งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

2302244: Electronic Lesson Introduction to Electroanalytical Chemistry อ. ดร. ปาริฉัตร วนลาภพัฒนา.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "2302244: Electronic Lesson Introduction to Electroanalytical Chemistry อ. ดร. ปาริฉัตร วนลาภพัฒนา."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 : Electronic Lesson Introduction to Electroanalytical Chemistry อ. ดร. ปาริฉัตร วนลาภพัฒนา

2 Outline ทบทวน... การดุลสมการรีดอกซ์ Glossary สรุปสมการที่เกี่ยวข้อง เทคนิคทางเคมีวิเคราะห์เชิงไฟฟ้า เคมีไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน แบบฝึกหัด

3 ทบทวน... การดุลสมการรีดอกซ์

4 ทบทวน... การดุลสมการรี ดอกซ์ ดุลจำนวนอะตอม + ดุลจำนวนประจุ ขั้นที่ 1 – ตรวจดูว่าสารใดเป็นตัวออกซิไดส์ และ ตัวรีดิวซ์ – ระบุธาตุที่เปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน (oxidation number) ขั้นที่ 2 เขียนครึ่งปฏิกิริยารีดันชัน และ ออกซิเดชัน โดย – ในสารละลายที่เป็นกรด ดุลประจุโดย H + ดุลจำนวน H และ O โดย H 2 O

5 ทบทวน... การดุลสมการรี ดอกซ์ ขั้นที่ 2 ( ต่อ ) – ในสารละลายที่เป็นกลางหรือเบส ดุลประจุโดย OH - ดุลจำนวน H และ O โดย H 2 O ขั้นที่ 3 – ดุลจำนวนอิเล็กตรอนของครึ่งปฏิกิริยา ทั้งสองให้เท่ากัน – เขียนรวมครึ่งปฏิกิริยาทั้งสอง จะได้ สมการรีดอกซ์ที่ดุลแล้ว

6 ดุลสมการ Cr 2 O 2- + H 2 S Cr 3+ + S ดุลสมการ Cr 2 O 2- + H 2 S Cr 3+ + S ขั้นที่ 1 – ตัวออกซิไดส์ คือ Cr 2 O 2- / Cr: – ตัวรีดิวซ์ คือ H 2 S / S: -2 0 ขั้นที่ 2 – ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน Cr 2 O e - 2Cr 3+ Cr 2 O e H + 2Cr 3+ Cr 2 O e H + 2Cr H 2 O

7 ขั้นที่ 2 ( ต่อ ) – ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน H 2 S S + 2e - H 2 S S + 2e - + 2H + ขั้นที่ 3 Cr 2 O e H + 2Cr H 2 O 3 x (H 2 S S + 2e - + 2H + ) Cr 2 O H 2 S + 8H + 2Cr S + 7H 2 O ดุลสมการ Cr 2 O 2- + H 2 S Cr 3+ + S ดุลสมการ Cr 2 O 2- + H 2 S Cr 3+ + S 7 7 7

8 Glossary “ เนื่องจาก นิสิตได้เรียนนิยามเหล่านี้ใน ห้องเรียนมาบ้างแล้ว จึงรวบรวมคำจำกัด ความต่างๆ ที่สำคัญเป็นภาษาอังกฤษ เพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ลึกซึ้งขึ้น ” “ เนื่องจาก นิสิตได้เรียนนิยามเหล่านี้ใน ห้องเรียนมาบ้างแล้ว จึงรวบรวมคำจำกัด ความต่างๆ ที่สำคัญเป็นภาษาอังกฤษ เพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ลึกซึ้งขึ้น ”

9 Glossary Redox = oxidation / reduction. –Oxidation = the process whereby a species loses its electrons. –Reduction = the process whereby a species gains electrons. Electrochemical cell = an array consisting of two electrodes, each of which is in contact with an electrolyte solution. Typically, the two electrolytes are in electrical contact through a salt bridge; an external metal conductor connects the two electrodes.

10 Glossary Electrode = a conductor at the surface of which electron transfer to or from the surrounding solution takes place. – Anode = the electrode at which oxidation occurs. – Cathode = the electrode at which reduction occurs. Electrolytes = solute species whose aqueous solutions conduct electricity. Salt bridge = A device that allows conduction of electricity between the two electrolyte solutions while minimizing mixing the two.

11 Glossary Galvanic cell (voltaic cell) = an electrochemical cell that provides energy during its operation. Electrolytic cell = an electrochemical cell that requires an external energy to drive the cell reaction. Electrode potential (E) = the potential of an electrochemical cell in which the electrode of interest is the right-hand electrode (cathode) and the standard hydrogen electrode is the left-hand electrode (anode) = reduction potential.

12 Glossary Standard electrode potential (E 0 ) = E when the activity of all reactants and products are unity. Nernst equation = a mathematical expression that relates the potential of an electrode to the activities of those species in solution that are responsible for the potential. Faraday (F) = the quantity of electricity associated with x electrons. Faradaic current = an electric current produced by oxidation / reduction processes in an electrochemical cell.

13 Glossary Ohmnic potential drop (IR drop) = the potential drop across a cell due to resistance to the movement of charge. Polarization = a phenomenon in which the magnitude of the current is limited by the low rate of the electrode reactions or the slowness of transport of reactants to the electrode surface. Overpotential or overvoltage (  ) = excess voltage necessary to produce current in a polarized electrochemical cell.

14 สมการที่เกี่ยวข้อง “ สรุปสมการต่างๆ ที่ใช้ในการ คำนวณ ”

15 สมการที่เกี่ยวข้อง ศักย์เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Cell Potential, E cell ) E cell = E cathode – E anode = E right – E left G = – nFE cell ศักย์เซลล์ไฟฟ้าเคมีมาตรฐาน (Standard Cell Potential, E cell ) G 0 = – nFE cell = – RT lnK eq ที่อุณหภูมิ 25 C logK eq = E cell = (E cathode – E anode ) n 0 n 00

16 สมการที่เกี่ยวข้อง สมการเนินสต์ (Nernst Equation) E cell = E cell – ln ที่อุณหภูมิ 25 C E cell = E cell – log ศักย์เซลล์ไฟฟ้าเคมีเมื่อคำนึง IR drop และ polarization (  ) E cell = E cathode – E anode – IR +   = E – E eq 0 RT [product] p nF [reactant] r [product] p n [reactant] r 0

17 เทคนิคทางเคมีวิเคราะห์ เชิงไฟฟ้า Electroanalytical Chemistry

18 Electroanalytical methods Interfacial methods Static methods (I = 0) Dynamic methods (I > 0) Bulk methods Conductometry Conductometric titration interfacial methods: electrode / electrolyte interface bulk methods: bulk (electrolyte) solution

19 Electroanalytical methods Interfacial methods Static methods (I = 0) Dynamic methods (I > 0) Bulk methods Conductometry Conductometric titration วัดความสามารถในการนำไฟฟ้า (conductance) ของสารละลาย conductometric titration: ใช้ conductance บอกจุดสมมูล

20 Interfacial methods Static methods (I = 0) Potentiometry (E) Potentiometric tiration Dynamic methods (I > 0) Controlled potential Constant current วัดศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาที่ พื้นผิวขั้วไฟฟ้า เมื่อ I = O potentiometric titration: ใช้ศักย์ไฟฟ้า บอกจุดสมมูล

21 amperostatic coulometry (Q = It) วัดประจุ (Q) ที่เกิดขึ้น เพื่อบอก ปริมาณสารที่ใช้ในการ ไทเทรต จุดยุติ : อินติเคเตอร์ ทั่วไป

22 วัดปริมาณสารจากปฏิกิริยารีดอกซ์มาเกาะที่ พื้นผิวขั้วไฟฟ้า

23 ควบคุมศักย์ไฟฟ้า แล้ว coulometry: วัดประจุ (Q = It) voltammetry: วัดกระแสไฟฟ้า (I) amperometric titration: วัด กระแสไฟฟ้า (I) เพื่อบอกจุดสมมูล electrogravimetry: วัดปริมาณสารที่มา เกาะที่ขั้วไฟฟ้า

24 เคมีไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน “ ตัวอย่างใกล้ตัวเรา ”

25 เคมีไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน LCD-Clock Powered by Tomato Battery Lemon Battery

26 เคมีไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน เป็น galvanic cell ผัก ผลไม้ ที่มีความเป็นกรด เช่น มะเขือเทศ มะนาว มันสำปะหลัง ทำ หน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ ขั้วแอโนด : สังกะสี / Zn (s) Zn e - ขั้วแคโทด : ทองแดง / 2H + + 2e - H 2

27 เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) คือ เซลล์เคมีไฟฟ้า (galvanic cell) ที่ ผลิตพลังงานจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของ สารเชื้อเพลิง เช่น H 2, CH 3 OH ใน บรรยากาศ O 2 มีหลายประเภท เช่น proton exchange membrane fuel cell anode: 2H 2 4H + + 4e - cathode: O 2 + 4H + + 4e - 2H 2 O 2 H 2 + O 2 2H 2 O

28 เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) มีหลายประเภท เช่น solid oxide fuel cell (SOFC) anode: 2H 2 + 2O 2- 2H 2 O + 4e - cathode: O 2 + 4e - 2O 2- 2 H 2 + O 2 2H 2 O

29 แบบฝึดหัด “ เพิ่มความเข้าใจในพื้นฐาน เคมีไฟฟ้า ”

30 แบบฝึกหัด ดุลสมการต่อไปนี้ 1.Cr (s) + Ag + (aq) Cr 3+ (aq) + Ag (s) 2.Ti 3+ (aq) + Fe(CN) 3- (aq) TiO 2+ (aq) + Fe(CN) 4- (aq) (a) ในสภาวะที่เป็นกรด (b) ในสภาวะที่เป็นเบส 3.Cr 2 O 2- (aq) + U 4+ (aq) Cr 3+ (aq) + UO 2+ (aq) (pH =3) จงแสดงวิธีการคำนวณหาค่า K f ของ Ag (S 2 O 3 ) 3 - เมื่อศักย์ขั้วไฟฟ้ามาตร - ฐาน (E 0 ) ของ โลหะเงิน ซึ่งจุ่มอยู่ในสารละลายที่มี Ag + และ S 2 O 3 เป็นองค์ประกอบเท่ากับ V ( ให้ E 0 = V) Ag + /Ag 2 2-

31 แบบฝึกหัด จากตารางค่าศักย์ขั้วไฟฟ้ามาตรฐาน (E 0 ) เมื่อ เชื่อมครึ่งเซลล์ทองแดงต่อกับครึ่งเซลล์ แคดเมียม ด้วยสะพานเกลือและลวดทองแดง 1. จงเขียนครึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ณ ขั้วทั้งสอง และปฏิกิริยารวม ระบุด้วยว่าขั้วใดเป็น ขั้วแอโนด ขั้วใดเป็นขั้วแคโทด 2. ถ้าสารละลายอิเล็กโทรไลต์ มีความเข้มข้น M ทั้งสองครึ่งเซลล์ เมิ่อนำโวลต์ มิเตอร์มาวัดความต่างศักย์ จะอ่านค่าได้กี่ โวลต์ จงแสดงให้เห็นด้วยวิธีการทางคณิตศาสตร์ว่า E และ E 0 จะไม่แปรผันไปตามจำนวนโมลที่ใช้ปรับ สมดุลของสมการครึ่งเซลล์

32 ตารางแสดงค่าศักย์ขั้วไฟฟ้ามาตรฐาน (E 0 ) ณ อุณหภูมิ 25  C

33 แบบฝึกหัด จงคำนวณศักย์ไฟฟ้าเมื่อกระแสขนาด 2.00 mA ไหลใน voltaic cell Cd | Cd 2+ ( M) || Cu 2+ ( M) | Cu ซึ่งความต้านทานภายในเซลล์เท่ากับ 2.00  จงหาค่า K eq และ G 0 ของปฏิกิริยาต่อไปนี้ Ni (s) + Pb 2+ (aq) Ni 2+ (aq) + Pb (s) โดยใช้ข้อมูลจากตาราง

34 แบบฝึกหัด เพราะเหตุใด ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ที่คำนวณ ได้จึงคลาดเคลื่อนจากค่าที่ได้จากการทดลอง เมื่อใช้ Br 2 (l) + 2e - 2Br - (aq) E 0 = V ในการคำนวณครึ่งเซลล์ที่ประกอบด้วยขั้ว platinum จุ่มในสารละลายของ M KBr และ M Br 2

35 References D.A. Skoog and J.J. Leary, Principles of Instrumental Analysis, Saunders College Publishing, USA. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, and S.R. Crouch, Fundamentals of Analytical Chemistry, Thomson Learning, USA. ศุภชัย ใช้เทียมวงศ์, เคมีวิเคราะห์, จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, ประเทศไทย.


ดาวน์โหลด ppt 2302244: Electronic Lesson Introduction to Electroanalytical Chemistry อ. ดร. ปาริฉัตร วนลาภพัฒนา.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google