マインドマップギャラリー 電位差分析と永久停止滴定
電気化学分析、電位差分析、電位差滴定、定停止滴定など、電位差分析と定停止滴定に関するマインドマップです。
2022-11-04 00:59:36 に編集されました電位差分析と永久停止滴定
電気化学分析
定義: 電気化学の原理と技術を応用して物質を分析する方法
利点: 優れた選択性、速い分析速度、少ないサンプル消費量、微量分析に適しており、比較的良好な感度、精度、再現性を備えています。
測定された電気信号に応じて
電位差測定法
2つの電極間の起電力を測定することにより、測定対象物の定量分析を行います
分類
直接電位差測定
起電力の測定値から測定対象物の内容を直接計算
電位差滴定
滴定中の起電力の急激な変化に基づいて滴定の終点を決定します
ボルタンメトリー
定義: 電気分解プロセス中に得られる電流-電圧曲線に基づく解析
分類
ポーラログラフィー
微小電極は水銀滴下電極です
溶解方法
一定の電圧を印加すると、測定対象物質が電極から析出し、その後析出物が溶解し、溶解時の電流−電圧または電流−時間曲線により分析が行われます。
電流滴定
固定電圧での滴定プロセス中の電流の変化に基づいて滴定の終点を決定します
導電率法
定義: 溶液のコンダクタンスの測定に基づいて測定対象物質の含有量を決定する分析方法
分類
直接導電率分析
測定された導電率データに基づいて分析物の含有量を直接決定します
電気伝導度滴定
滴定プロセス中の溶液のコンダクタンスの変化に基づいて滴定の終点を決定します
電気重量分析
定義:電気分解過程において、測定対象物質が電極上に定量的に析出し、電極の質量増加に基づいて測定対象物質が測定される。
分類
クーロン法
検査対象物を電気分解する際に消費される電力量
電量滴定
電極反応により生成した溶液を滴定液として用い、溶液中の測定物質と相互作用し、滴定終点での消費電力から測定物質の含有量を求めます。
電位差分析
化学電池
電気化学反応器は通常、2 つの電極と電解液で構成されます。電気化学反応は、電極と電解液の界面で起こる酸化還元反応です。
電解液の種類による
アネロイド接合バッテリー
同じ溶液に挿入された 2 つの電極
液絡付きバッテリー
これは、組成が異なる 2 つの溶液に挿入された 2 つの電極で構成されていますが、相互に接続することができます。
2 つの溶液は通常、ある種の多孔質材料膜によって分離されるか、塩橋装置が 2 つの溶液を接続するために使用されます。
目的: 2 つの溶液が混合するのを防ぎ、電気が印加されたときにイオン移動に必要なチャネルを提供します。
主に液絡電池を使用した電位解析手法
電極反応が自発的に進行できるかどうかによる
一次電池
電極反応は自発的に進行
化学エネルギーが電気エネルギーに変換される
細胞
電極反応は自然に進行することはなく、2つの電極に一定の外部電圧を印加する必要があります。
電気エネルギーが化学エネルギーに変換される
バッテリー起電力
化学電池を構成する相境界における電位差の代数和
起電力がプラスの場合:一次電池
起電力がマイナス:電解槽
Eバッテリー=φプラス-φマイナス
潜在的
相境界電位
2 つの異なる物体間の界面における電位差
金属電極電位:金属を含む電解液中に金属電極を挿入したときに生じる、金属と溶液との間の界面電位。
液間電位
異なる組成、または同じ組成で濃度の異なる 2 つの電解質溶液間の接触界面に存在するわずかな電位差。
電極
サブトピック
電極の機能による分類
指示極
電気化学測定プロセス中、電極電位は溶液中の測定対象のイオンの活性に応じて変化し、測定対象のイオンの活性を反映することができます。
ガラス電極、イオン選択性電極
参照電極
測定プロセス中、電極の電位は溶液の組成の変化に影響されず、電極の電位値は固定されます。
飽和カロメル電極
金属水銀、カロメル、塩化カリウム溶液で構成されています。
銀-塩化銀電極
これは、特定の濃度の塩化カリウム溶液に挿入された塩化銀の層でコーティングされた銀線で構成されています。
シンプルな構造で小型化が可能で、ガラス電極などのイオン選択性電極の内部参照電極としてよく使用されます。
リバーシブル電極とバッテリー
可逆的な電極反応:極微量の電束が電極を逆方向に通過すると、電極平衡電位で電極反応が進行し、起こる電極反応は互いに逆の反応になります。
可逆電極:電極の電極反応は可逆的であり、反応速度が非常に速い。
リバーシブルバッテリー: バッテリーを構成する 2 つの電極は両方ともリバーシブル電極です。
電位差滴定
概念: 検体溶液を標準溶液で滴定する滴定プロセス中に、検体指示電極の電位変化を監視することによって滴定の終点を決定するために滴定分析法が使用されます。
電位差滴定の終点の決定
E-Vカーブ法
S字カーブ
滴定終点:曲線の転換点(変曲点)
要件: 滴定の化学量論点での潜在的なジャンプが明らかである
△E/△V-Vカーブ法
ピークカーブ
滴定終点: ピーク曲線の最高点
△²E/△V²-Vカーブ法
2 つの極値を持つ曲線
滴定終点:曲線と縦座標のゼロ線との交点
指示薬滴定との比較
客観的で信頼性が高く、精度が高く、自動化が容易で、溶液の色や濁度によって制限されません。
応用例と例
酸塩基滴定
沈殿滴定
複雑な滴定
永久停止滴定
概念: 二電流滴定または二アンペア滴定とも呼ばれ、測定中、2 つの同一の指示電極 (通常は白金電極) が滴定対象の溶液に挿入されて電解槽が形成され、小さな電圧 (約数秒) が印加されます。 2 つの電極間に 10 ミリボルトを印加して滴定します。
終点の決定: 滴定プロセス中に、電流変化と滴定剤の体積の i-V 関係曲線を記録するか、電流変化の突然変異点を観察することに基づいて、滴定の終点を決定します。
この方法は電流滴定における分析方法です。
利点: シンプルな装置、正確な分析結果、簡単な操作という利点があります。
原理: 永久停止滴定法は、測定対象物質と滴定剤の間の電気的結合の可逆性の特性を利用して電流に作用し、滴定終点の到達を判定します。
用語集
リバーシブル電気ペア
2 つの電極が同時に反応すると、それらの間で電流が流れ、これを可逆電気対と呼びます。
滴定が半滴定点に達したとき (滴定の半分が完了したとき)、つまり、滴下される物質の酸化型と還元型の濃度が化学量論的に等しいとき、流れる電流は最大になります。酸化型と還元型の電流が等しくない場合、電流は濃度の低い酸化(または還元)物質の濃度によって決まります。
不可逆電気対
特定の電気対の酸化溶液と還元溶液が上記の条件下で電気分解を受けず、電池に電流が流れない場合、この材料は電気的に対称で不可逆的になります。
電気分解は外部から大きな電圧が印加された場合にのみ起こりますが、これは他の種類の電極反応が起こるためです。
i-V 関係曲線には主に次の 3 つの異なる状況があります。
滴定剤は可逆対であり、測定対象は不可逆対である。
滴定の終点の前では、溶液中には不可逆電気対のみが存在します。外部電圧が存在しても、電極上では電極反応は起こりません。溶液中に生成物 I- は存在しますが、I2 濃度は常に非常に低くなります。明らかな電気分解反応は起こらないため、電流メーターの針は電流ゼロに近い位置で静止しています。滴定の終点(化学量論点)に達し、わずかに過剰なヨウ素元素を添加すると、溶液中で明らかな I2/I 可逆電気対が確立され、電解反応が進行し、発生した電解電流が電流計の針を動かします。ゼロ電流位置に戻ると、過剰な I2 が追加され、電流計の針の振れ角が増加し、曲線の転換点が滴定の終点になります。
滴定剤は不可逆カップルであり、分析物は可逆カップルです。
これは、希ヨウ素 I2 溶液をチオ硫酸ナトリウムで滴定する場合に当てはまります。 滴定の開始から化学量論点に至るまで、溶液中に I2/I 可逆電気対が存在し、電解電流が電池を流れます。
電流の大きさは溶液中の滴定生成物の濃度に依存し、[I-]は小から大へと変化し、電解電流も小から大へと変化します。電流は半値で最大になります。半滴定点を越えると、溶液中に残っている 2 の濃度に応じて電流の大きさが変化し、[I2] は徐々に小さくなり、化学量論点では電解電流も徐々に小さくなります。 I2 の濃度は 0 に近づき、電解電流も 0 に近づきます。
化学量論点を超えると、溶液中に不可逆的な滴定剤対が存在しますが、明らかな電気分解反応は存在しないため、化学量論点を超えた後は電流はゼロ電流近くに留まり、静止したままになります。
このタイプの滴定方法は、滴定プロセス中に電流が 0 に低下してその場に留まる現象に基づいて滴定の終点を決定します。
滴定剤と滴定剤は両方とも可逆的なペアです
セリウムイオン滴定第一鉄イオン
電流は滴定の終了時に最低点まで低下します。
終点を過ぎると、Ce4 が過剰になり、溶液中に Ce4/Ce3 可逆電気対が形成され、電解槽に電流が流れ、電流が増加し始めます。 Ce4 が過剰になると、電流計の指針の角度が増加します。
応用例と例
NaNO2滴定法
カールフィッシャー滴定による微量水分の測定