Imię i nazwisko	Data doświadczenia
Temat : Chronowoltamperometria cykliczna
Prowadzący :
Uwagi :

1. Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawami chronowoltamperometrii cyklicznej (CVA) oraz zasadami określania mechanizmu procesu elektrodowego na podstawie analizy krzywych woltamperometrycznych.

2. Aparatura pomiarowa :

E_WORK - elektroda wskaźnikowa

E_AUX - elektroda przeciwna

E_REF - elektroda odniesienia

3. Opracowanie wyników pomiaru :

Obliczam stężenie p-chinonu

m = 0,0049g

C = $\frac{m}{M\ \text{\ \ }V}$

C = 0,0049g/(108,1g/mol *0,05ml)=0,906 mmol/ml

Tabela 1.

Analiza krzywych CAV redukcji p-chinonu o stężeniu 0,0906mM rejestrowanych w roztworze buforowym nr 2 (pH = 3,04)

bufor2
V
20
50
100
200
250
500

Na podstawie wyników z Tabeli 1 rysuje wykres zależności I_pc(pa) = f(ν^1/2)

Równanie Randelsa – Sevcika :

I_p = kn^3/2 AD^1/2 ν^1/2 c

gdzie:

I_p – natężenie prądu piku

n – liczba elektronów biorących udział w reakcji elektrodowej

A – powierzchnia elektrody [cm²]

D – współczynnik dyfuzji [cm²/s]

ν – szybkość zmiany potencjału [v/s]

c – stężenie depolaryzatora [mmol/cm³]

k – stała Randlesa-Sevcika (k = 0,452 F^3/2 /R^1/2 T^1/2)

F – stała Faradaya

R – stała gazowa

T – temperatura pomiaru (K)

W warunkach doświadczalnych wartości n, D, A, C są stałe.

Z wykresu zależności I_pc(pa) = f(ν ^1/2) wynika, że wielkość prądu piku rośnie wprost proporcjonalnie do ν ^1/2. Wniosek ten jest zgodny z równaniem Randlesa-Sevcika.

Na podstawie kryterium odwracalności E_pc – E_pc/2 określamy charakter procesu elektrodowego

α – współczynnik przejścia

V	|Epc-Epc/2|	n*α	α
20	20	2,40	1,20
50	50	0,96	0,48
100	100	0,48	0,24
200	200	0,24	0,12
250	250	0,19	0,10
500	500	0,10	0,05

Jest to reakcja silnie nieodwracalna. Na podstawie kryterium oznaczalności stwierdzamy, że proces ma charakter nieodwracalny, ponieważ wartość współczynnika przejścia w przypadku 2 elektronów biorących udział w reakcji nie zawiera się w przedziale 0,3-0,7.

nr.roztworu	pH	V[mV/s]	Epc[mV]	S[mV/pH]	m
1	1,86	20	163	-60,30447	2
		50	148
		100	133
		200	120
2	3,04	20	13,2	-61,17969	2
		50	-3,3
		100	-18,3
		200	-34
3	4,84	20	-58,9	-60,8737	2
		50	-76,9
		100	-91,9
		200	-106
4	5,74	20	-84	-61,37802	2
		50	-102,4
		100	-115,9
		200	-132

Z wykresu zależności potencjału piku katodowego od pH roztworu buforowego możemy wywnioskować, że niezależnie od szybkości zmiany potencjału (10 mV/s, 20 mV/s, 50 mV/s, oraz 100 mV/s) obserwujemy spadek wartości potencjału piku katodowego wraz ze wzrostem pH buforu. Zależność tą można wyjaśnić na podstawie reakcji redox p-chinonu do hydrochinonu.

Równanie reakcji elektrodowej redukcji p-chinonu:

p-chinon p-chydrochinon

W reakcji tej biorą udział jony H+, więc można się spodziewać, że duża ich liczba w roztworze ma znaczący wpływ na przebieg reakcji.