C7050 Elektroanalytické metody

Přírodovědecká fakulta
podzim 2003
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
Mgr. Martin Muzikář, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Libuše Trnková, CSc. (přednášející)
Garance
Mgr. Martin Muzikář, Ph.D.
Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Martin Muzikář, Ph.D.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 9 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Cílem výuky je seznámit studenty se základními elektroanalytickými metodami: Klasifikace elektroanalytických metod. Potencimetrie. Polarografie a voltammetrie. Stripping voltammetrie. Cyklická voltammetrie. Chronopotenciometrie. Elektrogravimetrie a coulometrie. Voltammetrické titrace. Konduktometrická analýza.
Osnova
  • ELEKTROANALYTICKÉ METODY 1.Úvod. Zadání literatury, definice elektroanalytických metod, použité elektrické veličiny, základní pojmy (elektrochemický poločlánek, elektroda, elektrodový děj, elektroaktivní částice, vodiče 1. a 2. třídy, migrace, difuze, konvekce, stacionární děj, Nernstova difuzní vrstva, gradient elektrického a chemického potenciálu), klasifikace elektroanalytických metod. 2. Potenciometrie (klasická, iF= 0). Definice potenciometrie, potenciál, napětí, elektromotorické napětí, Nernstova rovnice, význam standardního potenciálu, způsoby měření potenciálu (Poggendorfova kompenzační metoda, přímé měření), analogové a digitální přístroje (elektronické milivoltmetry, pH- a pX-metry), indikační elektrody (elektrody 1. druhu: kovové, amalgamové a plynové, elektrody 2.druhu, elektrody redoxní, iontově selektivní elektrody), referentní elektrody. 3. Potenciometrické titrace. Princip potenciometrické titrace, titrační křivky pro různé typy reakcí, metody určení bodu ekvivalence (grafické, početně-grafické, Granova lineární transformace, experimentální metody). 4. Iontově selektivní elektrody. Definice ISE, pojmy elektrochemická membrána, transfer iontů, Donnanův kontra Nernstův potenciál, odvození vztahu pro Donnanův potenciál, klasifikace ISE, materiály membrán a konstrukce ISE, pevné a kapalné membrány, plynové a enzymové ISE, kalibrace ISE, kalibrace a mez detekce. 5. Selektivita ISE a selektivitní koeficient, Nikolského rovnice a metody stanovení koeficientu selektivity, praktické využití ISE, měření v průtokových systémech. 6. Měření pH. Definice pH, konvenční stupnice pH, měrné elektrody (vodíková antimonová, bizmutová, chinhydronová, skleněná), seřízení (kalibrace) pH-metru, měření tzv. pH v nevodném prostředí. 7. Elektrolýza. Základní pojmy (galvanický článek kontra elektrolyzér, anoda, katoda, polarizace elektrod, typy přepětí, ideálně polarizovatelná a ideálně nepolarizovatelná elektroda, depolarizátor), polarizační křivky a jejich záznam, materiály indikačních elektrod a jejich potenciálová tzv. okna. 8. Elektrogravimetrie. Princip metody, pracovní a pomocné elektrody, vlastnosti vyloučeného povlaku, elektrogravimetrie za konst. napětí (rozkladné napětí, vylučovací potenciál a vylučovací zóna, podmínky pro kvantitativní vyloučení), elektrogravimetrie za konst. potenciálu (i-t závislost, tříelektrodové zapojení s potenciostatem, princip potenciostatu), elektrolytické oddělování, vnitřní elektrolýza. 9. Coulometrie. Princip metody, srovnání coulometrie a elektrogravimetrie, Faradayovy zákony, elektrochemický ekvivalent, rozdělení coulometrických metod podle pracovního režimu. Potenciostatická coulometrie. Základní princip, i-t-křivky, měření prošlého náboje, princip integrátoru, Linganova nádobka, coulometrické stanovení počtu elektronů). Amperostatická coulometrie. Princip na základě polarizačních křivek, metoda určení tloušťky galvanických povlaků. Coulometrická titrace. Princip metody na základě polarizačních křivek, indikace ekvivalence, přístroje a zařízení, typy reakcí pro coulometrické titrace. 10. Polarografie. Vymezení pojmů polarografie a voltamperometrie. Klasická DC polarografie. Princip, rtuťová kapající elektroda, nádobky, polarografy, anodicko-katodické zapojení, vyhodnocení polarografických křivek, polarografické proudy (difuzní, kapacitní, kinetický, katalytický, adsorpční, maxima), rovnice reverzibilní katodické vlny a logaritmická analýza, derivační polarografie, tast-polarografie, využití DC polarografie v praxi. 11. AC polarografie. Princip metody, zapojení, praktické použití, srovnání výhod a nevýhod AC a DC polarografie. SW polarografie. Princip metody, průběh faradaického a nabíjecího proudu v závislosti na obdélníkovém napětí, srovnání SW a AC polarografie. Pulzní metody. Princip normální (NPP) a diferenčně pulzní (DPP) polarografie, srovnání DPP a SW polarografie. 12. Voltamperometrie. Definice a vymezení, indikační elektrody (materiály, použitelný rozsah potenciálů, konstrukce), hystereze, přehled jednotlivých metod. Rozpouštěcí voltamperometrie. Princip metody, elektrody a přístroje, anodická, katodická a adsorptivní rozpouštěcí voltamperometrie. Cyklická voltamperometrie. Princip metody, použití. Chronopotenciometrie. Princip metody, použití. 13. Voltamperometrické titrace. Princip amperometrické, biamperometrické, potenciometrické (s jednou polarizovanou elektrodou) a bipotenciometrické indikace na základě polarizačních křivek, typy titračních křivek, elektrody a jednoduché elektrické zapojení. 14. Konduktometrie, dielektrimetrie. Základní charakteristika těchto metod. Přímá konduktometrie. Základní pojmy (absolutní rychlost pohybu iontu, elektrolytická pohyblivost, individuální iontová vodivost, molární vodivost elektrolytu, Kohlrauschův zákon nezávislého putování iontů), vodivostní nádobky, měřící přístroje, použití. Konduktometrická titrace. Princip, průběh titračních křivek pro acidobazické a srážecí reakce. Vysokofrekvenční konduktometrie. Popis metody, kapacitivní a induktivní uspořádání elektrod, výhody vysokofrekvenční konduktometrie, její uplatnění. Dielektrimetrie. Princip metody a její použití.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.