Sobiesław Torliński 10.05.2002

Ćwiczenie 19

WYZNACZANIE SZYBKOŚCI PRZENIKANIA TLENU PRZEZ GRANICĘ FAZ POWIETRZE - ROZTWÓR METODĄ WOLTAMPEROMETRII Z WIRUJĄCĄ ELEKTRODĄ PLATYNOWĄ

1. Wstęp teoretyczny:

Metoda polarograficzna - jest to kroplowa elektroda rtęciowa. Podczas wzrostu kropli elektroda zachowuje praktycznie stały potencjał. Na elektrodzie kroplowej rejestruje się, z reguły automatycznie, średnie natężenie prądu, natomiast potencjał elektrody zmienia się liniowo w czasie z niewielką szybkością. W metodzie polarograficznej są istotne dwa elementy KER i zastosowany przez Heyrovsky'ego roztwór elektrolitu. Roztwór elektrolitu oprócz niewielkiego stężenia depolaryzatora (0,01 mol/dm³) zawiera 100-krotnie większe stężenie tzw. elektrolitu wspomagającego.

Typową falą polarograficzną dla katodowej redukcji kationu metalu na KER przedstawia rysunek:μ

Na odcinku A do B płynie bardzo niewielki prąd związany głównie z ładowaniem oraz redukcją ewentualnych zanieczyszczeń. W punkcie B potencjał KER jest na tyle wysoki, że rozpoczyna się redukcja badanego kationu metalu. Na odcinku B do C szybkość tej redukcji zwiększa się wykładniczo z potencjałem i w punkcie C jest już tak wielka, że każdy jon, który osiągnie w wyniku dyfuzji powierzchnię KER, jest redukowany i stężenie jonów depolaryzatora na powierzchni elektrody spada do zera. Prąd osiągnął wartość maksymalną i dalszy wzrost napięcia, choć nadal zwiększa szybkość reakcji redukcji, nie powoduje już wzrostu prądu. Prąd ten nosi nazwę granicznego prądu dyfuzyjnego - oscylacja tego prądu związana jest z procesem odrywania i formowania się kolejnych kropel rtęci.

Wielkości graniczne prądu dyfuzyjnego podaje równanie:

Krzywa napięcie - natężenie opisana jest równaniem:

które po uwzględnieniu równania:

można zapisać

gdzie i_g - dyfuzyjny prąd graniczny

Podstawiając i = i_g/2 otrzymujemy E_i = E_1/2. Odpowiednie napięcie określa się jako potencjał półfali, który odpowiada potencjałowi normalnemu E₀ danego procesu redoks przy założeniu, że współczynniki f_R i f₀ oraz współczynniki dyfuzji D_R i D₀ są sobie równe. Potencjał półfali przypada w punkcie leżącym w połowie wysokości fali na krzywej natężenie - napięcie. Prąd graniczny i_g jest proporcjonalny do stężenia c₀ roztworu:

2. Literatura:

„Chemia fizyczna” - L. Sobczyk, A. Kisza, PWN W - wa, 1977

„Elektrochemia” - J. Koryta, J. Dvorak, V. Bohackova PWN W - wa, 1980

3. Wykaz substancji chemicznych stosowanych w zadaniu:

1. kwas azotowy 10 molowy

2. siarczan sodu

3. roztwór chlorku potasu

Oświadczenie:

Oświadczam, że zapoznałem się z kartami charakterystyk wyżej wymienionych substancji i znane mi są właściwości tych substancji, sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach.

---