- •Техника безопасности
- •1. Электропроводность растворов электролитов
- •Электропроводность растворов электролитов
- •Удельная электропроводность
- •Кондуктометрическое титрование
- •Определение растворимости труднорастворимой соли.
- •Работа 1.1. Определение концентрационной зависимости удельной и молярной электропроводности сильного электролита
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.2. Определение константы диссоциации слабого электролита методом электропроводности
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.3. Кондуктометрическое титрование
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.4. Кондуктометрическое определение термодинамических параметров растворения труднорастворимого соединения
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •2. Электродвижущие силы Возникновение потенциалов на границах фаз.
- •Электродный потенциал
- •Водородный электрод
- •Измерение электродных потенциалов
- •Электрохимический (гальванический) элемент
- •Концентрационный гальванический элемент
- •Измерение эдс гальванического элемента компенсационным методом
- •Температурная зависимость эдс.
- •Электроды сравнения
- •Хлорсеребряный электрод
- •Окислительно-восстановительные электроды и их потенциалы
- •Мембранные равновесия. Стеклянный электрод
- •Кислотно-основные буферные системы
- •Механизм буферного действия
- •Буферная емкость
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Окислительно-восстановительных потенциалов
- •Порядок выполнения работы:
- •Буферной ёмкости буферных систем
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •3. Адсорбция
- •Метод полных концентраций
- •Термодинамика адсорбции по Гиббсу
- •Уравнение адсорбции Гиббса
- •Адсорбция из жидких растворов на поверхности твердых адсорбентов
- •Теплоты адсорбции
- •Работа 3.1. Изучение адсорбции паров воды на твердом адсорбенте
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 3.2. Изучение адсорбции уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле
- •Интерферометрический метод анализа концентрации растворов.
- •Технология проведения адсорбции и методика определения равновесных концентраций растворов и расчета адсорбции по результатам эксперимента:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 3.3. Изучение адсорбции поверхностно-активных веществ (пав) на границе воздух-раствор
- •Измерение поверхностного натяжения жидкостей методом Ребиндера.
- •Расчет адсорбции на границе раздела водный раствор – воздух.
- •Порядок выполнения работы:
- •Проверка выполнимости правила Дюкло – Траубе
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •4. Газовая хроматография
- •Общие сведения о газовом хроматографе
- •Детекторы
- •Детектор по теплопроводности (дтп)
- •Пламенно-ионизационный детектор (пид)
- •Качественный и количественный анализ в газовой хроматографии.
- •Определение мольных теплот растворения газов и паров в жидкостях газохроматографическим методом
- •Порядок работы на хроматографе лхм-80
- •Работа 4.1. Качественный и количественный анализ смеси углеводородов с помощью газовой хроматографии на колонке с апьезоном, нанесенным на хроматон.
- •Определение качественного состава смеси углеводородов по совпадению времен удерживания компонентов контрольной смеси с временами удерживания углеводородов c6 - с9 .
- •Расчет поправочных коэффициентов для углеводородов c6 - с9 и определение количественного состава контрольной смеси углеводородов в мольных процентах.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 4.2. Определение мольных теплот растворения нормальных углеводородов c6- c9 в апьезоне хроматографическим методом
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 4.3. Определение индексов ковача веществ и их температурных коэффициентов на апьезоне
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Химическая кинетика
- •Кинетические уравнения реакций различных порядков Реакции нулевого порядка
- •Реакции первого порядка
- •Реакции второго порядка
- •Реакции n-го порядка
- •Способы определения порядков реакции.
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •Сложные реакции
- •Работа 5.1. Кинетика омыления этилацетата в присутствии ионов гидроксила.
- •Порядок выполнения работы:
- •Определение æ0.
- •Определение константы скорости реакции при разных температурах.
- •Определение энергии активации и предэкспоненциального множителя.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.2. Изучение кинетики гомогенно-каталитического разложения н2о2 .
- •Порядок подготовки установки к работе и работа на ней.
- •Порядок проведения кинетических опытов:
- •Варианты задания и методика расчетов.
- •Изучение зависимости скорости реакции разложения перекиси водорода от концентрации катализатора.
- •Влияние начальной концентрации н2о2 на период полупревращения. Определение порядка реакции.
- •III. Определение константы равновесия и константы скорости реакции разложения перекиси водорода.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.3. Изучение кинетики инверсии сахарозы.
- •Методика измерения угла вращения на поляриметре (сахариметре)
- •Методика измерения угла вращения на автоматическом поляриметре
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.4. Изучение кинетики реакции окисления иодид-ионов ионами трёхвалентного железа фотометрическим методом
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
Электрохимический (гальванический) элемент
Реальный гальванический элемент представляет собой цепь из нескольких последовательно соединенных проводников, включающую проводники второго рода – растворы электролитов. Если на концах разомкнутой цепи находятся одинаковые проводники, цепь называют правильно разомкнутой, в противном случае она разомкнута неправильно.
В простейшем случае электрохимический элемент состоит из двух металлических электродов различной природы, погруженных в растворы их солей. Химические реакции, при которых происходит межфазный обмен электронами, называются электрохимическими, или электродными реакциями. В гальваническом элементе окислительно-восстановительная реакция протекает по электрохимическому механизму благодаря тому, что электродные процессы пространственно разделены, а каждый из электродов контактирует с электролитом, что обеспечивает замкнутость общей цепи.
Рассмотрим процессы, протекающие в медно-цинковом гальваническом элементе (элементе Даниэля - Якоби, рис. II.5), составленном из двух электродов: цинковый электрод помещен в раствор ZnSO4, медный - в раствор CuSO4. При разомкнутой внешней цепи на электродах устанавливаются равновесные электродные потенциалы. Если соединить электроды проводником I рода (например, медным проводом), а растворы солей соединить проводником II рода (стеклянной трубкой, заполненной раствором электролита KCI), то электродные потенциалы изменятся по сравнению с их равновесными значениями. Цинк обладает большей способностью окисляться, чем медь.
За счет переноса электронов по внешней цепи от отрицательного цинкового электрода к положительному медному происходит смещение электродных равновесий.
При схематической записи гальванического элемента слева располагают отрицательный электрод(анод),на котором идет реакция окисления.
Рис. 2.5. Гальванический элемент Даниэля-Якоби
Запишем схему медно-цинкового электро электрохимического элемента:
(-)Cu│Zn│ZnSO4 ¦ KCl¦ СuSO4│Cu(+) 2.6
анод катод
Вертикальной сплошной чертой обозначены границы раздела фаз, на которых возникают скачки потенциалов, границы между электролитами обычно обозначают пунктирной вертикальной чертой. После замыкания цепи на поверхности медного электрода протекает восстановление ионов меди
Cu2+ + 2e- ® Cu,
а на поверхности цинкового - окисление металлического цинка и переход его в виде ионов в раствор:
Zn - 2e- ® Zn2+.
Складывая, получим суммарное химическое превращение:
Zn + Cu2+ ® Zn2+ + Cu.
Разность потенциалов можно измерить, если цепь проводников правильно разомкнута. Разность потенциалов на концах равновесной гальванической цепи называется ее электродвижущей силой (ЭДС), обозначаемой Е. Если на некоторых межфазных границах (хотя бы на одной) равновесие не устанавливается, то разность потенциалов на концах цепи не равна ЭДС.
Гальванический элемент производит работу за счет самопроизвольных окислительно-восстановительной реакции и поэтому его ЭДС однозначно связана с изменеием свободной энергии Гиббса в ходе соответствующей химической реакции. Величина nFE характеризует максимальную электрическую работу, которую можно получить при помощи электрохимической цепи. Знак ЭДС устанавливается по значению потенциала правого электрода относительно левого. Положительному значению ЭДС соответствует самопроизвольно протекающая реакция.
Таким образом, для определения ЭДС из численного значения электродного потенциала правого электрода (положительного) следует вычитать численное значение потенциала левого электрода (правило ²правого полюса²).
ЭДС элемента Даниэля - Якоби равна:
где jk - скачок потенциала на границе контакта двух металлических проводников (если цепь составлена по схеме 2.4, то этот потенциал равен нулю); jD - скачок потенциала на границе раздела проводников второго рода: раствор ZnSO4 │ раствор KCl │ раствор CuSO4. На этих границах раздела возникают двойные электрические слои. Однако подвижности ионов К+ и Cl- близки, поэтому эти скачки потенциала пренебрежимо малы. Практически ЭДС гальванического элемента равна:
.
Подставив в последнее выражение электродные потенциалы, вычисленные по уравнению Нернста (формула II.3), получим:
2.7
Обозначив и подставив в 2.6, получим уравнение для расчета ЭДС медно-цинкового гальванического элемента:
, 2.8
где Е° - стандартное значение ЭДС., равное ЭДС такого гальванического элемента, в котором электроды помещены в растворы электролитов с концентрациями 1 моль×л-1. Стандартный электродный потенциал медного электрода при 298 К равен 0.337 В, а стандартный электродный потенциал цинкового электрода при этих же условиях равен -0.763 В Тогда стандартное значение ЭДС медно-цинкового элемента (2.4), с учетом знаков стандартных электродных потенциалов меди и цинка, равно:
Е° = 0.337-(-0.763) = 1.1 В.