1612724735-287aad2fa4be9c1205551894565197f0 (829129)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Графиклекций, семинаров и контрольных работ по курсу«Теоретическая электрохимия и инструментальныеметоды анализа» в весеннем семестре 2019/20 учебного годаФевральМартАпрельМайКР-2Дата 4 11 18 21 25 3 10 17 20 24 31 3 7 14 21 28 129.00- М М М Ш М КРШ Ш Ш ШШ Ш ШК3К4К510.35 1 3 5 1 7 -12 3 4 56 7 810.50М М МК1 К2 С1 С2С3 С4С5С6 С7 С824612.25Обозначения: Лекции (ауд. 119А):М – И. В. Миронов;Ш – О. В. Шерстюк;К – В. В. Коковкин;С – семинар (119А и ауд.

в л.к. 335, 331, 231, 234);КР – контрольная работа.19 26Ш9С9КР-3Месяц1Система ИКИРасчётные задания – по 100 б. (3 РЗ, максимум 300б.)Контрольные работы – по 500 б. (3 КР, максимум1500 б.)Максимальное количество баллов 1800.Оценка выставляется по итогам сдачи всего курсас учетом «Оптических методов анализа» (100 б.за РЗ-1 и 500 б. за КР-1).Итого «автомат»:ОтличноХорошоУдовлетворительно1500 б.1200 – 1499 б.900 - 1199 б.2Литература для подготовки из библиотеки НГУ1. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А.Электрохимия.

М. 2006. (есть и другие издания).2. Коваленко Г.А., Галкин П.С., Коковкин В.В.Равновесные электрохимические системы. Сборникзадач. Новосибирск: НГУ, 2014.3. Коваленко Г.А., Галкин П.С., Коковкин В.В.Неравновесные электрохимические системы. Сборникзадач. Новосибирск: НГУ, 2014.4. Будников Г.К. и др. Основы современногоэлектрохимического анализа. М. 2003.5. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение вэлектрохимическую кинетику. М.: Высшая школа. 1983.6.

Байрамов В.М.- Основы электрохимии. М.,Издательский центр «Академия», 2005.3Дополнительная литература1. Лукомский Ю. Я., Гамбург Ю. Д. Физико-химические основы электрохимии. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2008. 424 с.2. Миомандр Ф., Садки С., Одебер П., Меалле-Рено Р. Электрохимия. – М.: ЗАОРИЦ «Техносфера», 2008. 360 с.3. Электроаналитические методы. Теория и практика / под ред. Ф.

Шольца; Пер. сангл. под ред . В. Н. Майстренко. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. 326 с.4. Справочник по электрохимии/ Под. ред. А. М.Сухотина.-Л., Химия. 1981. 488 с.5. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. А. А. Равделя и А. М.Пономарёвой, Санкт-Петерб. «Иван Фёдоров». 2003. 238 с.5. Дробош Д. Электрохимические константы. Справочник для электрохимиков.М.: Мир, 1980.

368 с.6. Allen J. Bard, Larry R. Faulkner. ELECTROCHEMICAL METHODS. Fundamentalsand Applications. John Wiley & Sons, Inc. 2001.Некоторые ссылки в интернете1. Коваленко Г. А., Галкин П. С., Коковкин В. В. Равновесные электрохимические системы.Сборник задач. Новосибирск: НГУ, 2014: http://www.nsu.ru/xmlui/handle/nsu/7863. Коваленко Г.

А., Галкин П. С., Коковкин В. В. Неравновесные электрохимическиесистемы. Сборник задач. Новосибирск: НГУ, 2014: http://www.nsu.ru/xmlui/handle/nsu/7873. Коковкин В. В., Миронов И. В., Патрушев Ю. В., Бейзель Н. Ф., Притчина Е. А., ГалкинП. С., Коваленко Г. А., Плюснин П. Е., Полякова Е. В., Уткин В.

А., Шашков М. В.,Шерстюк О. В. Инструментальные методы анализа. УМК.http://www.nsu.ru/xmlui/bitstream/handle/nsu/749/UMK_Instr_Meth_2013.pdf4Электрохимия: определения, история.Взаимодействия в растворах. ТеорияДебая-Хюккеля. Ионная ассоциацияШерстюк Ольга Викторовна, sherstuk@catalysis.ru5Определение электрохимииЭЛЕКТРОХИМИЯ – раздел химическойнауки, в котором изучаются физико-химическиесвойства конденсированных ионных систем, атакже процессы и явления на границах разделафаз с участием заряженных частиц (ионов иэлектронов).6ОпределенияЭЛЕКТРОХИМИЯ – раздел химической науки, вкотором изучаются физико-химические свойстваконденсированных ионных систем, а также процессы иявления на границах раздела фаз с участием заряженныхчастиц (ионов и электронов).Конденсированные ионные системы:•Растворы электролитов (протонные -OH, -NH;апротонные (CH3CN, тетрагидрофуран));•Расплавы;•Твёрдые полимерные электролиты.Электролит – проводник с ионной проводимостью.Электрод – проводник с электронной проводимостью.Ионы - одноатомные или многоатомные заряженные частицы.Катионы – частицы, имеющие положительный заряд, анионы отрицательный заряд.Цвиттер-ион – биполярный ион (+NH3RCOO-)7Составляющие электрохимических системи важнейшие явленияМежфазная граница (граница раздела фаз)Электрод(электронная илисмешаннаяпроводимость)Электролит(ионная проводимость)Перенос электрона(electron transfer)МассопереносАдсорбцияЭлектрохимия гетерогенных систем Теория электролитов8Определения (продолжение)Fe (II) + Ce (IV) → Fe (III) + Ce (III)электрохимическийхимическийАнод: Fe (II) + Pt → Fe (III) + e-(Pt) - электрод, накотором происходит реакция окисления.Катод: Ce (IV) + e-(Pt) → Ce (III) + Pt - электрод, накотором происходит реакция восстановления.9Определения (продолжение)ЭлектродЭлектролитЭлектрохимическиереакции являютсягетерогенными.Большая часть энергии химического превращения приэлектрохимическом способе проведения реакциипревращается в электрическую энергию.Электрохимическая цепь – система, основнымиэлементами которой являются металлические илиполупроводниковые электроды, конденсированная ионнаясистема (электролит), границы раздела фаз.10Электрохимические ячейки,рабочие (индикаторные) электродыМатериал ячеек: стекло, тефлон.Электроды:например, Pt,Au, Hg, Ni,углеродные.11Возникновение электрохимииЛуиджиГальвани(1737-1798),г.

Болонья,ИталияАлессандроВольта(1745-1827),г. Комо,Италия1791 г.1800 г.12У. Николсон, Э. Развитие электрохимииКарлейль, Г. Дэви: М. Фарадей:А. Фик:Г. Липпман: уравнениеэлектролиз воды,законызаконыэлектрокапиллярностирасплавов KOH, электролизадиффузии1875 г.NaOH1833-1834 гг.1865 г.1800-1807 гг.1857 г.1874 г.1809 г.Ф. Кольрауш: ионныеТ. Гротгус: механизм Р. Клаузиус:протекания тока ионы в растворе электропроводностиА.

Фрумкин, Д.через растворы - независимо отИ. А. Каблуков:Грэм: теорияпротекания токаэффект аномальнойдвойного слояэлектропроводности1935 – 1945 гг.1905 г.1889 г.1887 г.1930 г.1956 – 1965 гг.В. Нернст: Ю. Тафель:С. Аррениус:М. Фольмер, Т.Р. Маркус:уравнение зависимость токатеорияЭрдей-Груз: теория МаркусаНернста от потенциалаэлектролитическойтеория реакции(переносаэлектродадиссоциациипереноса заряда электрона) 13Результаты – в XXI веке (зачем нам электрохимия…)АккумуляторыКонденсаторыLiNi-Fe,PbNi-CdAlГальваническиепокрытияЭлектрофорез14Результаты – в XXI веке (зачем нам электрохимия…)ЭлектрохимическиесенсорыЭлектрохромныеустройстваТопливныеэлементы15Электролитическая диссоциация1887 г.

– теория электролитической диссоциации.•Спонтанная диссоциация при растворении.•Неполная диссоциация→α – степень диссоциации.•Ионы не взаимодействуют друг с другом.•Применимость закона действующих масс.Сванте Аррениус(1859 - 1927),Нобелевскаяпремия по химии,1903 г.MA↔M++A2[ M ][ A ]  cпервая теорияKкислот и оснований,[ MA]11923 г.HA↔H++AMOH↔M++OHЙоханнес-НиколаусБрёнстед(1879 - 1947).закон разведенияОствальда, 1888 г.ВильгельмФридрих Оствальд(1853 - 1932),Нобелевскаяпремия по химии,1909 г.Каковы причины диссоциации?16Взаимодействия в растворахион-дипольное(сольватация)диполь-дипольное(агрегация растворителя)ион-ионное(ионнаяассоциация)ион – равномерно заряженная сфераполярная молекула → диполь++-17Агрегация молекул растворителяводородные связиВодаМетанолапротонные жидкости: процессы ассоциации – следствиеэлектростатических диполь-дипольных взаимодействийагрегаты различнойстепени сложности18Ион-дипольное взаимодействие19Энергия кристаллической решетки(работа по превращению кристалла вионный пар)Ионный кристалл, заряды z1e0 и z2e0FпритяженияМакс Борн(1882 - 1970),Модель Борна, 1920 г.Нобелевскаяпремия по физике, 1954 г.F  Fпр  Fот21 2 020zze;4 rFотталкивания Brn 1;NaCl21 2 020zz eB n 14 rrв равновесии F = 0, r = r021 2 0z z e n1Br04 020Энергия кристаллической решетки(работа по превращению кристалла вионный пар)Ионный кристалл, заряды z1e0 иz2e0dUF Макс Борн(1882 - 1970),Модель Борна,1920 г.U – потенциальнаяэнергия системы.drNaCl2 z1 z 2 e02z1 z 2 e0BBU      n 1 dr  n24 0 r0 nr04 0 rr r0 2z1 z2 e0  1 U 1   - для пары ионов40 r0  n учесть взаимодействие между всеми ионами,определяемое их взаимным расположением в объёмерешетки.21Энергия кристаллической решеткичисло Авогадро,6.022 ·1023моль-1константа элементарный заряд,Маделунга 1.602·10-19 Клz z e  1G  N A A1  40 r0  n 21 2 0электрическаяпостоянная,0.8854·10-11 Ф/мконстанта,находится изравновесное данныхмежионное по сжимаемостирасстояние кристаллаДля хлорида натрия A = 1.75, n = 7.5, ΔGNaCl = 762 кДж/моль.22Энергия сольватации(выигрыш в энергии, который получается при перенесениимоля исследуемых ионов из вакуума в данный растворитель)W1М.

Борн, Z. Phys. 1 (1920) 450+W2W3+0G s  N A (W1  W3 )• Ион – заряженный шарик →разряжаем ион радиуса ri в вакууме;• Переносим ион в раствор → работапереноса незаряженной частицы всреду W2 = 0;• Заряжаем ион до начального заряда.В среде поддерживаетсяэлектронейтральность.q1q2qF- напряжённость электрического поля;2 X 240r40 rdX drqdrq    Xdr   - потенциал на поверхности24 0 ri 4 0 r23ririсферы радиуса r ;Энергия сольватации (продолжение)(выигрыш в энергии, который получается при перенесениимоля исследуемых ионов из вакуума в данный растворитель)+W10W2+qW3qW   dq  0• Ион – заряженный шарик →разряжаем ион радиуса ri в вакууме;• Переносим ион в раствор → работапереноса незаряженной частицы всреду W2 = 0;• Заряжаем ион до начального заряда. Всреде поддерживаетсяэлектронейтральность.qdq4 0riz eW1  80 ri002 20q28 0riW3 - работазаряжения сферы.2 20ze80ri24Энергия сольватацииz e  1Gs  N A1  8 0 ri   2 2i 0- основная формула модели Борна.d (G)Из уравнения Гиббса - Гельмгольца H  G  TdT2 2zi e0  1 T d  уравнение Борна-БьеррумаH s  N A1   28 0 ri    dT Elat(kJ/mole)Esolv(kJ/mole)LiCl843.9881.0LiBr799.1848.1NaCl769.4773.3NaBr734.3733.7KCl704.2721.4KBr672.4692.4KI633.9654.4Энергия сольватации,определяемая изэксперимента,включает энергиисольватации ианиона, и катиона.25Энергии сольватации, рассчитанные по модели БорнаДиэлектрическое«насыщение» вблизи иона+1400,01200,0кДж/мольМодель Борна неучитываетдиэлектическоенасыщение вблизииона, поэтому даетзавышенныезначения.1600,0Сравнение расчетных иэкспериментальных энергийсольватации в водных растворах1000,0Eэксп800,0Eборн600,0400,0200,00,0LiClLiBrNaClNaBrNaIKClKBrKI26Можно ли экспериментально измерить энергиюсольватации одиночного иона?K+rполинг(nm)Esolv saltEsolv ion Esolv born(kJ/mole) (kJ/mole) (kJ/mole)0.133420516420504326406326379F-0.136Cs+0.169Cl-0.18184165227Энтальпия сольватации протонаТочное значениеэнтальпиисольватациипротона1110 кДж/моль28Ион-ионное взаимодействие29концентрация c G i   N iАктивностьактивностьca  + условие электронейтральности раствора Nj  i ,T , p ai  i    RT ln 0 (для иона)  ai  as 0 s   s  RT ln 0 (для соли) as 0iполагают, что as0 = 1, ai0 = 1M  A     Mz  Az s          s       RT ln a s    RT ln a     RT ln a 0 a s  a aсредняя активность: a00  a s  a a где ν = ν+ + ν-30Коэффициент активностиактивностьa средний коэффициент активностиc    где ν = ν+ + ν• характеризует работу переноса иона из идеальногораствора в реальный;• равен 1 при бесконечном разбавлении;• различен для разных концентрационных шкал.Экспериментальное определение: криоскопия,эбулиоскопия, давление пара растворителя надраствором, метод ЭДС.31Почему средний ионный коэффициент?В растворе присутствуют одновременно анионы икатионы, экспериментально разделить вклад от каждогосорта ионов невозможно.32Теория Дебая-Хюккеля, 1923 г.•Сильный электролит (полностьюдиссоциирован).•Непрерывная среда.•Только кулоновское взаимодействие.Питер Дебай(1884-1966).Нобелевскаяпремияпо химии, 1936 г.Центральный ионразбавленныерастворыможнопренебречьсобственнымобъёмом ионовЭрихХюккель(1896-1980).Ионная атмосфераПредполагается,что отклонениереального раствораот идеальногообусловленоэнергиейвзаимодействияионов с ионной33атмосферой.Теория Дебая-Хюккеля, 1923 г.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций