دانلود مقاله الکتروشیمی

Word 2 MB 12119 82
مشخص نشده مشخص نشده شیمی - زیست شناسی
قیمت قدیم:۳۰,۰۰۰ تومان
قیمت: ۲۴,۸۰۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • 1 : مقدمه

    الکتروشیمی ،  شاخه ای از علم شیمی است و به مطالعه پدیده هایی می پردازد ، که در نتیجه تماس یک هدایت کننده الکترونی و یک هدایت کننده الکترولیتی رخ می دهد . مهمترین مباحث الکتروشیمی به فرآیندهای انجام یافته روی الکترود ها هنگام تولید جریان الکتریسیته در پیل الکتروشیمیایی و یا عبور آن از محلول و انجام پدیده تجزیه الکتریکی معروف به الکترولیز می باشد .

    بسیاری از مفاهیمی که امروزه به عنوان اصول شیمی در جهان پذیرفته شده اند ، از الکتروشیمی نشأت گرفته اند و توسعه ای که در بسیاری از زمینه ها نظیر جلوگیری از خوردگی ، تولید نیرو ، بیوشیمی ، زیست شناسی سلولی ، در آینده به دست خواهد آمد ، همه بستگی زیادی به استفاده از اصول الکتروشیمی دارند . شیمی دانها اندازه گیری های الکتروشیمیایی را بر روی سیستمهای شیمیایی به دلایل مختلفی انجام می دهند ، آنها ممکن است داده های ترمودینامیکی یک واکنش را بدست بیاورند ، یا ممکن است که بخواهند یک حد واسط ناپایدار مانند یک یون رادیکال را بوجود آورند ، یا سرعت از بین رفتن آن و خواص اسپکتروسکوپی آن را مطالعه کنند و یا ممکن است یک محلول برای اندازه گیری مقادیر کم یونهای فلزی و یا ترکیبات آلی موجود در آن را مورد بررسی قرار دهند . [1]

     

     

     

     

     

     

    1-2 : کاربرد الکتروشیمی در شیمی آلی

         با اجرای الکتروسنتزها ، می توان محصولات آلی متعددی را بدست آورد . در واقع دامنه کاربرد الکتروشیمی ، در سنتز مواد آلی بسیار وسیع است . بطور کلی ، کلیه اجسا می که قادر به دریافت الکترون ویا از دست دادن الکترون باشند، باید آمادگی مشارکت در یک عمل الکترولیز را داشته باشند . به عبارت دیگر ، تمام واکنشهای اکسیداسیون احیاء مواد آلی به روش شیمیایی باید به طریق الکتروشیمی نیز امکان پذیر باشند . الکتروشیمی آلی سابقه ای بسیار قدیمی دارد . در سال 1834 ، فاراده تشکیل اتان از اکسیداسیون یون استات در محیط آبی را گزارش کرد [3]

     

    2CH 3COO – 2e                         2CO2 + C2 H 6                                                                                                                                                               

    در سال 1843 الکترولیز معروف کلب ¹ انجام گرفت که واکنش اکسیداسیون کربوکسیلیک اسیدها در حلال دی متیل فرمامید با آندی از جنس پلاتین بود . [4]

     

     2RCOO – 2e        2CO2 + R-R                                                                                                                                                                                                                                                                

     

    در این واکنش نمک کربوکسیلیک اکسید می شود و یک هیدروکربن تولید می گردد. یک ترکیب آلی در اثر اکسیداسیون ، نهایتاٌ به دی اکسید کربن و آب تبدیل میشود ، حال آنکه این دو محصول واقعا آن چیزی نمی باشند که ما می خواهیم از یک واکنش الکتروشیمیایی به دست آوریم . وقتی به واکنش کلب نگاه می کنیم ، می بینیم که حلال ، درجه حرارت و غلظت واکنشگرها می تواند بر نتیجه سنتز تأثیر بگذارد .

    در ابتدای قرن 20 ، تغییر ماهیت بسیاری از مواد آلی ، به طریق الکتروشیمی بررسی گردید . در سال 1940 میلادی در یک بررسی انجام شده توسط فیچتر ² [5] اطلاعات مهمی در ارتباط با سنتزهای الکتروشیمیایی ارائه شده است و در سال 1952 میلادی اکسیداسیون آندی فوران بعنوان یک واکنش کلیدی انجام شد و به تبع آن یک سری واکنشهای سنتزی دیگر نیز صورت گرفت [6]

    این واکنشها از اولین موارد واکنشهای الکتروشیمیایی بر روی ترکیبات آلی بوده و تحت عنوان سنتزهای الکتروارگانیک شناخته می شوند .

    با این وجود ، الکتروشیمی به عنوان یک روش متداول در سنتز ترکیبات آلی بکار گرفته نشد. می توان عدم توجه به توسعه سنتزهای الکتروارگانیک را به علل زیر نسبت داد :

    1-دلایل تکنیکی : تحقیقات با امکانات ناقص صورت می پذیرفت . بدین معنی که الکترودها را در یک محلول الکترولیت شامل مواد آلی غوطه ور می ساختند و الکترودها را به یک باتری متصل می ساختند و در نتیجه ، در اکثر موارد ، مخلوطی از چند جسم ، با راندمان کم حاصل می گشت.

    2- دلایل نظری : توجیه چگونگی سرعت واکنشهای انجام یافته ، در الکترودها از ابتدای سال 1930 معمول گردید و مطالعه سیستماتیک ، مخصوصاٌ تحقیق در خصوص مکانیسم واکنشهای آلی از سال 1950 توسعه یافت .

     

     

                                                                                              1- kolb                                                                                                                                                                         2- fitchter          

    3- فقدان تجهیزات : ضرورت تحمیل یک پتانسیل معین به منظور اجرای یک واکنش خاص  در       سال 1900 اعلام گردید ، ولی به علت فقدان تجهیزات ، به ناچار مطالعات تجربی فقط به صورت مقایسه ای انجام می گرفت و از سال 1950 به بعد سنتزهای الکتروارگانیک با توسعه وسایل الکترونی  و ظهور پتانسیواستات ها که امکان می دهند الکترولیز را در هر پتانسیل دلخواهی به صورت ثابت اجراء ساخت ، پیشرفت چشمگیر و پر دامنه ای را آغاز نمود .

    در سال 1970 مفاهیم و روشهای جدید دیگری در زمینه سنتزهای الکتروارگانیک بوجود آمد. این مفاهیم شامل تبدیل دو قطبی ارائه شده توسط سیبج ¹ و کوری ² است که از اهمیت اساسی برخوردار بوده و به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است . از سال 1980 با روشن شدن کارایی روشهای الکتروشیمیایی در سنتز ترکیبات آلی ، بسیاری از روشهای شیمیایی با روشهای مستقیم یا غیر مستقیم الکتروشیمیایی جایگزین شدند که در روشهای غیر مستقیم از حا ملین الکترون استفاده می شود

    پیشرفت تکنولوژی الکترولیز نیز در این سالها انجام شد . این پیشرفت ها شامل بوجود آمدن انواع مختلف سل ها و روشهای اجرایی گوناگون است ، که سنتز الکتروشیمیایی ترکیبات آلی پیچیده را ممکن می سازد . برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با سنتزهای الکتروارگانیک منابع نسبتاٌ زیادی وجود دارد . [ 7- 15]

     

     

     

                                                               

                                                                                                                   1- seebach    

    2- corry                                                                                                                                     

    1-3 : مقایسه واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی

       تفاوت بین واکنشهای شیمیایی و الکتروشیمیایی در منابع مختلف ، الکترون هاست . در واکنشهای شیمیایی منبع الکترون ، ترکیب اکسید شونده می باشد ولی در واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون از یک منبع خارجی مانند پیل تأمین می گردد . یک سیستم اکسیداسیون احیاء شیمیایی از دو سیستم کاملاٌ مجزا تشکیل شده است :

     

    Ox 1 + ne ˉ               Red 1

     

       Red 2 – ne ˉ            Ox 2                                                                                      

     

    و در مجموع :            

    Ox 1 + Red 2                 Red 1 + Ox 2

     

    جداسازی دو فرآیند شرکت کننده از یکدیگر امکان پذیر نیست ، زیرا تغییرات در یک سیستم فقط در صورت زوج شدن آن با سیستم درگیر دیگر قابل مشاهده است . از لحاظ الکتروشیمیایی فرآیند های معینی را می توان از یکدیگر جدا ساخت . به عنوان مثال غالباٌ می توان یک هادی فلزی را در داخل محلولی از یک عامل اکسنده و یا احیاء کننده فرو برد و بدین ترتیب الکترونها را با چنین گونه هایی مبادله نمود و آنها را به طور مؤثری تحت عمل اکسیداسیون و یا احیاء قرار داد .

    در صورتیکه الکترود به عنوان تنها منبع تولید کننده و یا جذب کننده الکترونها در نظر گرفته شود ، این واکنشها ساده تر انجام می گیرد . کنترل نسبتاٌ دقیق سرعت تولید و یا مصرف الکترونها توسط الکترود در اثر تغییرات پتانسیل اعمال شده از طریق یک منبع خارجی نیز امکان پذیر می باشد . این عمل به نوبه خود امکان کنترل سرعت فرآیندهای شیمیایی را با دقت خوبی فراهم می سازد  [ 16 ]

     

    از جمله مزایای واکنش های الکتروشیمیایی به شرح زیر است :

    الف )  سرعت یک واکنش الکتروشیمی به پتانسیلی بستگی دارد که الکترون مبادله می شود . نقش پتانسیل می تواند مطابق عملکرد درجه حرارت در واکنشهای شیمیایی در فاز یکنواخت تلقی شود . به بیان دیگر برای افزایش سرعت یک واکنش الکتروشیمی به جای افزایش درجه حرارت کافی است که پتانسیل اعمال شده را در اکسیداسیون ها افزایش ودر واکنشهای کاتدی کاهش داد .

    ب ) یک روش الکتروشیمیایی می تواند انتخابی باشد . زمانی که یک مولکول دارای یک یا چند عامل باشد که می توانند در مراحل مختلف ، اکسید ویا کاهش یابند در این حالت بسیار مشکل است که بتوان یک اکسید کننده ویا کاهنده شیمیایی را پیدا نمود که دارای نقش انتخابی باشد ، یعنی به کمک آن بتوان واکنش اکسیداسیون و احیاء را ، تنها تا مرحله دلخواهی پیشرفت داد و بدین ترتیب موادی را بدست آورد که تهیه آنها بسیار مشکل و یا حتی به روشهای دیگر امکان پذبر نمی باشد .

    ج ) معمولاً جداسازی و خالص سازی محصولات واکنش بعد از اجرای الکترولیز آسان می باشد زیرا به منظور اجرای واکنش اکسیداسیون و یا کاهش از مواد شیمیایی استفاده نمی شود وهمچنین راه اندازی یک روش الکتروشیمیایی ارزانتر از روشهای شیمیایی می باشد ، زیرا به منظور اجرای واکنشهای

    شیمیایی به کاهنده هایی نظیر هیدرورها و اکسید کننده هایی نظیر  Pb ( CH 3CO2 ) 4  احتیاج می باشد

    د ) کاربرد تکنیکهای الکتروشیمیایی باعث انجام روشهای انتخابی در مطالعه مکانیسم واکنش های اکسیداسیون و یا کاهش می شود . در این خصوص کاربرد الکتروشیمی ، اهمیت فراوان پیدا می کند . شناخت تعداد و ماهیت واکنش های انجام یافته در مراحل مختلف ، امکان می دهد که نقش انتخابی یک مرحله را مشخص و در نتیجه بهره واکنش اکسیداسیون و یا کاهش را در مرحله مورد نظر ، در صورت امکان بالا برد .

    و به طور کلی می توان مزایای زیر را نام برد :

    1- الکترولیز تکنیکی است که به نحو بهتری می تواند مواد خیلی فعال نظیر رادیکال های خنثئ و یا رادیکال های باردار ، کربوکاتیون ها و کربوآنیون ها را تولید سازد .

    2- در واکنش های الکتروشیمیایی انتخاب محیط برای اجرای الکترولیز خیلی آسانتر از روش شیمیایی می باشد زیرا اکسنده یا کاهنده ای به عنوان معرف بکار برده نمی شود ، تا قابلیت انحلال آنها مطرح باشد .

     

    1-3 : معایب الکتروشیمی در تهیه ترکیبات آلی

    1 ) انتقال الکترون در تماس با الکترود اجرا می شود یعنی در الکتروشیمی مبادله الکترون در سطح و به صورت دوبعدی عملی می گردد و حال آنکه در مورد واکنش های شیمیایی در فاز یکنواخت یعنی در فضا و به صورت سه بعدی ، صورت می پذیرند . باطبع، سرعت واکنش های الکتروشیمی باید کمتر از فاز یکنواخت و در ظرف اجرای واکنش باشد . البته می توان این مشکل را با کاربرد الکترود های متخلخل ، که دارای وسعتی به مراتب خیلی بیشتر از الکترود های مسطح صاف هستند در بسیاری از موارد برطرف ساخت .

    2 ) دامنه پتانسیل قابل دسترس در حلال های موجود عملاً محدود به 3 ± ولت نسبت بهECS    است که از لحاظ انرزی با سد انرزی 300 کیلو زول مطابقت می کند . بنابراین امکان تغییر ماهیت مواد تا همین مقدار محدود می شود یعنی بسیاری از مواد الکتروآکتیو نبوده و نمی توانند در اعمال الکتروشیمی مشارکت کنند .

    3 ) اگر اجرای الکترولیز تحت پتانسیل کنترل شده در محیط های آبی و یا نسبتاً پروتیک ، معمولاً انتخابی می باشد . بالعکس در حلال های آلی اندکی پروتیک و یا کاملاً فاقد خاصیت پروتیک   (آپروتیک ) غالباً مخلوطی از چند جسم حاصل می شود .

    4 ) وسایل مورد احتیاج گرانقیمت هستند . برای اجرای پتانسیل های کنترل شده به یک دستگاه پتانسیواستات نیاز می باشد که در زمره گرانترین وسایل الکتروشیمی می باشد . بعلاوه ظرف الکترولیز ، بنحوی که در همه موارد قابل استفاده باشد وجود نداشته و در هر مورد ، بر حسب نیاز باید ظرف الکترولیز خاص ساخته شود و بالاخره برای آنکه محصولات بدست آمده توسط الکترود معرف در سطح الکترود معین تغییر شکل و ماهیت پیدا نکند در اکثر موارد لازم است مناطق کاتدی وآندی را توسط دیافراگم جدا نمود . ضرورت رعایت چنین امری یعنی جداسازی مناطق کاتدی و آندی در مورد واکنش های الکتروشیمی بازگشتی کاملاً روشن می باشد .

    5 ) محلول الکترولیت باید هدایت الکتریکی داشته باشد . در انتخاب حلال ، بیشتر متوجه حلال های قطبی می شوند که قادر به انحلال الکترولیت ها می باشند . معهذا ، توسط غشاءهای تعویض یون در آینده ، می تواند امکان دهد که الکترولیز را در محیط های با قابلیت هدایت الکتریکی اندک و در نتیجه در حلال های غیر قطبی نیز عملی ساخت .

  • فهرست:

    1-1 : مقدمه 2
    1-2 : کاربرد الکتروشیمی در شیمی آلی 3
    1-3 : مقایسه واکنش های شیمیایی و الکتروشبمیایی 4
    1-3-1 : مزایای واکنش های الکتروشیمیایی 6
    1-3-2 : معایب الکتروشیمی در تهیه ترکیبات آلی 8
    1-4 : واکنش های الکترودی 10
    1-4-1 : طبیعت واکنش های الکترودی 11
    1-5 : الکترولیز 14
    1-6 : انواع واکنش های الکتروارگانیک 16
    1-7 : دسته بندی سیستم های الکترولیز بر اساس واکنش های الکترودی 21
    1-7 : طراحی سلها بر اساس نوع واکنش الکتروشیمیایی 22
    1-8 : روشهای الکترولیز 25
    1-9 : مفاهیم اصلی و طرح واکنش های سنتز الکتروشیمیایی 27
    1-9-1 : تعویض قطبیت ماده اولیه 27
    1-9-2 : انتقال الکترون و واکنش شیمیایی 28
    1-10 : الکترواکسیداسیون ، دستگاه ها و وسایل الکترولیز 33
    1-11 : عوامل موثر در الکترواکسیداسیون 34
    1-11-1 : انتخاب الکترود 34
    1-11-2 : دیافراگم 37 1-11-3 : نقش حلال و الکترولیت حامل 38
    1-11-4 : همزن و منبع جریان 44
    1-11-5 : دما 45
    1-11-6 : مقدار الکتریسته عبوری از سل 46
    1-11-7 : مقیاس واکنش 46
    1-12 : فرایندهای انتقال جرم و مبادله الکترون 46
    1-12-1 : انتشار 47
    1-12-2 : مهاجرت 47
    1-12-3 : همرفت 48
    1-13 : انتقال جرم در مقیاس آزمایشگاهی 49
    1-14 : انتقال جرم در مقیاس صنعتی 50
    1-15 : شرایط الکترولیز و برگزیدگی محصول 53
    1-16 : نتیجه گیری 56



    فصل دوم : الکترودهای دی اکسید سرب
    2-1 : مقدمه 60
    2-2 : روشهای تهیه دی اکسید سرب 61
    2-2-1 تهیه دی اکسید سرب به روش شیمیایی 61
    2-2-2 : تهیه دی اکسید سرب به روش الکتروشیمیایی 62
    2-3 : انواع الکترود دی اکسید سرب 63
    2-4 : ویژگیها و خواص فیزیکی 64
    2-4-1 : ساختمان بلوری 64
    2-4-2 : نمونه های استاندارد پراش اشعه x 65
    2-4-3 : قابلیت پایداری و تبدیل های درونی 65
    2-4-4 : هدایت پذیری 66
    2-4-5 : عوامل موثر در اکسیداسیون سرب 66
    2-5 : عوامل موثر در کیفیت لایه اکسید 67
    2-5-1 : غلظت الکترولیت 67
    2-5-2 : درجه حرارت 68
    2-5-3 : شدت جریان 68
    2-5-4 : زمان اکسیداسیون 69
    2-5-5 : درجه خلوص محلول الکترولیت 69
    2-5-6 : حرکت محلول الکترولیت 69
    فصل سوم : کارهای آزمایشگاهی و نتیجه گیری
    3-1 : معرفی مواد شیمیایی بکار رفته 71
    3-2 : تجهیزات و روش کار آزمایشگاهی 76
    3-3 : عمل الکترولیز 77
    3-3-1 : تعیین نوع الکترود 78
    3-3-1-1 : روش عملی تهیه دی اکسید سرب 78
    3-3-2 : تعیین حلال و الکترولیت مناسب 81
    3-3-3 : غشاء جدا کننده ( دیافراگم ) 82
    3-3-4 : تعیین میزان شدت جریان اعمالی 84
    3-5 : نحوه اکسایش دی بنزوتیوفن به روش الکتروشیمیایی 85
    3-5-1 الکترواکسیداسیون در شدت جریان ثابت 86
    3-6 : جداسازی – خالص سازی و شناسایی محصول 96
    3-6-1 : جداسازی 96
    3-6-2 : خالص سازی دی بنزوتیوفن از رسوب 98
    3-6-3 : شناسایی محصول 101
    3-6-3-1 : تعیین نقطه ذوب نمونه خالص شده 101
    3-6-3-2 : تعیین طیف IR 101
    3-7 :تفسیر طیف IR
    منبع:

    ندارد.

     

مکانیک خاک دید کلی در علوم مهندسی ، خاک مخلوط غیر یکپارچه‌ای از دانه‌های کانیها و مواد آلی فاسد شده می‌باشد که فضای خالی بین آنها توسط آب و هوا (گازها) اشغال شده است. خاک به عنوان مصالح ساختمانی در طرح‌های مهمی در مهندسی عمران بکار گرفته می‌شود و همچنین شالوده اکثر سازه‌ها بر روی آن متکی است. بنابراین مهندسان عمران باید بخوبی خواص خاک از قبیل مبدا پیدایش ، دانه بندی ، قابلیت ...

الکتروشيمي ، شاخه اي از علم شيمي است و به مطالعه پديده هايي مي پردازد ، که در نتيجه تماس يک هدايت کننده الکتروني و يک هدايت کننده الکتروليتي رخ مي دهد . مهمترين مباحث الکتروشيمي به فرآيندهاي انجام يافته روي الکترود ها هنگام توليد جريان الکتريسيته

برداشتهاي ژئوالکتريکي پايه ي روشهاي متنوع اکتشافات ژئوفيزيکي ظرفيت زمين براي توليد و پاسخ ميدانهاي الکتريکي است. ايده اکتشافات مواد معدني با کمک اندازه گيري هاي الکتريکي در حدود سالهاي دهه ي 1800 ارائه شد، اما کاربرد عملي و نتيجه بخش اين روش حد

افزايش مقاومت به خوردگي فولاد زنگ نزن بوسيله ا عمال پوشش نانوذرات اکسيد تيتانيوم با روش سل – ژل چکيده : پوشش نانوذرات Tio2 به دليل دارا بودن خواص اپتيکي ، مقاومت به اکسيداسيون ، خوردگي و سايش امروزه به ميزان زيادي مورد توجه قرار گرفته است.در ا

مدیریت حفاظت بتن علیرغم اینکه مدت نسبتا؛ زیادی از پیرایش بتن نمی گذرد ( حدود ۱۲۵ سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ‏‏، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماتریال را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است . با توجه به گستردگی استفاده از بتن نتایج بهره وری از آن همواره رضایت بخش نبوده و در پاره ای از موارد مسائل و مشکلاتی بوجود ...

چکيده : نياز بررسي و تحقيق در زمينه خوردگي در خطوط لوله حمل نفت خام ما را بر اين داشت تا به بررسي کوتاه در اين زمينه بپردازيم ابتدا با مقدمه اي مختصر در مورد خطوط لوله و نقش آنها در چرخه تأمين سوخت مورد نياز .و حمل و نقل نفت و گاز و حجم عمليات

بيشتر روش هاي رايج بررسي خوردگي که توسط مهندسان مجرب خوردگي مورد استفاده قرار مي گيرند در برگيرنده تجزيه و تحليل نمونه هاي Coupon موجود در خط لوله هستند. اين نمونه ها قبل از قرار گرفتن در معرض مواد موجود در فرايند، به طور دقيق وزن مي شوند و وضعيت

1- مقدمه: کشاورزان همواره در طول تاریخ با علف های هرز در مبارزه بوده­اند و در این راه به پیشرفتهای قابل ملاحظه­ای دست یافته­اند. بشر مبارزه با علفهای هرز را از طریق دست و استفاده از حیوانات شروع نمود و در حال حاضر این راه از طریق مکانیکی و شیمیایی ادامه می­یابد. پیشرفتهای به دست آمده برای مبارزه با علفهای هرز همواره با پیشرفتهای بشر در به کارگیری انرژیهای مختلف همراه بوده است به ...

جریان الکتریکی از نظر تاریخی نماد جریان I ، از کلمه آلمانی Intensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی در دستگاه SI ، آمپر است. به همین علت بعضی اوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژه ولتاژ ، آمپراژ خوانده می‌شود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه ، ناراضی هستند. جریان الکتریکی در الکتریسته ، جریان سرعت عبور الکترونها در یک سیم مسی ...

تحليل يک دال تعمير شده تخت مبتني (لکه‌گيري شده) به روش اجزاء محدود» مقدمه بسياري از سازه‌هاي بتن مسلح قديمي موجود به پايان زمان سرويس دهي خود رسيده‌اند و يا حتي بيشتر از آن عمر کرده‌اند و تعداد زيادي از سازه‌هاي بتني جديد نيز در معرض شرايط محي

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول