайда: Измеряя ЭДС концентрационного элемента можно практически определить: Измеряя ЭДС концентрационного элемента можно практически определить: Активность ионов Коэффициент активности ионов Неизвестную концентрацию раствора а = f  C

Содержание слайда: Пример Цепь из двух водородных электродов: нормального – электрод сравнения и заполненного исследуемым раствором с неизвестной концентрацией Н+ – электрод определения ЭДС = ЕН° – ЕНХ; ЕН° = 0; 0,2Т ЕНХ = ЕН° + ---------lg[H+] n 0,2Т ЭДС = 0 – 0 – ---------lg[H+]; ЭДС = 0,2ТрН n ЭДС рН = ---------- 0,2Т

Содержание слайда: Диффузионный потенциал Разность потенциалов, возникающая на границе раздела между двумя неодинаковыми по составу или по концентрации растворами l(H+) = 315 Ом-1см2 l(Cl-) = 65,5 Ом-1см2

Содержание слайда: Диффузионный потенциал усредняет скорости движения ионов при сохранении скачка потенциала на границе раздела растворов разной концентрации Диффузионный потенциал усредняет скорости движения ионов при сохранении скачка потенциала на границе раздела растворов разной концентрации В результате движения ионов в электролитическом мостике возникает диффузионный потенциал, направленный противоположно ЭДС гальванического элемента Его влияние устраняют, включая между растворами электролитов насыщенный раствор KCl или KNO3, так как подвижности ионов примерно одинаковы: l (K+) = 64,4 Ом-1см2 l (Cl-) = 65,5 Ом-1см2

Содержание слайда: Диффузионные потенциалы в биологических объектах Потенциал повреждения (поврежденная ткань заряжается отрицательно) составляет 30 – 40 мВ

Содержание слайда: Межфазовые потенциалы Возникают: На границе раздела между двумя несмешивающимися жидкостями; обусловлены неодинаковой растворимостью в них веществ На поверхности макромолекул в результате избирательного сродства поверхности к различным ионам

Содержание слайда: Мембранный потенциал Потенциал, возникающий на мембране с избирательной проницаемостью (пропускающей только ионы одного знака), разделяющей два раствора различного состава – СОО- : катионы – NH3+ : анионы

Содержание слайда: Потенциал покоя мембранный потенциал, возникающий между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны, находящейся в невозбужденном состоянии: –(70-80) мВ

Содержание слайда: Возбужденное состояние клетки  проницаемость мембраны для ионов Na+ Перемена знака на поверхности мембраны – деполяризация: +(40-60) мВ

Содержание слайда: Потенциал действия Разность между потенциалом покоя и зарядом мембраны в возбужденном состоянии (амплитуда колебания мембранного потенциала) (120 – 140 мВ) В результате активной работы К+ / Na+ насоса наступает реполяризация – клетка возвращается в состояние покоя

Содержание слайда: Потенциометрия Физико-химический метод анализа, в основе которого лежит измерение ЭДС цепи, составленной из индикаторного электрода и электрода сравнения

Содержание слайда: Методы потенциометрии Прямые – определение активности и концентрации ионов или веществ в растворе Косвенные – определение концентрации неизвестного вещества при добавлении к нему другого (потенциометрическое титрование)

Содержание слайда: Прямая потенциометрия Электроды сравнения – электроды, потенциал которых практически постоянен, легко воспроизводим и не зависит от протекания побочных реакций Электроды определения – электроды, потенциал которых зависит от активности (концентрации) анализируемых ионов и практически не зависит от содержания других ионов в растворе Используют для измерения рН, концентрации биологически активных ионов: H+, Na+, K+, NH4+, Ca2+, NO3-, различных веществ в биологических средах

Содержание слайда: Индикаторные электроды Мембранные: ионоселективные – способны определять в растворе концентрацию одного иона С твердыми мембранами Стеклянный С жидкими мембранами Молекулярно-селективные – позволяют определять концентрацию молекул вещества (ферментные – мембрана содержит определенный фермент)

Содержание слайда: Стеклянный электрод Плюсы: Быстро устанавливается потенциал рН = -2 – 12; Т = 0 - 100°С Можно применять в агрессивных средах (кроме HF) Минусы: Хрупкость Большое внутреннее сопротивление

Содержание слайда: Ионоселективные электроды Действие основано на возникновении мембранного потенциала на мембране с избирательной чувствительностью к данному иону (калиевый, нитратный) Ионоселективных электродов с четкой выраженностью к определенным ионам насчитывается более 20 (К+, Ca2+, Pb2+, Cu2+, Cl-, NO3-, ClO4-, CNS-, S2-, CN-, F- и др.)

Содержание слайда: Мембранный электрод С твердыми мембранами – метеллическая или кристаллическая пластинка, содержащая тот ион, который нужно определить в растворе С жидкими мембранами – пористый материал, пропитанный ионогенным веществом

Содержание слайда: Ферментные электроды Мочевино-селективный уреаза СО(NH2)2  NH4+ Пенициллино-селективный пенициллиназа Пенициллин  пенициллиновая кислота Позволяют определять глюкозу, антибиотики, витамины, гормоны, аминокислоты и другие БАВ

Содержание слайда: Косвенная потенциометрия (потенциометрическое титрование) График зависимости ЭДС цепи от объема титранта График изменения приращения потенциала на единицу добавляемого титранта

Содержание слайда: Значение потенциометрических методов исследования Определение концентрации веществ в мутных и окрашенных растворах Определение концентрации нескольких веществ в одной порции исследуемого раствора Измерение рН среды (рН-метры, иономеры, полярографы) Определение констант диссоциации слабых кислот, аминокислот, белков, нуклеиновых кислот Определение констант нестойкости комплексных соединений