Электропроводность растворов и электрохимия

Содержание

Слайд 2

План:
Электропроводность растворов, основные понятия
Закон Кольрауша. Электропроводность органов и тканей
Кондуктометрический метод исследования
Потенциометрический

План: Электропроводность растворов, основные понятия Закон Кольрауша. Электропроводность органов и тканей Кондуктометрический
метод исследования

Слайд 3

Электрохимия – раздел физической химии, изучающий закономерности химических превращений при действии электрического

Электрохимия – раздел физической химии, изучающий закономерности химических превращений при действии электрического
тока и электрических явлений при химических реакциях.

Слайд 4

Проводники

I типа
Металлы, сплавы.
Переносчики тока - элетроны

II типа
Растворы и расплавы солей, кислот,

Проводники I типа Металлы, сплавы. Переносчики тока - элетроны II типа Растворы
щелочей, оксидов металлов.
Переносчики тока – катионы и анионы

Слайд 5

I = U/R – связь между сопротивлением, силой тока и потенциалом.
R =

I = U/R – связь между сопротивлением, силой тока и потенциалом. R
ρ ⋅ l/S – связь сопротивления от природы, длины и поперечного сечения проводника

Слайд 6

Электропроводность (проводимость)
L = 1/R [ом-] ≡ [cм]
Удельная электропроводность
χ = 1/ρ χ

Электропроводность (проводимость) L = 1/R [ом-] ≡ [cм] Удельная электропроводность χ =
= 1/R ⋅ l/S χ-каппа
Молярная электропроводность
λV = 1000 χ /C
C – 1 моль эквивалента вещества, расстояние между электродами 1м.
[ом-1⋅м2⋅моль-1] λ - лямбда

Слайд 7

Закон Кольрауша
λ∞ = lK + lA при с→0
lK и lA –

Закон Кольрауша λ∞ = lK + lA при с→0 lK и lA
подвижности катиона и аниона
lН+ = 349,8⋅10-4; lОН- = 198,3⋅10-4 [ом-1⋅м2/моль]
α = λv / λ∞ (уравнение Аррениуса)

Слайд 8

Организм человека можно отнести к группе своеобразных полимеров – биополимеров, это химические

Организм человека можно отнести к группе своеобразных полимеров – биополимеров, это химические
соединения, состоящие из большого числа структурных единиц.
Главная особенность живой ткани состоит в непрерывно совершающемся обмене веществ.

Слайд 9

Живая ткань, особенно ткань нервной системы, обладает сложнейшей комплексной электропроводностью.
На практике в

Живая ткань, особенно ткань нервной системы, обладает сложнейшей комплексной электропроводностью. На практике
качестве диагностического признака используется величина электросопротивления биотканей, нежели проводимость.
Это удельное сопротивление
Биоткань Удельное сопротивление
Кровь 1,66 ом.м.
Нервная ткань 14,3
Мышечная ткань 2,0
Жировая ткань 33,3

Слайд 10

Электропунктурная диагностика (ЭПД) – метод диагностики заболеваний, основанный на измерении электропроводности биологически

Электропунктурная диагностика (ЭПД) – метод диагностики заболеваний, основанный на измерении электропроводности биологически
активных точек (БАТ).
Реография – метод исследования кровенаполнения органов или отдельных участков тела на основе регистрации их импеданса (полного сопротивления биотканей).
Реокардиография – метод исследования сердечной деятельности, основанной на измерении изменений импеданса грудной клетки.
Реоэнцефалография – метод исследования мозгового кровообращения.

Слайд 11

Кондуктометрия – метод исследования, основанный на измерении
электропроводности
Первичная Вторичная
кондуктометрия кондуктометрия
Определение

Кондуктометрия – метод исследования, основанный на измерении электропроводности Первичная Вторичная кондуктометрия кондуктометрия
α, К (кондуктометрическое
слабых электролитов титрование)
ПР осадков

Слайд 12

NaОН + HСl → NaCl + H2O
Кривая кондуктометрического титрования.

NaОН + HСl → NaCl + H2O Кривая кондуктометрического титрования.

Слайд 13

Электрохимия изучает взаимное превращение химической энергии в электрическую и наоборот.
2 типа электрохимии
Химическая

Электрохимия изучает взаимное превращение химической энергии в электрическую и наоборот. 2 типа
Химическая
энергия реакций реакция идет под
переходит в элект- действием элект-
рическую энергию рического тока
(гальванические эле- (электролиз)
менты, аккумуляторы)

Слайд 14

В электрическую энергию можно превратить энергию только окислительно-восстановительного процесса.
Гальванический элемент – это

В электрическую энергию можно превратить энергию только окислительно-восстановительного процесса. Гальванический элемент –
устройство, в котором происходит превращение химической энергии в электрическую.
Состоит из 2-х электродов, на одном идет процесс окисления, на другом – процесс восстановления.

Слайд 15

В гальваническом элементе есть:
- металл (электрод) – проводник I рода
- раствор электролита

В гальваническом элементе есть: - металл (электрод) – проводник I рода -
– проводник II рода
На поверхности контакта 2-х проводящих фаз наблюдается скачок потенциала.
Потенциал (сила, мощность) – величина, характеризующая электрическое состояние на поверхности проводника.
Сумма скачков потенциала на всех границах раздела фаз равновесной электрической системы – электродвижущая сила (ЭДС) элемента

Слайд 16

Элемент Якоби-Даниэля

Элемент Якоби-Даниэля

Слайд 17

Работа гальванического элемента можно рассматривать как результат окислительно- восстановительной реакции
Zn – 2e

Работа гальванического элемента можно рассматривать как результат окислительно- восстановительной реакции Zn –
→ Zn2+ ΔGo = -146 кДж
Сu2+ + 2e → Cuo ΔGo = -66 кДж
Суммарно: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cuo
ΔGреакции = -212 кДж
Формула гальванического элемента
- Zn / ZnSO4 // CuSO4 / Cu +
Их типы: 1) угольно-цинковые
2) щелочные (анод из MnO2, катод Zn, электролит – щелочь)
3) концентрационные и др.

Слайд 18

ЭЛЕКТРОДЫ:
Стандартный водородный
2Н+ + 2е ↔ Н2
2Н+/Н2, Е=0 (для стандартных условий)
Металлические электроды
Ме –

ЭЛЕКТРОДЫ: Стандартный водородный 2Н+ + 2е ↔ Н2 2Н+/Н2, Е=0 (для стандартных
Zе ↔ МеZ+
МеZ+/Ме
3. Электроды сравнения (каломельный, хлорсеребряный)
Ag / AgCl / HCl / исслед. раствор
Ионоселективные электроды
Они реагируют только к концентрации отдельных ионов
Пример, водородселективный стеклянный электрод
Ag / AgCl / HCl / стекло / изучаемый раствор
внутренний электрод сравнения

Слайд 20

Петерс развил теорию Нернста для ОВР

Петерс развил теорию Нернста для ОВР

Слайд 21

ЭДС = ∆Е = Ек – Еа
ЭДС можно измерить в гальваническом элементе,

ЭДС = ∆Е = Ек – Еа ЭДС можно измерить в гальваническом
а можно рассчитывать по потенциалам электродов.
Например, для элемента Якоби-Даниэля

Слайд 22

Потенциометрия – метод исследования, в основе которого лежит измерение ЭДС гальванического элемента,

Потенциометрия – метод исследования, в основе которого лежит измерение ЭДС гальванического элемента,
составленного из индикаторного электрода и электрода сравнения.

На основании измеренной ЭДС находят потенциал индикаторного электрода, затем по уравнению Нернста-Петерса активность ионов

Потенциал индикаторного электрода позволяет определить конечную точку титрования

Слайд 23

Определение рН раствора
гальванический элемент

Для 2Н+ + 2е ↔ Н2

Определение рН раствора гальванический элемент Для 2Н+ + 2е ↔ Н2