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库仑计在电化学中的应用

时间:2017-12-28      阅读:1286

一、库仑计的简介

       YK系列库仑计又称安培秒计,是北京宇科泰吉公司的主要产品,它采用先进的微处理器进行智能控制,对输入的信号经过CPU运算处理后,由高亮度的LED进行清晰直观显示。测量值既可本地直接显示,又可通过RS485串行接口与微机相连,组成测控系统。仪表还带有可任意设定报警值的无源报警触点输出,部分仪表还带有模拟信号输出接口,方便与远传相连。本产品被广泛应用于电镀、电化学、生物制药、直流电动工具等工业应用场合。
                                                                                                    

二、库仑计在电化学中的应用实例

(一)、装置和基本原理:

 

在控制电位电解装置的电路中串入一个能测量电量的库仑计,即构成控制电位库仑分析法的装置。电解时,用恒电位装置控制阴极电位,以100%的电流效率进行电解,当电流趋于零时,电解即完成。由库仑计测得电量,根据Faraday定律求出被测物质的含量。

(二)、电量的测量

进行库仑分析时,必须要能准确的测量电量的数值。电量测量的度是决定分析结果准确度的主要因素。

测量电量通常用库仑计,它是库仑分析装置的主要部件之一。常用的库仑计有:滴定库仑计、重量库仑计(银库仑计)、气体库仑计、电子积分库仑计等。下面介绍几种常用的库仑计。

  1.气体库仑计(氢氧气体库仑计)

构造如图6-5所示。左边是一个点接管,上面带有活塞,内装0.5mol/LK2SO4溶液,管中焊两片铂电极;右边是一支刻度管,电解管与刻度管用橡皮管联接。管外为恒温水浴套。              

使用时,将它与电解串联。当有电流流过时:

铂阴极上析出氢气: 2H2O====O2+4H++4e-

铂阳极上析出氧气: 4H2O+4e-====OH-+2H2

电解所产生的O2H2会使刻度管的液面上升,电解前后液面差就可读出氢氧气体的总体积。根据Farady电解定律,96487c的电量,在标准状况下,可产生11200mlH25600ml O2,共16800ml O2H2混合气体。即每库仑电量析出16799/96487 =01742ml O2H2混合气体。设产生混合气体的体积为V,则:

Q=V/(16799/96487)= V/0.1742

优点:氢氧库仑计的准确度可达±0.1%,操作简单,是Z常用的一种库仑计。其缺点是:当I/S<0.0/cm2,产生较大的误差。原因是阳极上同时产生少量的H2O2,来不及分解或进一步在阳极上氧化产生O2,就跑到溶液中并在阴极还原,使O2H2混合气体的体积减少(阳极电位较高时,有利于H2O2的氧化)。

如果用0.1mol/L硫酸肼代替K2SO4,阴极产物仍是氢气,而阳极产物为氮气:

N5H+5===N2+5H++4e-

这种库仑计称为氢氮库仑计。电量计算公式同氢氧库仑计。

2.电子积分库仑计

以电流对时间积分可直接得到电量:

目前商品的库仑仪都采用i-t电子积分仪来直接得到Q

(三)、控制电位库仑分析的过程

1.预电解,消除电活性杂质。通N2数分钟除氧。在加入试样前,先在比测定时约负0.30.4V的阴极电位下进行预电解,直到电流降低至一个很小的数值(即达到背景电流),不接通库仑计。

2.将一定体积的试样溶液加入到电解池中,接通库仑计电解。当电解电流降低到背景电流时,停止。由库仑计记录的电量计算待测物质的含量。

四、控制电位库仑分析的特点及应用

特点:.不需要使用基准物质,准确度高。因为它是根据电量的测量来计算分析结果的,而电量的测量可以达到很高的精度,所以准确度高。

.灵敏度高。能测定μg级的物质,如果校正空白值,并使用高精度的仪器,甚至可测定0.01μg级的物质。

由于控制电位库仑分析法具有准确、灵敏、选择性高等优点,因此,特别适用于混合物的测定,因而得到了广泛的应用。可用于五十多种元素及其化合物的测定。其中包括氢、氧、卤素等非金属,、钠、钙、镁、铜、银、金、铂族等金属以及稀土元素等。

在有机和生化物质的合成和分析方面的应用也很广泛,涉及的有机化合物达五十多种。例如,三(lu)乙酸的测定,血清中尿酸的测定,以及在多肽合成和加氢二聚作用等的应用。

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