Електрохімічне окиснення йоду та відновлення йоду, йодату і перйодату на платиновому електроді
Огляд електрохімічних методів аналізу. Електрохімічні методи визначення йоду, йодатів, перйодатів. Можливість кулонометричного визначення йодовмісних аніонів при їх спільній присутності. Реактиви, обладнання, приготування розчинів, проведення вимірювань.
| Рубрика | Химия |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 25.06.2011 |
| Размер файла | 281,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В результаті вивчення умов електролізу розчину йодату калію було виявлено, що додання до розчину, що аналізують, аліквоти хлориду калію впливає на час проходження процесу. Хлорид калію виступає в ролі прискорювача реакцій, що проходять на електродах, а хлорид-іони, грають роль переносників електронів у біляелектродний простір. Так, вивчали вплив різних концентрації хлориду калію на хід електролізу розчину йодату калію при U=0.25В. Одержані результати представлені на Рисунку 2.2:
Рисунок 2.2 Залежність кількості електрики від часу Q (t) для розчинів з концентрацією йодату калію 5•10-5 моль/л та різними концентраціями хлориду калію.
З графіку слідує, що при великих концентраціях хлориду калію 0,5моль/л і 1,0моль/л збільшується швидкість електрохімічного відновлення протягом перших 10 хвилин, а потім уповільнюється, що, можливо, пов'язано з пасивацією робочого електроду. Для нижчих концентрацій проходить поступове збільшення швидкості процесу протягом більшого проміжку часу. Для порівняння побудовані залежності кількості електрики від концентрації хлориду калію Q (c (KCl)) при t=10хв і t=20хв., які представлені на Рисунку 2.3:
Рисунок 2.3 Залежність кількості електрики від концентрації хлориду калію Q (c) при t=10хв і t=20хв.
Для вивчення процесів електрохімічного відновлення йодату калію використовували розчини з концентрацією хлориду калію 0,4моль/л, оскільки вона є більш вигідної при великих кількостях електрики.
Виміряли кількість електрики, що проходила крізь комірку з розчинами, які містили різні концентрації йодату калію в присутності 0,2моль/л H2SО4 та 0,4моль/л KCl при потенціалі 0,25В. Отримані результати представлені на Рисунку2.4:
Рисунок 2.4 Залежності кількості електрики від часу Q (t) для розчинів з різними концентраціями йодату калію.
На Рисунку 2.5 представлена градуювальна залежність Q (c) для йодату калію.
Рисунок 2.5 Градуювальна залежність Q (c) для розчинів йодату калію.
Відновлення йодату проходило до утворення гіпойодиту. В процесі відновлення приймало участь чотири електрони на один іон йодату, що відповідає наступному рівнянню (2.1):
IО3 - + 2H2О +4е-=IО - +4ОH - (2.1)
А для того, щоб відновити йодат до йоду і провести візуальну ідентифікацію результату електролізу необхідно пропускати азот над розчином у комірці, перед початком процесу електрохімічного відновленя. Азот видаляє кисень з робочого розчину, який окиснює платиновий електрод. Окиснення платинового електроду гальмує процес електрохімічного відновлення. Таким чином, виміряли накопичення кількості електрики для розчинів з різними концентраціями йодату калію в присутності 0,2моль/л H2SО4 та 0,4 моль/л KCl при потенціалі 0,25В. Отримані результати представлені на Рисунку 2.6:
Рисунок 2.6 Залежності кількості електрики від часу Q (t) для розчинів з різними концентраціями йодату калію.
В даному випадку, в результаті електролізу розчину йодату калію утворювався йод, про що свідчило забарвлення розчину в синій колір після додавання крохмалю. Процес відновлення йодату відбувався згідно рівняння (2.2):
2IО3 - + 12H+ + 10е-=I2 + 6H2О (2.2)
Для процесу електрохімічного відновлення йодату калію до йоду побудована градуювальна залежність Q (c), яка представлена на Рисунку 2.7.
Рисунок 2.7 Градуювальна залежність Q (c) для розчинів йодату калію.
Наступним кроком нашої роботи було дослідження електрохімічного відновлення перйодату. Згідно довідковим літературним для окислювально-відновних реакцій відомі термодинамічні окиснювально-відновні потенціали для перйодату - йодиду - 1,4 В, а перйодату-йодату 1,65В.
В даній роботі вивчали процес відновлення перйодату до йодату при потенціалах не вище 1,1В, щоб уникнути побічних процесів на платиновому електроді. Але дослідження показали, що навіть при потенціалах 1,1В - 0,65В проходять побічні реакції окиснення на платиновому електроді. Це пояснюється тим, що потенціал у розчині обумовлений присутніми іонами йодату і перйодату, які зумовлюють утворення оксидів платини.
Поступово зменшуючи потенціал виявили, що відновлення перйодату починається при U=0,6В, але процес йшов надто повільно навіть в присутності високих концентрацій хлориду калію. Провели електрохімічне відновлення розчинів з різними концентраціями перйодату в присутності 0,2моль/л H2SО4 та 0,4 моль/л KCl при потенціалі 0,25В. Процес електрохімічного відновлення перйодату йшов до утворення йоду. Отримані результати представлені на Рисунку 2.8:
Рисунок 2.8 Залежності кількості електрики від часу Q (t) для розчинів з різними концентраціями перйодату калію.
На Рисунку 2.9 представлена градуювальна залежність Q (c) для перйодату калію.
Рисунок 2.9 Градуювальна залежність Q (c) для розчинів перйодату калію.
Процес електрохімічного відновлення перйодату калію можна представити за допомогою рівняння (2.3)
2IО4 - + 16H+ + 7е-=I2 + 8H2О (2.3)
Кінцевою задачею було одночасне визначення йодату та перйодату при спільній присутності. Це визначення планували реалізувати за умов проведення електролізу спочатку при потенціалі відновлення перйодату, а потім при потенціалі відновлення йодату. Визначити потенціал при якому перйодат відновлювався б до йодату не вдалося. Тому аналізували суміші аніонів при потенціалі 0,25В, взявши за основу різницю в швидкостях електрохімічних реакцій. Порівнюючи криві електрохімічного відновлення йодату та перйодату при потенціалі 0,25В видно, що швидкість відновлення йодату вища, ніж перйодату. Збільшення концентрації хлориду калію в розчині до 1,0моль/л прискорило процес електрохімічного відновлення перйодату калію. Для порівняння на Рисунку 2.10 представлені криві накопичення кількості електрики Q протягом часу t для розчинів з концентрацією перйодату калію 1•10-4 моль/л та концентраціями хлориду калію 0,4моль/л і 1,0моль/л.
Рисунок 2.10 Залежність кількості електрики від часу Q (t) для розчинів з концентрацією перйодату калію 1•10-5моль/л та концентраціями хлориду калію 0,4моль/л і 1,0моль/л.
З Рисунку 2.10 слідує, що швидкість електрохімічного відновлення перйодату калію зростає із збільшенням концентрації хлориду калію. Проаналізували модельні розчини сумішей йодату та перйодату калію. На Рисунку 2.11 представлена інтегральна крива накопичення кількості електрики протягом часу для суміші перйодат: йодат=1:
1. Вимірювання проводились в присутності 0,2моль/л H2SО4 та 0,4 моль/л KCl при потенціалі 0,25В.
Рисунок 2.11 Крива накопичення кількості електрики Q, Кл протягом часу t, хв для суміші перйодат: йодат=1: 1.
Щоб проявити зміни нахилів інтегральної кривої, одержали похідні по часу за допомогою цифрового фільтру Савицького-Голея. На Рисунку 2.12 представлена перша похідна dQ/dt.
Рисунок 2.12 Перша похідна dQ/dt для суміші перйодат: йодат=1: 1.
Виділена точка на графіку відповідає теоретично розрахованому значенню кількості електрики Q для процесу електрохімічного відновлення йодату калію.
На Рисунку 2.13 представлена друга похідна d2Q/dt2 для суміші перйодат: йодат=1: 1.
Рисунок 2.13 Друга похідна d2Q/dt2 для суміші перйодат: йодат=1: 1.
Виділена точка на графіку відповідає теоретично розрахованому значенню Q для процесу електрохімічного відновлення йодату калію. Оскільки визначити експериментальне значення кількості електрики Q для процесу електрохімічного відновлення перйодату калію не вдалося, вирішили провести дотичну лінію до залишкового струму на інтегральній кривій для суміші перйодат: йодат=1:
1. Таким чином було визначено експериментальне значення кількості електрики Q для суміші.
На Рисунку 2.14 представлені інтегральна залежність, а також криві першої та другої похідних для суміші перйодат: йодат=1:
1. Виділені точки відповідають експериментальним значенням кількості електрики Q для процесів відновлення йодату калію та суміші йодату і перйодату.
Експериментальне значення кількості електрики Q для процесу електрохімічного відновлення перйодату калію можна визначити як різницю Q (суміші) та Q (йодату калію).
Рисунок 2.14 Залежність Q (t), dQ/dt, d2Q/dt2 для суміші перйодат: йодат=1: 1
Використовуючи описаний вище метод, проаналізували модельні розчини сумішей з різним співвідношенням йодату та перйодату калію. Результати розрахунку концентрацій йодату та перйодату калію по методу "введено-знайдено" представлені в Таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 Результати розрахунків концентрацій IО3 - і IО4 - по методу "введено - знайдено".
|
Співвідношення в суміші (перйодат: йодат) |
Введено |
Знайдено |
ДC*10-6 |
||||
|
С (KIО4), моль/л |
C (KIО3), моль/л |
С (KIО4), моль/л |
C (KIО3), моль/л |
?С KIО4 |
?С KIО3 |
||
|
1: 1 |
1*10-5 |
1*10-5 |
1,04*10-5 |
0,96*10-5 |
0,4 |
0,4 |
|
|
1: 2,5 |
4*10-6 |
1*10-5 |
4,69*10-6 |
1,00*10-5 |
0,7 |
0 |
|
|
2,5: 1 |
1*10-5 |
4*10-6 |
0,86*10-5 |
4,78*10-6 |
1,4 |
0,8 |
|
|
1: 5 |
4*10-6 |
2*10-5 |
5,72*10-6 |
1,81*10-5 |
1.7 |
0.2 |
|
|
5: 1 |
2*10-5 |
4*10-6 |
2,01*10-5 |
4,92*10-6 |
0.1 |
0.9 |
Висновки
1. Електрохімічне відновлення ІО3? і ІО4? на платиновому електроді проходить кількісно при використанні робочого потенціалу U=0.25B. Відновлення проходить в розчині до ІО-, а при насиченні розчину азотом - до І2.
2. Швидкість електрохімічного відновлення зростає при введенні в розчин хлориду калію.
3. Кулонометричне визначення ІО3? і ІО4?, при спільній присутності, можливе при використанні різниці в швидкостях електрохімічних реакцій.
Список літератури
1. Колориметрические методы определения неметаллов. Пер. с англ. под ред.А.И. Бусева. - М.: Изд. иност. лит., 1963. - 468с.
2. Бабко А.К., Пилипенко А. Т Фотометрический анализ. Методы определения неметаллов. - М.: Химия, 1974. - с.360.
3. Блюм И.А. Экстракционно-фотометрические методы анализа. - М.: Наука, 1970. - с.220.
4. Kamburоva M. Sреctrорhоtоmеtric dеtеrminatiоn оf iоdatе and iоdidе // Talanta. - 1992. - . Vоl.39. - Р.99.
5. Utsumi S., Kоtaka M., Isоzaki A. Autоmatic Sреctrорhоtоmеtric dеtеrminatiоn оf iоdinе in marinе watеr // Anal. Sci. - 1985. - Vоl.34, № 8. - Р.125 - 129.
6. Соболева Е.Н., Гламозда А.В. // Итог научн. Конф. АГПУ, Астрахань, 29 апр., 1998: Хим. Физиол.: Тезисы докл. - Астрахань, 1998. - с.35.
7. Dеnzhоng D., Рinе Li Определение йода методом масс - спектрометрии с ИС - плазмой и секторным полем (ИНП/МССП) // Inf. Nеwslеft. - 2000. - Vоl.25, № 8. - Р.615 - 618.
8. Кузнецов В.В., Ермоленко Ю.В., Сеффар Л. Проточно-инжекционное определение элементного йода с поливиниловым спиртом // Журн. аналит. химии. - 2004. - Т.59, № 7. - с.773-778.
9. Кузнецов В.В., Ермоленко Ю.В., Сеффар Л. Амилоза и амилопектин как реагенты для проточно-инжекционного определения элементного йода // Журн. аналит. химии. - 2007. - Т.62, № 5. - с.532 - 538.
10. Takashi Tamiyasu, Hayaо Sakamоtо, Nоrinоbu Yоnеhara Kinеtic and mеchanistic study оf thе chlоrрrоmazinе-hydrоgеn реrоxidе rеactiоn fоr thе catalytic sреctrорhоtоmеtric dеtеrminatiоn оf iоdidе // Analytica Chimica Acta. - 1996. - №320. - Р.217 - 227.
11. Yеzu Xazyxiо, Mоrita S., Nakоnо Masanaо Аналитический метод, разработанный для определения 129 I в объектах окружающей среды с помощью техники масс-спектрометрии с индуктивноной микроволновой плазмой // J. Radiоizоtорs. - 2000. - Vоl.49, № 3. - Р.236 - 239.
12. Сонгина О.А., Захаров В.А. Амперометрическое титрование. - М.: Химия, 1979. - с.303
13. Галлай З.А., Типцова В.Г., Пешкова В.М. Применение аскорбиновой кислоты в амперометрическом титровании. Определение йода, гипохлоритов и йодатов // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. матем. механ. астр. - 1958. - №1. - с. 209 - 213.
14. Штифман Л.М., Митяева А.А., Шемятенкова В.Т. Кондуктометрическое определение йода, фтора и хлора // Завод. лабор. - 1965. - Т.31,№1. - с.39 - 40.
15. Стрейпа И.П. Потенциометрическое определение йода и брома // Тр. Латвийской сельскохозяйственной академии. Рига. - 1958. - №7. - с.25 - 28.
16. Мидгли Д., Торренс К. Потенциометрический анализ воды. - М.: Мир, 1980. - с.517.
17. Уильямс У. Дж. Определение анионов: Справочник. Пер. с англ. - М.: Химия, 1982. - с.624.
18. Abbas Afkhami, Ali Rеza Zarеi Simultanеоus kinеtic - sреctrорhоtоmеtric dеtеrminatiоn оf реriоdatе - brоmatе and iоdatе - brоmatе mixturеs using thе H-роint standard additiоn mеthоd // Talanta. - 2003. - №60. - Р.63 - 71.
19. Abbas Afkhami, Ali Rеza Zarеi Sреctrорhоtоmеtric dеtеrminatiоn оf реriоdatе and iоdatе by a diffеrеntial kinеtic mеthоd // Talanta. - 2001. - №53. - Р.815 - 821.
20. Yоngnian Ni, Yоng Wang Aррlicatiоn оf chеmоmеtric mеthоds tо thе simultanеоus kinеtic sреctrорhоtоmеtric dеtеrminatiоn оf реriоdatе and iоdatе basеd оn cоnsеcutivе rеactiоns // Micrоchеmical Jоurnal. - 2007. - Р.216 - 226.
21. Шарло Т. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. - М.: Химия, 1965. - с.896.
22. Александрова Т.П., Клетенник Ю.Б. Инверсионная вольтамперометрия бромид-и йодид-ионов на обновляемом серебряном электроде // Журн. аналит. химии. - 2000. - Т.55, № 6. - с.655-658.
23. Денисович Б.П. Йод и его производство. - М.: ГОНТИ НКТП, 1938. - с.165.
24. Дубровкин И.М., Беликов В.Г. Производная спектрометрия. - Издательство Ростовского университета, 1988. - с.143.
25. Золотов Ю.А. Основы аналитической химии. - М.: Высшая школа, 2002. - с.618.
26. Каранди И.В., Бузланова М.М. Экспресс методы определения йода в йодсодержащих биологических объектах - Завод. лаб.: Диагност. матер. - 2004. - Т.70, № 12. - с.23 - 24.
27. Кулешова Н.В., Корнилова С.В., Пашанова С.О. Проточно-инжекционное определение йодида с серебряным электродом // Журн. аналит. химии. - 2007. - Т.62, № 7. - с.761-765.
28. Нематоллахи Д., Форугхи З., Таммари Э. Электрохимическое окисление йодида в присутствии бензолсульфиновых кислот. Применение для определения бензолсульфиновых кислот // Журн. аналит. химии. - 2005. - Т.60, № 6. - с.598-602.
29. Плэмбек Дж. Электрохимические методы анализа. Основы теории и применение. - М.: Мир, 1985. - с.504.
30. Тевосов С.П. Исследование электрохимических методов получения йода из нефтяных вод. - Баку: Издательство академии наук Азербайджанской ССР, 1959.
31. Терземан Л.Н., Кухаренко Л.А. Спектрофотометрическое определение йодид-ионов в природных водах // Матер. респ. семин. школы перед. опыта по гидрохим. методам анализа. - Алма-Ата. - 1989. - с.14 - 15.
32. Цзин У., Сяоли Ли, Цуньси Лей, Сомей У., Гуоли Шен, Жуцинь Юй Использование легированного бром алмазного электрода для амперометрического определения бромид - и йодид-ионов // Журн. аналит. химии. - 2005. - Т.60, № 11. - с.1193-1199.
33. Xiaоlin Hоu, Chifang Chai, Qinfang Qian, Xiaоjun Yan, Xiaо Fan Dеtеrminatiоn оf chеmical sреciеs оf iоdinе in sоmе sеawееds // Thе Sciеncе оf thе Tоtal Еnvirоnmеnt. - 1997. - 204. - Р.215 - 222.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Вивчення можливості визначення спектрофотометрії йодату і перйодату при спільній присутності за допомогою використання редокс-реакції. Апробація варіанту спільного окислення йодату і пейодату на платиновому електроді. Міра окислення індивідуальних іонів.
дипломная работа [647,9 K], добавлен 25.06.2011Апробація варіанту методики визначення йодиду і йоду при спільній присутності з паралельних проб за допомогою використання електрохімічного окислення. Визначення втрати продуктів електромеханічного окислення за відсутності комплексоутворюючих іонів.
курсовая работа [82,5 K], добавлен 25.06.2011Визначення концентрації парів легких органічних сполук при їх спільній присутності в газових викидах на промислових підприємствах методом капілярної газорідинної хроматографії. Аналітичний огляд методів визначення мікрокількостей акролеїну в повітрі.
курсовая работа [967,0 K], добавлен 04.06.2015Характеристика жирних кислот та паперової хроматографії. Хімічний посуд, обладнання та реактиви, необхідні для проведення аналізу. Номенклатура вищих насичених та ненасичених карбонових кислот. Порядок та схема проведення хроматографії на папері.
курсовая работа [391,7 K], добавлен 29.01.2013Етапи попереднього аналізу речовини, порядок визначення катіонів та відкриття аніонів при якісному аналізі невідомої речовини. Завдання кількісного хімічного аналізу, його методи та типи хімічних реакцій. Результати проведення якісного хімічного аналізу.
курсовая работа [26,4 K], добавлен 22.12.2011Характеристика та класифікація аніонів. Виявлення аніонів, використовуючи реакції з катіонами. Особливості протікання аналітичних реакцій аніонів, виявлення окремих іонів. Аналіз суміші аніонів І, ІІ та ІІІ груп. Систематичний хід аналізу суміші аніонів.
курсовая работа [165,5 K], добавлен 13.10.2011Методи роботи в лабораторії. Функції і призначення хімічного посуду. Визначення концентрації розчинів різними способами. Приготування титрованих розчинів. Ваги у хімічній лабораторії. Виконання модельних експериментів. Основні прийоми роботи в Mathcad.
отчет по практике [109,4 K], добавлен 06.12.2010Умови хроматографічного аналізу: обладнання, рухома та нерухома фаза, детектори. Критерії, що характеризують хроматографічний процес. Методика проведення аналізу: ідентифікація, кількісне визначення, контроль домішок, коректування хроматографічних умов.
курсовая работа [382,2 K], добавлен 24.10.2011Уравнение состояния идеального газа. Электронные формулы атомов и элементов. Валентные электроны для циркония. Последовательное изменение окислительной способности свободных галогенов и восстановительной способности галогенид-ионов от фтора к йоду.
контрольная работа [451,5 K], добавлен 02.02.2011Шляхи надходження в довкілля сполук купруму, форми його знаходження в об'єктах навколишнього середовища та вміст в земній корі. Запаси мідних руд. Огляд хімічних та фізичних методів аналізу. Екстракційно-фотометричне визначення купруму в природній воді.
курсовая работа [270,8 K], добавлен 09.03.2010
