الکتروگراویمتری

صفحه 1:
موضوع:الکترو گراویمتری گردآورنده: استاد مربوطه: آزمایشگاه شیمی تجزیه ۲ 

صفحه 2:
«الکترولیزی(س را ۳۸) یا برقکافت. استفاده از جریان الکتریکی برای انجام واکتش‌هلیی است که به طور خود به خودی انجام نمی‌شوند. از الکترولیز برای تبدیل مواد مختلف به عناصر سازنده خود بهره می‌گیرند و از همین راه عناصر مختلفی نیز کشف شده‌اند. امروزه برقکافت در صنعت کاربردهای بسیاری دارد. در الکترولیز. از طریق الکترولیت. جریلنی الکتریکی به محلول فرستاهمی‌شود,تا,یون‌های مورد نیاز برای انجام یک واکنش را تحریک کند. همانطور که اشاره شد. این نوع از واکنش‌ها به طور خود به خودی انجام نمی‌شوند. به ولتاژ مورد نیاز برای انجام الکترولیز. «ولتاژ تجزیه» (سه() ۵ )) می گویند. 

صفحه 3:
الکترولیز چیست؟ پرقکافت عبور یک جریان برق مستقیم(4060) از طریق مده‌ای یونی است. این ماده می‌تولند مذاب يا حل شده در یک حلال باشد که در نهلیت موجب انجام واکنش‌های شیمیلیی در الکترودها و تجزیه مواد می‌شود. اجزای اصلی برای انجام ف رآیند الکترولیز عبارتند از: الکترولیت: ماده‌ای که معمولا به صورت پلیمری است که یون‌های آزاد داشته باشد. لین پلیمرهاء به کنک: یون‌های: آزاد: گذردهی جریان الکتریکی را در الکترولیت به عهده دارند. اگر یون‌ها تحرک نداشته باشند. الکترولیز انجام نمی‌شود. منبع تغنیه برق مستقیم: لین منبع تغنیه. انرئی مورد نیاز برای تولید یا شارژ یون‌ها را تامین می‌کند. لازم به ذکر است که جریانالکتریکی در خارج از الکترولیت. از طریق یک مدار خارجی انجام می‌شود. 

صفحه 4:
فرلیند الکتر ولیز فرآیند اصلی در برقکافت. تبادل اتم‌ها و یون‌ها بوسیله حذف یا اضافه کردن الکترون‌ها از طریق یک مدار خارجی است. حالت فیزیکی محصول نهایی در اين فرآیند به طور معمول با الکترولیت متفاوت است وبا استفاده از مراحل فیزیکی می‌توان آن را از الکترولیت جدا کرد. به طور مثال. الکترولیز «آب شور» ‎(Brice)‏ به منظور تولید هیدروئن و کلر انجام می‌شود که هر دو در فاز كاز هستند. در این شرایط, حباب‌های گاز در الکترولیت ایجاد و در نهایت جمع آوری می‌شوند: 2NaCl + 211:0 > 2NaOH + Hy + Clr نمونه‌ای از یک دستگاه الکترولیز موسوم به دستگاه هافمن 

صفحه 5:
فرلیند الکترولیز به کمک الکترودهلیی که در الکترولیت قرارداده شده‌لند. یک ولتاژالکتریکی اعمال می‌شود. هر الکترود. یون‌های با بار ناهمنام را به خود جذب می‌کند. یون‌های با بار متبت. به طرف کلتد و یون‌های با بار منفی, به طرف آند حرکت می‌کنند. در لین فرآیند. الکترون‌ها ممکن است آزاد یا جذب شوند. اتم‌های خنثی با گرفتن پا آزاد کردن الکترون باردار می‌شوند و در طول الکترولیت حرکت می‌کنند. تشکیل اتم‌های خنثی از یون‌ها را «تخلیه» (۳0/۵۸۳۵:()) می‌نامند. زمانی که یک یون به تعداد کافی الکترون بگیرد یا از دست بدهد تا خنثی شود. لتم جدیدی که ایجاد شده است از الکترولیت جدا خواهد شد. یون‌های مثبت فلزی مانند به شکل لایه‌ای بر روی کاتد رسوب می‌کنند. به لين فر آیند «آبکاری» (اسس6) می‌گویند. از واژه‌های «تصفیه الکتریکی»(۳۷۳۹)) و «الکترووینینگ»(0۳۸۸۳۹)) نیز در توصیف برخی فر آیندهای برقکافت صنعتی استفاده می‌شود. a i 

صفحه 6:
عوامل تاثیر گذار بر واکنش برقکافت لین امر به معنی اعمال ولتاژ بیش از حد انتظار است و در مواقعی استفاده می‌شود که به غلبه بر واکنش‌هلیی نیاز داریم که در خود الکترود صورت می‌گیرد. اين مورد بیشتر در گازها کاربرد دارد. نوع الکترود: یک الکترود ختثی, به عنوان محلی برای وقوع واکتش عمل می‌کند و خود در واکتش شرکت نمی‌کند اما یک الکترود فعال. بخشی از یک نيم واكنش خواهد بود. واکنش‌های همزمان در الكترود: الكر ذو نوع مختلف از نيم واكنشها همزمان اتفاق بيافتند. برخى از نيم واكنشها بليد از بين بروند نحا جفت نيم واكنش مناسب براى برقكافت مشخص شوند. ولتاز زيا : اكر واكنش دهنددها در حللت استاندارد خود قرار نداشته باشند. مقدار ولتاز در هر نيم سلول با مقدار استاندارد متفاوت خواهد بود. در اين حالت. محلول در بخش آند. ما بیشتر یا کمتر از استاندارد ۴ خواهد داشت که همین امر نیز علت وجود ولتاژ غیراستاندارد است. 

صفحه 7:
آثر عوامل شیمیایی در الکترولیز للف - اثر یون : کلاً در احیای فلزات و رسوب آنها , نقش مهم و اساسی را ایفامینماید..با کنترل , می توان یک یون مخصوص را در محلول نگه داشت ویا آنرا بر روی کلتد رسوب داد. فلزلتی مانند مس دو ظرفیتی و نقره که براحتی احیا می شوند. حتی در های بسیار اسیدی نیز از محلول در اثر الکترولیز جدا می شوند. اما فلزلتی که سخت احیا میگردند مانند نیکل و کادمیم احتیاج به محیط قلیلیی دارند تا رسوب کنند زیرا در محیط اسیدی بطور همزمان گاز هیدروژن بجای احیای فلز متصاعد میگردد. بنابرلین با کنترل دقیق , می توان بعضی از پونها را بطور کمی از هم جدا نمود. مثلاً مس را مى توان از نيكل . كادميم و روی جدا کرد البته در محیط اسیدی. 

صفحه 8:
اثر عوامل شیمیایی در الکترولیز ب) لثر معرفهای کمپلکس کننده : بعضی از پونها را وقتی بصورت کمپلکس در می آورند خیلی بهتر و مناسبتر احیا شده و رسوب مینمایند مثلاً وقتی سیالنید و پا آمونیاک را بعنوان عامل کمپلکس کننده برای بعضی از یونها بکار میبریم می بینیم که لین یونها بصورت سطح صاف فلزی که بسیار چسبنده نیز می باشد روی کلتد را می پوشانند. در بعضی مواقع از عوامل کمپلکس کننده برای عمل جدا کردن یونها استفاده می شود بعنوان مثال. مس درون فلز استیل را توسط الکترولیز می توان رسوب داد بدون اينکه یون آهن سه ظرفیتی ‎Lol‏ شود برای لین منظور از عوامل کمپلکس کننده مانتد یونهای فسفات ویا فلورلید استفاده می شود در نتیجه آهن سه ظرفیتی با لين آنیونها کمپلکس ایجاد میکند که بسیار پایدار میباشد و در محلول باقی میماند. 

صفحه 9:
پدیده قطبش خاصیتی از یک موج الکترومفناطیسی تشعشع یافته که جهت و اندازه نسبی بردار میدن الکتریکی متفیر با زمان را نشان می‌دهد را پلاریزاسیون یا همان قطبش می نامند. به عبارت دیگر اگر بردار میدان الکتریکی را در یک نقطه فضلیی ثلبت نگه داریم و در جهت انتشار موج به آن نگاه کنیم. منحنی به دست آمده از انتهای بردار نسبت به زمان. به صورت پلاریزاسیون تعریف می‌شود. طبق تعریف, میدان الکتریکی. پلاریزاسیون یا قطبش امواج الکترومفناطیسی را تعيين می‌کند. در «قطبش خطی» (اهجنها۳0) سسح‌را, میدان‌ها فقط در یک جهت نوسان می‌کنند. در «قطبش 13 ‎Pokartzatira)asy‏ -«ج۳() یا «بیضوی» (8۳879), میدان‌ها همزمان با حرکت موج با سرعتی ثلبت در یک صفحه می‌چرخند. لین چرخش می‌تولند دو جهت داشته باشد. اگر میدان‌ها نسبت به جهت حرکت موج. مانند قانون دست راست چرخش کنند. به آن «قطبش دایروی راست گرد»(0/:٩)‏ ‎Circukr Pokarization‏ لكدمراا) كويند. 

صفحه 10:
پدیده قطبش 8 ‎in‏ به صورت معکوس, اگر میدان‌ها نسبت به جهت حرکت موج در جهت دست چپ حرکت کنند. به آن «قطبش دایروی چپگرد»(2۷ ۱ متاها۳۰) مصلحطل() گنته می‌شود. لازم به ذکر است که پلاریزاسیون خطی در ۴۵ درجه را می‌توان به صورت جمع یک موج . مامت اس ۳ خطی پلاریزه به صورتی افقی و یک موج خطی پلاریزه به صورت عمودی با دامنه و فاز ‎x‏ ‏یکسان در خروجی آنتن دید. حال اگر بین لین دو مولفه پلاریزاسیون افقی و عمودی یک جابجلیی فاز داشته ‎Opel Dep‏ بیضوی»(1(/87۵4):/۳12) مي‌رسيم. هنگامی که جابجایی برابر با ‎*٩۰۴‏ است. «پلاریزاسیون ‎Pokartzatioa) UT 041 «59 p19‏ اله۳) به دست مى آيد. بنابرلين براى توليد بلاريزاسيون دایروی در عمل, لازم است موج پلاریزه شده به صورت خطی را به یک «صفحه ریع طول موج»(۳!۵۲) سری(-ه»() اعمال کنیم. به لين ترتيب. جابجايى فاز ‎٩۰*‏ لازم برای ایجاد پلاریزاسیون دایروی ایجاد می‌شود. در نتیجه جابجایی فاز در لين دو مولفه, یک بردار میدان الکتریکی چرخان به دست می‌آید. شکل زیر اين موج را نشان می‌دهد: ۳ 5 5 5 ۳ ‎AQ‏ ‎LEEOO‏ 

صفحه 11:
پلاریزاسیون خطی —— یک موج مسطح هارموتیک را در نظر بگیرید. میدان الکتریکی, مولفه‌های « و دارد و در جهت +عد منتشر می‌شود. لين مسئله در شکل زیر نشان داده شده است. بتابرلین می‌توان گفت که اگر بردار یک میدان الکتریکی در وه + اها فم رد یک نقطه از فضا در جهت یک خط مستقیم در هر لحظه از زمان جهت‌گیری کند. میدان «هارمونیک زمانی»(۳۳» فصع ناا”) در آن نقطه از فضا يلاريزاسيون خطى دارد. 5 اگر بردار میدان الکتریکی به یکی از دو صورت زیر باشد, گفته ‎Am‏ ‏می‌شود که قطبش خطی دارد: فقط یک مولفه داشته باشد. دو مولفه متعامد با پلاریزاسیون خطی داشته باشد. که هم‌فاز هستند یا اختلاف فاز آنها مضرب صحیحی از ۱۸۰۴ است. 

صفحه 12:
قطبش دایروی — یک موج. پلاریزاسیون خطی دارد اگر حرکت بردار میدان الکتریکی یک رد با مکان هندسی دایروی در فضا ایجاد کند. در لحظات مختلف زمان. شدت میدان الکتریکی لین موج دامنه یکسان دارد. جهت‌گیری فضایی لین موج با تغییر بردار میدان الکتریکی به گونه‌ای است که یک مکان هندسی دایروی ایجاد می‌کند. شرایط لازم و کافی برای وجود پلاریزاسیون دایروی به صورت زیر است: ۱.میدان باید دو مولفه متعامد با پلاریزاسیون خطی داشته باشد. ۲.دو مولفه باید دامنه یکسان داشته باشند. ۳.اختلاف فاز زمانی دو مولفه باید ضرایب فرد ا باشد. 

صفحه 13:
هد 5 یک موج تک‌فام پلاریزه شده به صورت خللص را در نظر بگیرید. اگر بردار میدان الکتریکی برای یک دوره تناوب از نوسان رسم شود. در حللت کلی یک بیضی حاصل می‌شود که مربط به پلاریزاسیون بیضوی است. شکل زیر. این مسئله را نشان می‌دهد. ‎Calle yal pli‏ قطيش را مئتوان نسبت به يارامترهاى هندسى. بيضى .و جهت كن تعريف. كرد. منظور از لام ‏جهت بيضى. جرخش ميدان در جهت عقربههاى ساعت يا در خلاف جهت عقربههاى ساعت است. «زاويه جهت گیری»(عب() ۳( با ‎IC sls‏ لكانشان داده مىشود. ‏زاویه جهت‌گیری به صورت زاویه بین محور اصلی بیضی و محور ‏ تعریف می‌شود. نسبت طول محور اصلی ‏ ۳ ‏بیضی به محور فرعی آن. «بیضیت»/۳878()) )یا «نسبت محوری»(۱080) ۵01:()) نام دارد. ‎LLY‏ ‏کلم ‎ ‎ 

صفحه 14:
خواص فیزیکی رسوبهای الکترولیتی - لثر متصاعد شدن گا: اگر در عمل الکترولیز فلز بطریقه الکترود گراویمتری كاز نیز احیا شده و متصاعد گردد. لین عمل باعث می شود که یک رسوب ناجور و متخلخل بی نظم روی کلتد رسوب نماید. یکی از گازهای معمولی که در کلتد بوجود می آید. گاز هیدروئن است و بایستی سعی گردد که در بوجود آمدن آن جلوگیری بعمل آید و این عمل یا بوسیله کنترل پتانسیل کاتد و یا بوسیله افزایش دیپلاریز و مانند نیترات انجام می گیرد. لثر دانستیه جریان: رسوبگذاری بطریقه الکترولیز مانند رسوبگذاری بطریقه شیمیایی است بدین معنی که هر چه دانستیه جریان زیادتر و در نتيجه سرعت رسوبگذاری بیشتر باشد. اندازه ذرات به اصطلاح بلورین رسوب کوچکتر خواهدبود. عیناًمانند رسوبگذاری شیمیایی که هر چه سرعت عمل رسوب کردن سریعتر باشد. ذرات رسوب کوچکتر می گردد. البته لين مقدار حدی دارد و نباییستی آنقدر جریان زیاد باشد که رسوب حاصله متخلخل و نا مطلوب گردد بلکه بایستی دانستیه جریان بین ۰/۱ ا ۱/۰ آمپر در سانتیمتر مربع باشد در غیر اینصورت و در دانستیه جریان بالا نیز پلاریزاسیون غلظت بوجود می آید. 

صفحه 15:
خواص فیزیکی رسوبهای الکترولیتی — لثر بهم زدن: عمل بهم زدن در الکترولیز بسیار ضروری است زیرا باعث می شود که عمل پلاریزاسیون غلظت کاهش یافته و در نتیجه شرلیط مناسبی برای الکترولیز بوجود آید. لثر درجه حرارت: درجه حرارت نیز نقش مهمی را در عمل الکترولیز بازی مینماید. درجه حرارت بالا باعث می شود که از عمل پلاریزاسیون غلظتی جلوگیری شود چون حرارت باعث حرکت سریع یونها شده و همچنین ویکوزیته حلال را کم می نماید. در ضمن اثر اور ولتاژ را نیز کاهش میدهد. اما بالا بودن درجه حرارت یک محدودیت دارد و آن اینکه سبب ایجاد تصاعد گاز میگردد بتابرلین بهترین درجه حرارت الکترولیز بایستی قبلاً بوسیله طبیعت آزمایش تعیین شده باشد. 

صفحه 16:
ویژگی الکترودهای مورد استفاده در الکترو گراویمتری ١.الكترودها‏ نبايد در اثر جريان و يا مواد تشكيل دهنده محلول . حل شود. ۲.رسوب آزاد شده باید به خوبی بر سطح الکترود بچسبد. ۳.در مجاورت هوا نباید ترکیب آن عوض شود. تا تعیین وزن رسوب ممکن گردد. بهترین الکترود با لین خصوصیات الکترود پلاتین است ولی به دلیل قیمت بالا سعی شده است از الکترودهای دیگر ‎GT gle‏ استفاده شود. برای الکترود کلتد گاهی از مس هم استفاده می‌کنند. اما به دلیل اکسیده شدن مس در مجاورت هوا . دقت آزملیش پایین می‌آید. اما آند حتما بلید پلاتین باشد زیرا آندهای فلزی دیگر در جریان الکترولیز حل می‌شوند. الکترودی که برای آند استفاده می‌شود. باید دارای وزن کم و سطح زیاد باشد و از اختلاط ‎aly‏ جلوگیری نکند.الکترودهای پلاتینی توری برای اين کار مناسبتر هستند. 

صفحه 17:
جداسازی الکترولیتی فلزات وقتی محلول بیش از یک کاتیون دارد امکان تداخل دو کاتیون در جداسازی وجود دارد. در اینصورت رسوب همگن نبوده و تعیین مقدار با خطا همراه خواهد بود. برای رفع لین مشکل لازم است. شرلیط طوری تنظیم شود که هر فلز جدا از دیگری بر کلند بنشیند. اگر پتانسیل تجزیه فلزات با یکدیگر تفاوت زیادی داشته باشد (۰.۲:ا ۰.۴ یا بیشتر). در اینصورت امکان رسوبگذاری با فاصله معین در کلتد وجود دارد. برای جداسازی کاملتر می‌توان یونهای فلزی را به صورت کمپلکس در آورد. آثر ۷" بر جداسازی الکتروگراویمتری محلولهاى آبى مورد الكتروليز داراى يون هستند و لين یون در جریان عمل می‌تواند یونهای خود را از دست بدهد و در نتیجه بر روی رسوب تاثیر کرده و باعث کاهش راندمان الکترولیز شود. بنابرلين بليد بدانيم كه هیدرون در چه مرحله‌ای از رسوب کردن فلز آزاد می‌شود. برای لین منظور دانستن پتانسیل تجزیه رسوب لازم است. با توجه به منحنیهای پلاریزاسیون رسوب دادن فلز در محیط می‌توان محیط مناسب را برای رسوب دادن فلز انتخاب کرد. مثلا روی را در محیط اسیدی ضعیف یا در محیط استات بافر رسوب می‌دهند. 

صفحه 18:
فلزاتی که می‌توان با الکترو گراویمتری مقدار آن را تعیین کرد لین فلزات به پنج دسته تقسیم می‌شوند. فلزات یک دسته ربا توجه به اختلاف پتانسیل تجزیه می‌توان بسادگی جدا کرد اما برای جدا کردن فلزات یک دسته از دسته دیگر باید آنها را به صورت کمپلکس در آورد. Cd ¥ Mg,Ag .\ 002۲ ۵ Sb, Bi,Cu y Sn, Pb ¥ مزایا و معایب روش الکتروگراویمتری استفاده از دستگاههای خاص و روش‌های ویژه باعث سرعت بالای اين روش شده است. به همین سبب کاربرد عملی بالایی پیدا کرده است. مخصوصا در جستجوی فلزات غیر آهن و همچنین یافتن مقدار فلزات موجود در یک آلیاژ بطور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. اشکال عمده این روش قیمت زیاد الکترودهای پلاتین می‌باشد. همچنین توزین . شستشو و تعیین مقدار فلزلتی که نمی‌توانند رسوب متراکمی روی ‎Vay‏ تفیل ذفند با اشکال مواجه می‌شود. منکن است. نها باق بان غود را از ذست. بدهتد.ياجه عوض يون مورد ستجشن ‎٠‏ يوق ديكرى بار خود را تخلیه کند.