Лекция Электрохимическая термодинамика и кинетика
жүктеу/скачать 52.79 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Лекция 2. Потенциометрия
- Лекции 3-5. Кулонометрия и вольтамперометрия
- Лекция 6. Массоперенос в аналитической химии
- Лекция 7. Электрохимические свойства границ раздела несмешивающихся жидкостей
- Лекция 8. Электрокатализ и биоэлектрокатализ
- Лекция 9. Методы, основанные на электрохимическом импедансе
Электрохимические методы(план спецкурса) Лекция 1. Электрохимическая термодинамика и кинетикаОпределение электрохимии. Проводники первого и второго рода, электрохимическая ячейка. Первый закон термодинамики. Поляризация. Гальванические и электролитические ячейки. Фарадеевские и нефарадеевские процессы. Идеально поляризуемые и неполяризуемые электроды. Термодинамика электродной реакции. Восстановительные потенциалы. Уравнение Нернста. Формальные потенциалы. Электрохимический потенциал; его абсолютное значение с позиций физики твердого тела. Диффузионный потенциал. Теории строения двойного электрического слоя; их эволюция. Координата реакции. Уравнение Бренстеда. Ток как функция потенциала. Уравнение разряда для обратимой реакции. Ток обмена. Предельные случаи; уравнение Тафеля. Лекция 2. ПотенциометрияПотенциометрия, суть метода, гальваническая ячейка, мембранный потенциал, диффузионный потенциал. Электрод сравнения, индикаторный электрод, условия измерения. Аналитический сигнал как функция активности. Электрохимический потенциал, связь с химическим потенциалом, уравнение Нернста и Никольского-Эйзенмана. Теории потенциометрического отклика, примеры применимости отдельных моделей. Классификация индикаторных электродов. Мембранные электроды, компоненты мембран, их функции. Примеры ионофоров, общие структурные особенности для рецепторов на катионы и анионы. Характеристики ИСЭ. Причины появления предела обнаружения. Управление ионными потоками и способы снижения предела обнаружения до субнаномолярных концентраций. Способы оценки селективности мембранных ИСЭ. Необходимость выполнения Нернстовской зависимости для потенциалопределяющего и мешающих ионов. Протокол Баккера. ИСЭ с внутренним заполнением и твердым контактом, обеспечение перехода от ионной проводимости к электронной, типы материалов. Причины нестабильности работы твердоконтактных датчиков и способы улучшения эксплуатационных характеристик. Гальваностатическая поляризация ИСЭ. Возможности метода. Примеры использования ИСЭ для нужд экологического мониторинга и клинической диагностики. Преимущества потенциометрии. Ведущие научные школы. Лекции 3-5. Кулонометрия и вольтамперометрияКулонометрические методы анализа, классификация методов. Законы Фарадея. Теоретические основы потенциостатической и гальваностатической кулонометрии. Прямая кулонометрия и кулонометрическое титрование. Выбор условий проведения анализа. Способы измерения количества электричества. Эффективность тока (выход по току) и ее определение. Определение электроактивных и электронеативных компонентов. Способы генерирования кулонометрических титрантов, индикация момента окончания процесса. Аппаратура для кулонометрических измерений. Новые варианты кулонометрии. Области практического использования. Вольтамперометрические методы анализа, классификация методов, основные типы рабочих электродов, области практического применения методов вольтамперометрии. Постояннотоковая вольтамперометрия (полярография) с малой скоростью линейной развертки напряжения. Кривые поляризации. Фарадеевские и нефарадеевские токи. Аналитический сигнал и помехи. Обратимые и необратимые электродные процессы. Уравнение Ильковича, уравнение полярографической волны. Влияние комплексообразования и рН на Е1/2. Диффузионные, кинетические (каталитические) и адсорбционные процессы. Максимумы на вольтамперных кривых и их практическое использование. Амперометрия и амперометрическое титрование с одним и двумя поляризованными электродами. Принципы амперометрического детектирования в потоке. Электрохимические детекторы и их достоинства. Постояннотоковая вольтамперометрия с линейной и треугольной (циклическая вольтамперометрия) развертками напряжения и большой скоростью развертки. Критерии обратимости электродных процессов в методах вольтамперометрии с линейной разверткой напряжения и циклической вольтамперометрии. Возможности и ограничения методов. Импульсные методы. Нормальная и дифференциальная импульсная вольтамперометрия. Аналитический сигнал и помехи. Обратимые и необратимые электродные процессы. Факторы, влияющие на величину тока пика в дифференциальной импульсной вольтамперометрии. Возможности и ограничения методов. Переменнотоковая вольтамперометрия: синусоидальная и квадратно-волновая. Аналитический сигнал и помехи. Обратимые и необратимые электродные процессы. Возможности и ограничения методов. Инверсионная вольтамперометрия. Основные стадии инверсионного цикла. Формирование электрохимических концентратов и способы их растворения. Методы анодной, катодной и адсорбционной инверсионной вольтамперометрии. Возможности и ограничения методов. Лекция 6. Массоперенос в аналитической химииОбщие уравнения массопереноса. Диффузионные законы Фика. Профиль концентрации у поверхности электрода и диффузионный слой Нернста. Полуэмпирическое решение нестационарной электродной реакции. Уравнение Котрелла. Миниатюризация. Поправка Лингана к уравнению Котрелла (учет краевых эффектов). Уравнения для стационарного тока микроэлектродов. Преимущества микроэлектродов по сравнению с обычными электродами (сигнал:шум и скорость). Системы микроэлектродов. Вращающийся дисковый электрод: Уравнение Левича для предельного диффузионного тока и толщина диффузионного слоя. Уравнение Коутецкого-Левича, его применения в электрохимической кинетике. Виды проточных детекторов. Конструкция тонкослойного детектора. Уравнение для предельного диффузионного тока. Особенности строения диффузионного слоя в тонкослойных детекторах. Виды детекторов типа wall-jet (отражающая стенка). Уравнения предельного диффузионного тока для электродов wall-jet и wall-tube. Особенности строения диффузионного слоя. Гидродинамика реальных wall-jet электродов. Определение кинетических параметров на wall-jet электродах. Проточно-инжекционный анализ. Лекция 7. Электрохимические свойства границ раздела несмешивающихся жидкостейПроводники и диэлектрики. Проводники первого и второго рода. Типы полупроводников. Ионные и смешанные проводники (проводящие полимеры). Граница раздела металл|раствор. Граница раздела полупроводник|раствор. Электрохимические свойства границы раздела несмешивающихся жидкостей. Граница раздела несмешивающихся жидкостей как модель биомембран. Лекция 8. Электрокатализ и биоэлектрокатализСвязь аналитических и электрохимических параметров. Понятие редокс электрокатализа. Биоэлектрокатализ и области его применения. Биоэлектрокатализ ферментами. Пути включения ферментов в биоэлектрокатализ. Глюкозные биосенсоры II поколения и глюкозные тесты. Ферментные электроды II поколения с иммобилизованным медиатором. Примеры коммерческого использования. Прямой биоэлектрокатализ. Открытие электрохимии белков. Открытие прямого биоэлектрокатализа. Примеры ферментных электродов на основе прямого биоэлектрокатализа. Пути повышения эффективности биоэлектрокатализа ферментами. Понятие о предельных эффективностях биоэлектрокатализа. Прямой биоэлектрокатализ целыми клетками микроорганизмов. Строение биологической дыхательной мембраны. Структура мембран бактерий (дыхательная мембрана и клеточная стенка). Примеры включения целых клеток микроорганизмов в прямой биоэлектрокатализ. Преимущества и недостатки биоэлектрокатализа ферментами и целыми клетками с точки зрения практического использования. Лекция 9. Методы, основанные на электрохимическом импедансеМетоды, основанные на электрохимическом импедансе. Импедансная спектроскопия. Фазовая диаграмма. Сопротивление и емкость как сопротивления переменному току. Формулы Эйлера. Комплексная амплитуда. Вид емкостного сопротивления с комплесной амплитудой. Импеданс и адмиттанс. Импеданс стадии разряда-ионизации (Фарадеевский). Эквивалентная схема Рейндлса. Реальный вид спектра, полуэмпирический элемент постоянной фазы. Последовательные емкость и сопротивление в разных координатах. Диффузионный импеданс. Импеданс Варбурга. Эквивалентная схема и спектр электродной реакции с учетом диффузии. Импеданс диффузии в ограниченном объеме: два наиболее распространенных случая. АС вольтамперометрия. АС вольтамперометрия высших гармоник. жүктеу/скачать 52.79 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|