Elektrochemické metody

Sylabus

1. Úvod. Základní principy elektroanalytických metod a jejich klasifikace.

2. Teoretické základy: základní pojmy, elektrochemické vlastnosti roztoků, mechanismus a rychlost elektrochemických dějů (reakce přenosu náboje, transport v roztocích, interakce spřažené s elektrodovými reakcemi jako jsou homogenní či heterogenní chemické reakce či adsorpce výchozích látek či reakčních produktů na elektrodě).

3. Rovnovážná potenciometrie: galvanický článek, typy elektrod, iontově selektivní elektrody, měření pH skleněnou elektrodou, potenciometrické sensory plynů. Nepřímá potenciometrie - potenciometrické titrace.

4. Polarografie - klasická polarografie, typy polarografických proudů, diagnostická kriteria, typy používaných rtuťových elektrod, analytické využití.

5. Moderní polarografické a voltametrické metody - tast polarografie, normální pulsní polarografie, diferenční pulsní polarografie, anodická rozpouštěcí voltametrie, adsorpční rozpouštěcí voltametrie.

6. Nestacionární metody - voltametrie s lineárně rostoucím napětím, cyklická voltametrie.

7. Voltametrie na tuhých elektrodách - vlastnosti elektrod z tuhých materiálů, polarizační křivky, eliminace vlivu historie, rotující disková elektroda, disková elektroda s prstencem. Mikroelektrody a soubory mikroelektrod.

8. Konduktometrie a vysokofrekvenční měření - kontaktní konduktometrie, dvou a víceelektrodové detekční cely, bezkontaktní konduktometrie, vysokofrekvenční měření vodivosti a dk-metrie.

9. Elektrochemické metody v průtokových systémech.

10. Metody založené na vyčerpávající elektrolýze - potenciostatická coulometrie, galvanostatická coulometrie, coulometrické titrace, coulometrie v průtokovém uspořádání, coulometrie v tenkovrstevných celách.

11. Titrace s polarizovatelnými elektrodami - amperometrické titrace, biamperometrické titrace, bipotenciometrické titrace, potenciometrické titrace s jednou polarizovanou elektrodou.

Anotace

Principy a klasifikace elektroanalytických metod. Teoretický základ a systematický a kritický popis nejdůležitějších metod: rovnovážné metody (potenciometrie), stacionární metody (polarografie, voltametrie, coulometrie), nestacionární voltametrické metody, metody založené na vlastnostech roztoku (konduktometrie, impedanční měření). Průtoková měření a spojité monitorování, kombinace elektrochemických měření s vysokoúčinnými separačními metodami a s ostatními fyzikálně-chemickými metodami (spektroskopie). Příklady typických aplikací. Výstupy z učení: Po absolvování předmětu student/ka:

1. Popíše termín elektroanalytická chemie, popíše strukturu mezifází elektroda/elektrolyt, vysvětlí elektrodový potenciál, popíše elektrochemický článek a vysvětlí průchod elektrického proudu článkem, popíše vliv transportu na elektrodový proces, popíše význam redoxního potenciálu.

2. Vysvětlí techniku rovnovážné potenciometrie, popíše hlavní typy elektrod používaných v potenciometrii, vysvětlí princip iontově selektivních elektrod a popíše jejich použití, vysvětlí koeficient selektivity, vysvětlí princip měření pH pomocí skleněné elektrody, vysvětlí základní principy potenciometrických biosenzorů, objasní použití nepřímé potenciometrie.

3. Vysvětlí techniku konduktometrie, vysvětlí termín vodivost, popíše princip měření vodivosti, popíše instrumentaci využívanou v konduktometrii, objasní použití nepřímé konduktometrie, vysvětlí techniku dielektrimetrie a její použití.

4. Vysvětlí techniku polarografie a popíše hlavní body jejího objevu a rozvoje, popíše polarograf a rtuťovou kapající elektrodu, vysvětlí druhy elektrických proudů v polarografii, popíše statickou rtuťovou kapkovou elektrodu a varianty moderních polarografických technik.

5. Vysvětlí techniku voltametrie, popíše používané elektrodové materiály, porovná možnosti obnovy elektrodového povrchu, popíše rotující diskovou a prstencovou elektrodu a vysvětlí teoretický popis transportu látky k elektrodě, popíše různé druhy mikroelektrod a vysvětlí teoretický popis transportu látky k mikroelektrodě.

6. Vysvětlí techniku ampérometrie, popíše pracovní parametry ampérometrických detektorů, vysvětlí teoretický popis transportu látky k elektrodě, popíše různé druhy ampérometrických senzorů a detektorů, vysvětlí základní principy ampérometrických biosenzorů.

7. Vysvětlí techniky elektrogravimetrie a coulometrie, porovná jejich společné a odlišné rysy, popíše geometrické uspořádání článku, porovná provedení technik za konstantního potenciálu a konstantního proudu, popíše různé typy coulometrických analyzátorů.

8. Vysvětlí princip titrací s polarizovatelnými elektrodami, vysvětlí techniky ampérometrické titrace a biampérometrické titrace, popíše stanovení vody podle Karla Fischera, vysvětlí techniky potenciometrická a bipotenciometrické titrace.

9. Vysvětlí nestacionární voltametrické techniky, popíše princip chronoampérometrie, lineární a cyklické voltametrie, pulzních voltametrických technik a elektrochemické rozpouštěcí analýzy.