Elektrokimyoviy analiz usullari faniga kirish

Elektrokimyoviy analiz usullarining tasnifi.

Elektrokimyoviy analiz usullari tekshiriladigan eritmada sodir bo‘ladigan elektrokimyoviy hodisalarni elektr kattaliklari yordamida o‘lchashga asoslangan. Bunday o‘lchash jarayoni tekshiriladigan eritma mavjud bo‘lgan va unga ikkita elektrod tushirilgan elektrokimyoviy yacheyka yordamida amalga oshiriladi. Elektrodlar sirtida ionning oksidlanish darajasi elektrodlar oralig‘idagi bo‘shliqda elektr kattaliklarning o‘zgarishi bilan sodir bo‘ladigan reaksiyalarga elektrokimyoviy reaksiyalar deyiladi. Elektrokimyoviy analiz usullari va kimyoviy analiz usullari, bir tomondan, elektrokimyoviy analiz usullari va fizikaviy elektrokimyo, ikkinchi tomondan hal qilinadigan masalalari ko‘p hollarda bir-biriga mos keladi. Shunday qilib, fizikaviy elektrokimyo birinchidan elektrod jarayonlarining o‘zini, ikkinchidan esa odatda ionlar uchun erituvchi vazifasini o‘tovchi suyuqlik ionli fazadan iborat bo‘lgan va unga elektrodlar joylashtirilgan tizimlarni o‘rganadi. Elektrokimyoviy analiz usullari ham elektrod jarayonlarining nazariyasini o‘rganish uchun qo‘llaniladi va faqat bunda nazariya elektrod materiali yoki erituvchi bo‘la olmaydigan moddalar xossalarini o‘rganish bilan bog‘liq. Bu tadqiq qilinadigan namunadan topish lozim bo‘lgan modda bo‘lishi, qandaydir o‘rganish jarayoniga tegishli material yoki ishtiroki maqbul bo‘lmagan qo‘shimcha bo‘lishi mumkin.

Analizning elektrokimyoviy usullari (EAU) turli xil analitik muammolarni yechishda keng qo'llaniladi. Ular atrof-muhitni analiz qilishda, tibbiy-biologik tadqiqotlarda, materiallar va mahsulotlarni

sertifikatlashda, qishloq xo’jaligi va sanoat mahsulotlari oziq-ovqat va farmatsevtika mahsulotlarining sifatini baholashda ishlatiladi. Ushbu usullarning afzalligi - analizning nisbatan soddaligi va arzonligidadir. Ular yuqori sezuvchanlik, yaxshi selektivlik va tezlikka ega. EAU avtomatlashtirish imkoniga ega bo’lib, bu ularni ishlab chiqarish jarayonlarini doimiy nazorat qilish tizimiga yoki atrof-muhit ob'ektlarini doimiy monitoring qilish tizimiga moslashtirish imkoni beradi. EAU juda xilma-xil qo'llanilish sohalari bilan tavsiflanadi - og'ir metall ionlarini aniqlashdan tortib, tabiiy va oqova suvlar tarkibidagi zaharli organik

moddalarning mikro-miqdorini aniqlashdan hamda, genetik kasalliklarning tashxisidan iborat.

Bevosita maqsadlaridan tashqari, elektrokimyoviy analiz usullari yuqori samarali suyuqlik xromatografiyasi, kapillyar elektroforez (KEF) va oqim-in'ektsion analizlar uchun detektorlar yaratish uchun ham qo’llaniladi.

Analizning elektrokimyoviy usullari so'ngi yillarda o’ziga xos "Jonlanish" ni boshidan kechirdi. Buning sababi shundaki, EAU lar analizlarning miqdoriy tarkibi bilan birgalikda ularning kimyoviy tabiati to'g'risida ham ma'lumot bera boshladi. Biroq, EAU larini qo'llashning turli sohalarini rivojlantirishning asosiy sabablaridan biri - kimyoviy modifitsirlangan turli elektrodlarning yaratilayotganligidir. Yagona blokka birlashtirilgan va kompyuterga ulangan ko'p elektrodli tizimlar ("Elektron til", "elektron burun" va boshqalar) murakkab aralashmalarning tabiati va tarkibi haqida ma'lumot olish imkonini beradi. analizning elektrokimyoviy usullari ko'pincha nafaqat kimyoviy analitik maqsadlarda, balki moddaning konsentratsiyasini aniqlash yoki ekvivalentlik nuqtasini o'rnatish uchun ham qo'llaniladi. Ular eritmalardagi reaktsiyalarni o'rganish, muvozanat konstantalarini va moddalarning har xil xususiyatlarini aniqlashda ham keng qo'llaniladi. Masalan, potentsiometrik o'lchash ma'lumotlariga ko'ra, kislotalar va asoslarning dissotsilanish konstantalari, kompleks birikmalarning barqarorlik konstantalari, moddalarning eruvchanlik ko’paytmasi kabi qiymatlari ham hisoblab chiqiladi. Xuddi shu maqsadlar uchun voltamperometrik usullardan ham foydalanish mumkin, lekin ular potentsiometriyaga qaraganda kamroq qo'llaniladi. Potentsiometrik usulning keng qo'llanilishiga sabab shundaki, u yuqori aniqlik bilan o'rganilayotgan tizimlardagi ionlarning muvozanat kontsentratsiyasi (aktivligi) ning tajribaviy qiymatlarini beradi va potentsiometrik

ma'lumotlarni qayta ishlash uchun mos bo’lgan analiz bosqichli muvozanat nazariyasiga asoslangan matematik apparat mavjud.

Elektrokimyoviy analiz usullari elektrod (elektrokimyoviy) reaktsiyada yoki elektrodlar orasidagi zaryad almashishning

elektrokimyoviy jarayonida ishtirok etuvchi moddaning kontsentratsiyasi, tabiati va tuzilishiga elektr parametrlarining bog'liqligini ishlatishga asoslangan. IYUPAK tavsiyalariga ko'ra, elektrokimyoviy analiz usullarini quyidagicha tasniflash mumkin: 1) elektrod reaksiyasiz usullar, bunda ikkilamchi elektr qavatining tuzilishi hisobga olinmaydi (past va yuqori chastotali konduktometriya); 2) tok berilmaganda (potentsiometriya) yoki tok ostida (voltamperometriya, kulometriya, elektrogravimetriya) elektrod reaktsiyalariga asoslangan usullar.

Kattaliklar (tok kuchi, kuchlanish, qarshilik), agar ular yetarlicha aniqlik bilan o'lchangan bo'lsa, analitik signal bo'lib xizmat qilishi mumkin. Analizning elektrokimyoviy usullari “analitik signal-tarkib” munosabatlarga asoslangan bevosita usullarga yoki titrimetriyada titrlashning oxirgi nuqtasini aniqlash uchun qo’llaniladi. Elektrokimyoviy usullari moddalar kontsentratsiyalarini 1 dan 10^-9 mol / dm³ gacha bo’lgan diapazonda aniqlash imkonini beradi.

Elektrokimyoviy usullar analiz jarayonida o‘lchanadigan elektr kattaliklarning turlariga ko‘ra asosan ikki guruhga bo‘linadi:

1. 
   Elektrodlar va tekshiriladigan eritma mavjud bo‘lgan
   

elektrokimyoviy yacheykadagi elektrodlar orasida sodir bo‘lgan

potensiallar o‘zgarishini o‘lchashga asoslangan va tashqaridan kuchlanish berilmaydigan usullar. Bunday usullarga potensiometriya

kiradi va bunda elektrodlarning muvozanat potensiali bilan elektrodlarda ro‘y beradigan elektrokimyoviy reaksiyada ishtirok etadigan ionlarning konsentratsiyalari orasidagi bog‘liqlikdan foydalaniladi.

2. 
   Tashqaridan kuchlanish berilib, quyidagi kattaliklarni o‘lchashga asoslangan usullar:
   

a) Eritmalarning elektr o‘tkazuvchanligini o‘lchashga asoslangan usullar - konduktometriya;

b) Elektrolit eritmasidan o‘tadigan elektr miqdorini o‘lchashga asoslangan usullar - kulonometriya;

19. 
    Berilgan kuchlanish qiymatining tok kuchi qiymatiga bog‘liqligini o‘lchashga asoslangan usullar - voltamperometriya;
    

4. 
   Elektrokimyoviy reaksiyaning amalga oshishi uchun zarur bo‘lgan vaqtni qayd etishga asoslangan usullar - xronoelektrokimyoviy
   

usullar (xronovoltamperometriya, xronokonduktometriya, xronopotensiometriya). Bu guruhdagi usullarda elektrokimyoviy yacheykadagi elektrodlarga tashqaridan kuchlanish beriladi.

Bundan tashqari elektrokimyoviy analiz usullarini elektrodlarda sodir bo‘ladigan jarayonlarni va o‘zgarishlarni hisobga olib uch guruhga ajratish ham mumkin:

1. 
   Elektrolit eritmasiga tushurilgan elektrod reaksiyalariga asoslangan elektrokimyoviy analiz usullari - potensiometriya, voltamperometriya (polyarografiya, amperometrik titrlash, inversion voltamperometriya, xronoamperometriya, xronopotensiometriya va hokazolar (h.k.z.)), kulonometriya va elektrogravimetriya.
   

2. 
   Elektrod reaksiyalariga asoslanmagan elektrokimyoviy usullar - past va yuqori chastotali konduktometriya, dielkometriya kabilar.
   

3. 
   Elektrokimyoviy analiz usullaridan alohida xususiyatga ega bo‘lgan turlari - tenzammetriya va elektrsorbsion jarayonlarda elektrokimyoviy reaksiyaning tezligi quyidagi bosqichlar bilan belgilanadi:
   

1.Reaksiyaga kirishuvchi moddaning qattiq sirtga tomon diffuziyasi;

2.Reaksiyaga kirishadigan moddaning elektrod sirtiga tomon diffuziyasi;

3.Sirt yuzasida elektronlarning (ionlarning) tashilishi;
4.Moddalarning sirt yuzasidagi va eritmadagi harakati;

5.Reaksiya mahsulotlarining elektrod sirti yuzasidagi diffuziyasi kabilar.