Analiza instrumentală

curs I

Analiza instrumentala

Metode instrumentale:

-metode electrice (electrochimice)

-metode optice (spectrometrice)

-metode de separare (cromatografice)

Metode electrochimice

Metodele electrochimice se bazeaza unei proprietati electrice a unui sistem care se afla incorporat intr-o celula electrochimica.Celula electrochimica reprezinta un sistem format din 2 sau mai multi electrolizi care functioneaza ca traducatori.Cu ajutorul unor astfel de celule pot fi masurati urmatorii parametrii:

- potentialul electric aplicat celulei (E)

- intensitatea curentului ce strabate celula (i)

- cantitatea de electricitate care trece prin celula in unitate de timp (Q)

Spre deosebire de celelate metode intrumentale,metoda electrochimica reprezinta o serie de avantaje:

- limite de detectii coborate pe un domeniu larg de concentratii ( )

- necesita aparatura simpla si ieftina (sisteme de masurare a potentialului, intensitatii si electrolizilor intre care are loc o reactie electrochimica)

- necesita un consum redus de proba de ordinul microlitrilor.Pot fi analizate in care componentii se afla in concentratii foarte mici,dar si in concentratii mari.

- semnalul obtinut in celule electrochimice este de natura electrica, spre deosebire de celelalte metode instrumentale,unde semnalul analitic este convertit unui semnal electric cu ajutorul detectorului ( metode spectrometrice)

Metodele electrochimice isi gasesc urmatoarele aplicatii in domeniul medical,domeniul biologic si in domeniul alimentar pt controlul alimentatiei.Metodele electrochimice pot efectua masuratori ,,in vivo” cu ajutorul senzorilor electrochimici.

O reactie electrochimica este practic o reactie care se realizeaza cu ajutorul unui electrolid prin aplicarea E (potential) si este diferit de E masurat.

Parametrii care pot fi masurati cu ajutorul unei celule electrochimice sunt E (potentialometrie), i (ampermetrie) si cantitatea de energie consumata (culometrie – Q).

O reactie electrochimica care se desfasoara intr-o celula determina o diminuare a concentratiei speciilor chimice exitente in celula.In acest caz se ia in considerare si transportul de materie care are loc in celula.

Totalitatea reactiilor electrochimice si a fenomenelor de transport de materie dintr-o celula electrochimica s.n. proces de electrod.

O reactie electrochimica poate fi prezentat ca un proces de redox care are loc intre o specie de oxidant si o specie de reducator.Pentru a avea loc un astfel de proces sunt posibile 2 cai:

a)calea chimica

O astfel de reactie chimica are loc in solutii in sisteme omogene.

b)calea electrochimica In solutiile de analizat se introduce un electrod metalic,iar schimbul va fi intre electrolid si ionul solutiei.Electronii sunt cedati practic solutiei,atunci cand acesta este un oxidant si sunt preluati de catre un electrod cand solutia este reducatoare.Astfel de reactii au loc in sisteme eterogene.

Pentru reprezentarea schematica a celulei chimice se folosesc cum ar fi: , ; | ; | | ; [ ].

, - separa 2 componenti chimici care se afla in aceesi faza.

| - suprafata de separare dintre 2 faze care nu se dezvolta un E

| | - suprafata de separare dintre 2 faze care se dezvolta un E

[ ] – activitatile sau concentratiile molare ale speciilor electrochimice sunt reprezentate prin astfel

ex. electrodul de hidrogen

Pt| (g) , | | KCl , | Hg

(semicelula electrod de referinta

eletrodului de H) electrodului de H)

E =0,244 V ecs-electrod calomel saturat

Ag| AgCl , KCl | |

ecuatia lui Nernst

Fenomene de transport de materie

Intr-o celula electrochimica se pot deplasa ca urmare a 3 fenomene:

- migrare-reprezinta ansamblul deplasarilor de ioni in solutie ca urmare a trecerii curentului electric

- difuzia-in timpul procesului de electroliza se produce o variatie a concentratiei speciei electroactive in apropierea electrodului,ceea ce conduce la aparitia unui gradient de concetratie intre electrod si restul solutiei.Aparitia acestui gradient de concentratii determina practic o deplasare a electronilor din zonele mai concentrate din cele diluate.Acest fenomen se numeste difuzie.

- convectia- speciile chimice se pot deplasa in celula ca urmare a altor procese decat migrare si difuzie. Aceste procese sunt agitarea mecanica,variatia de temperatura si variatia densitatii.

Migrarea si convectia se desfasoara ca procese in concentratii mari de solutie,in timp ce difuzia are loc in imediata vecinatate a electrodului.