Докторант
  1. Неорганическая химия  1.1. Координационная химия  1.1.1. Теория поля лигандов  1.1.2. Теория кристаллического поля  1.1.3. Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений  1.1.4. Устойчивость координационных соединений  1.1.5. Электронные спектры координационных соединений  1.1.6. Изомерия в координационных соединениях  1.1.7. Кинетика и механизм координационных реакций  1.2. Органометаллическая химия  1.2.1. Металлокарбонилы  1.2.2. Металлические алкилы и арилы  1.2.3. Карбены Фишера и Шрока  1.2.4. Оксидативное присоединение и восстановительное элиминирование  1.2.5. Металлические гидриды  1.2.6. Катализ с помощью металлоорганических соединений  1.2.7. Металлоцены и сэндвич-комплексы  1.2.8. Активация CH  1.3. Химия твердых тел  1.3.1. Кристаллические структуры и решетки  1.3.2. Теория зон и электрические свойства  1.3.3. Дефекты в кристалле  1.3.4. Синтез твердых материалов  1.3.5. Магнитные и оптические свойства твердых тел  1.3.6. Сверхпроводимость  1.3.7. Ионика твердого состояния  1.4. Био-неорганическая химия  1.4.1. Металлопротеины и ферменты  1.4.2. Транспорт и хранение ионов металлов  1.4.3. Роль металлов в медицине  1.4.4. Катализ, вдохновленный биологией  1.4.5. Взаимодействия металлов с ДНК  1.4.6. Metal Complexes in Medical Science  1.5. Лантаноиды и актиноиды  1.5.1. Электронная конфигурация и степени окисления в лантаноидах и актиноидах  1.5.2. Спектральные и магнитные свойства в лантанидах и актиноидах  1.5.3. Разделение и извлечение лантаноидов и актинойдов  1.5.4. Координационная химия элементов f-блока  1.6. Химия главной группы  1.6.1. Химия соединений бора  1.6.2. Химия соединений кремния и германия  1.6.3. Химия соединений фосфора и серы  1.6.4. Органосиликатная химия  1.6.5. Химия инертных газов
  2. Органическая химия  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Реакции нуклеофильного замещения  2.1.2. Электрофильные реакции присоединения и замещения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перегруппировки  2.1.5. Радикальные реакции  2.1.6. Перициклические реакции  2.1.7. Фотохимические реакции  2.2. Стереохимия  2.2.1. Хиральность и оптическая активность  2.2.2. Структурный анализ  2.2.3. Стереоэлектронные эффекты  2.2.4. Асимметричный синтез  2.2.5. Динамическая стереохимия  2.3. Органометаллическая химия в органическом синтезе  2.3.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.3.2. Реакции сопряжения, катализируемые переходными металлами  2.3.3. Реакции, катализируемые палладием  2.3.4. Олефиновый метатезис  2.3.5. Катализ золота и серебра  2.4. Химия природных продуктов  2.4.1. Алкалоиды и терпеноида  2.4.2. Стероиды и флавоноиды  2.4.3. Полный синтез природных соединений  2.4.4. Биосинтез природных продуктов  2.5. Супрамолекулярная химия  2.5.1. Химия "хозяин-гость"  2.5.2. Самосборка и молекулярное распознавание  2.5.3. Супрамолекулярный катализа  2.5.4. Молекулярные машины
  3. Физическая химия  3.1. Термодинамика  3.1.1. Законы термодинамики  3.1.2. Химический потенциал и равновесие  3.1.3. Статистическая термодинамика  3.1.4. Неравновесная термодинамика  3.2. Квантовая химия  3.2.1. Уравнение Шрёдингера и его применения  3.2.2. Теория молекулярных орбиталей  3.2.3. Теория функционала плотности  3.2.4. Методы пост-Хартри–Фока  3.3. Химическая кинетика  3.3.1. Теория скорости реакции  3.3.2. Механизм и законы скорости  3.3.3. Катализ и кинетика ферментов  3.3.4. Динамика реакций  3.4. Спектроскопия и молекулярная структура  3.4.1. Инфракрасная спектроскопия  3.4.2. УФ-видимая спектроскопия  3.4.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  3.4.4. Масс-спектрометрия  3.4.5. Раманская спектроскопия  3.5. Поверхностная и коллоидная химия  3.5.1. Адсорбция и катализм  3.5.2. ПАВ и мицеллы  3.5.3. Коллоидная стабильность  3.5.4. Наноматериалы и интерфейсы
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Thin Layer Chromatography  4.1.4. Ионная хроматография  4.2. Электроаналитические методы  4.2.1. Вольтамметрия и Полярография  4.2.2. Кондуктометрия и потенциометрия  4.2.3. Кулонометрия  4.3. Спектроскопические методы  4.3.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.3.2. Флуоресцентная спектроскопия  4.3.3. Рентгеновская дифракция  4.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса  4.4. Хемометрика  4.4.1. Обработка данных и статистические методы  4.4.2. Мультдисциплинарный анализ  4.4.3. Машинное обучение в аналитической химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярное динамическое моделирование  5.2. Методы квантовой химии  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.4. Машинное обучение в химии  5.5. Аб иницио молекулярная динамика
  6. Биофизика и медицинская химия  6.1. Открытие и разработка лекарств  6.2. Кинетика ферментов и ингибирование  6.3. Подход к химической биологии  6.4. Взаимодействия белок-лиганд  6.5. Биоортогональная химия
  7. Химия материалов  7.1. Химия полимеров  7.1.1. Механизм полимеризации  7.1.2. Функциональные полимеры  7.1.3. Биоразлагаемые полимеры  7.1.4. Проводящие и полупроводниковые полимеры  7.2. Нанохимия  7.2.1. Наночастицы и наноструктуры  7.2.2. Наноматериалы на основе углерода  7.2.3. Квантовые точки  7.3. Энергетическая и экологическая химия  7.3.1. Battery and Fuel Cell Chemistry  7.3.2. Зеленая химия и устойчивые материалы  7.3.3. Фотокатализ

Докторант → Аналитическая химия → Электроаналитические методы ↓


Кулонометрия


Кулонометрия — это электрохимический метод, используемый для определения количества вещества, преобразованного в ходе электрохимической реакции. Названный в честь Шарля-Огюстена Кулона, этот метод основывается на измерении потребленной или произведенной электроэнергии (заряда в кулонах). В этом обзоре кулонометрии мы разберем ее основные принципы, инструменты, приложения и преимущества.

Принципы кулонометрии

Основная идея кулонометрии основана на законах электролиза Фарадея, которые связывают количество вещества, преобразованного на электроде, с количеством электрического заряда, проходящего через раствор. Основное уравнение, определяющее эту зависимость, такое:

m = (Q x M) / (nx F)

Где:

  • m = масса преобразованного вещества (в граммах)
  • Q = общий электрический заряд (кулон)
  • M = молярная масса вещества (грамм на моль)
  • n = число электронов, обмениваемых на одну молекулу вещества
  • F = постоянная Фарадея (около 96485 Кл/моль)

Чтобы представить это нагляднее, давайте визуализируем этот процесс на простом электрохимическом элементе:

Анод Катод Электролит

На диаграмме выше электрический заряд течет от анода к катоду через электролитный раствор. Интегрируя ток в течение периода реакции, мы можем рассчитать общий заряд (Q).

Виды кулонометрии

Существуют два основных вида кулонометрии: потенциостатическая кулонометрия (также называемая кулонометрией с контролируемым потенциалом) и амперостатическая кулонометрия (также называемая кулонометрией с контролируемым током).

Потенциостатическая кулонометрия

В потенциостатической кулонометрии к электрохимической ячейке прикладывается постоянный потенциал. Основное преимущество этого метода в том, что селективность измерения можно контролировать, строго поддерживая потенциал только при условии, что происходит желаемая реакция.

Ток (I) = dQ/dt

Это уравнение тока (I) показывает, как заряд (Q) изменяется со временем (t). Интегрирование тока во времени дает общий заряд, использованный для преобразования анализатора.

Амперостатическая кулонометрия

В амперостатической кулонометрии прикладывается постоянный ток. Этот метод обычно быстрее, так как обеспечивает быструю скорость реакции. Общее время, необходимое для завершения реакции, используется для вычисления прошедшего заряда, а следовательно, и количества аналита.

Оборудование

Основная установка для кулонометрических измерений включает:

  • Источник питания: Для контроля потенциала или тока.
  • Электрохимическая ячейка: Состоит из рабочих, опорных и вспомогательных электродов.
  • Аналитические весы: Для взвешивания образцов до и после электролиза.
  • Система сбора данных: Для записи данных о токе и потенциале во времени.

Этапы кулонометрического анализа

Вот общий порядок действий для типичного кулонометрического анализа:

  1. Подготовьте электрохимическую ячейку, правильно расположив раствор аналита и электроды.
  2. Установите желаемый потенциал (для потенциостатического) или ток (для амперостатического).
  3. Начните электролиз и запишите данные о токе и времени.
  4. Рассчитайте общий прошедший заряд, используя численное интегрирование (например, трапециевидное правило).
  5. Используйте уравнение Фарадея, чтобы определить количество реагировавшего аналита.

Применения кулонометрии

Кулонометрия широко используется в различных областях аналитической химии благодаря своей точности и точности. Некоторые из общих применений включают:

  • Определение содержания воды: Кулонометрия по Карлу Фишеру специально измеряет содержание воды в образцах.
  • Металлургический анализ: Определение малых количеств металлов, таких как медь, никель и цинк в сплавах.
  • Фармацевтика: Определение концентраций активных фармацевтических ингредиентов.
  • Анализ окружающей среды: Измерение ионов загрязнителей в водоемах.

Преимущества и ограничения

Преимущества

  • Высокая точность: Прямое измерение заряда приводит к высокой точности и точности.
  • Низкий предел обнаружения: Способен обнаруживать очень низкие концентрации веществ.
  • Минимальная подготовка образца: Простая подготовка образца по сравнению с другими аналитическими методиками.

Ограничения

  • Времязатратно: Реакции могут занимать много времени, особенно в потенциостатическом режиме.
  • Стоимости оборудования: Начальная установка и обслуживание могут быть дорогими.
  • Селективность: Иногда селективность может быть проблемой, особенно в сложных смесях.

Заключение

Кулонометрия выделяется как важная аналитическая методика, обеспечивающая точное измерение веществ на основе основ электрохимии. Ее развитие привело к улучшениям, которые проложили путь для продвижения применения в экологической, фармацевтической и промышленной сферах. С усовершенствованием технологий кулонометрия остается краеугольной методикой в определении структуры и концентраций различных химических соединений.


Докторант → 4.2.3


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (4.2.2)
Кондуктометрия и потенциометрия
Следующий (4.3) →
Спектроскопические методы

Комментарии 



Кулонометрия

https://www.chemistryelite.com/phd/4.2.3?ceal=ru