کتاب مقدمه ای بر الکتروشیمی تجزیه - گلابی

کتاب مقدمه ای برالکتروشیمی تجزیه (اصول و کاربردها) تألیف دکتر سید مهدی گلابی توسط انتشارات ستوده به چاپ رسیده است.

روش های الکتروشیمیایی تجزیه، در برنامه ی مصوب مقطع کارشناسی شیمی، چهار واحد درسی را دربر می گیرد که به صورت دو واحد عملی و دو واحد نظری، با پیش نیاز درس شیمی تجزیه (1) در دانشگاه ها تدریس می شود. درک عمیق اصول و مفاهیم الکتروشیمی تجزیه، همانند دیگر شاخه های شیمی، مستلزم دستیابی به اسلوبی مشخص و متأثر از یک مدل منطق ریاضی است. از این دیدگاه، می توان واکنش های مبادله ی الکترونی را که بین یک بستر رسانا، و یک ‌گونه ی محلول انجام می گیرند و در عرف متدوال از آن ها با نام " واکنش های الکتروشیمیایی " یاد می شود، به عنوان زیربنای اکثر روش های الکتروشیمیایی در نظر گرفت. مندرجات کتاب حاضر، که بیشتر به بیان مفاهیم اولیّه و زیر بنائی الکتروشیمی تجزیه اختصاص دارد، در چهارده فصل جداگانه ارائه شده است. با این حال، ارتباط منطقی و ظریفی بین مطالب فصول مختلف وجود دارد، به طوری که فهم مطالب هر فصل بدون آگاهی از مطالب فصل یا فصول قبلی تا حدودی دشوار است. نظر به این که، کتاب پیش رو با هدف ارائه ی یک مجموعه ی مدوّن درسی به دانشجویان رشته ی شیمی تدوین شده است، بنابراین سعی شده تا در پایان هر بخش از مطالب، چکیده ی آن ها، تحت عنوان "خلاصه ای از آن چه گفته شد" به اختصار بیان شود. به علاوه، در پایان هر فصل تعداد قابل ملاحظه ای تمرین که عمدتاً بر گرفته از کارهای عملی و مقالات علمی می باشند، در خودآزمایی و آشنایی با نحوه ی کاربرد مفاهیم مندرج در همان فصل، آمده است.

کتاب "مقدمه ای بر الکتروشیمی تجزیه" در چهارده فصل تألیف شده است: 1- واکنش های الکتروشیمیایی 2- راه های بررسی و پیش بینی فرآیندهای الکتردی [1,2] 3- معادلات ریاضی منحنی های شدت جریان _ پتانسیل در حالت برقراری انتشار ایستا [1_3] 4- راه های استفاده از منحنی های شدت جریان _ پتانسیل [1] 5- الکتردهای به کار رفته در روش های الکتروشیمیایی تجزیه 6- روش های پتانسیومتری7- ولتامتری با الکترد قطره جیوه ی چکنده _ پلاروگرافی 8- ولتامتری با الکترد جامد 9- عیارسنجی های آمپرومتری 10- الکترولیز و کولومتری 11- روش های گالوانوستایی _ کرونوپتانسیومتری 12- هدایت سنجی و تعیین عیارهای هدایت سنجی 13- روش های تجزیه با برهنه سازی 14- پیشرفت های جدید در زمینه ساخت و کاربرد زیست حسگرها

برشی از متن کتاب

فصل اول: واکنش های الکتروشیمیایی واکنش های الکتروشیمیایی به بخش عمده ای از فرآیندهای مبادله ی الکترون اطلاق می شوند که در سطح مشترک الکترد و محلول انجام می گیرند. الکتردها، اجزاء رسانایی هستند که نقش واسطه را در انتقال الکترون، در جریان واکنش های الکتروشیمیایی ایفا می کنند. هر الکتردی که بتواند در نقش دهنده ی الکترون به گونه ی موجود در درون محلول یا سطح خود عمل کند، در سطح آن واکنش احیا یا کاهش انجام می گیرد. چنین الکتردی را بنا به قرارداد "کاتد" می نامند و با علامت مثبت (+) مشخص می کنند. فصل دوم: راه های بررسی و پیش بینی فرآیندهای الکتردی [1,2] یک فرآیند الکتردی را می توان در حالت کلی با طرح زیر نشان داد: Ox*  OXˢ+ne  Rˢ R* این طرح به یک فرآیند کاتدی یا احیا تعلق دارد و علائم * و s به ترتیب نشان دهنده ی حضور ‌گونه های شیمیایی در داخل محلول و در سطح الکترد می باشند. ʳᶜ.ᵗ و ʳᵐ.ᵗ نیز به ترتیب ثابت های سرعت انتقال ماده و انتقال بار را نشان می دهند. بسته به مقادیر این ثابت های سرعت در مقایسه با یکدیگر، اجرای فرآیندهای مبادله ی الکترون در سطح الکتردها، ممکن است با محدودیت های مختلفی از لحاظ انتقال ماده یا انتقال بار و یا هر دو همراه باشد. از این رو، بهره گیری تجزیه ای از فرآیندها و پیش بینی شرایط لازم برای انجام آن ها مستلزم بررسی و شناخت دقیق تمام این عوامل محدود کننده است. فصل سوم: معادلات ریاضی منحنی های شدت جریان _ پتانسیل در حالت برقراری انتشار ایستا [1_3] اهمیت معادلات ریاضی وابسته به منحنی های i_E در این است که به کمک آن ها می توان مقادیر عددی پارامترهای مختلفی را که واکنش های الکتردی از آن ها متأثر می شوند به آسانی تعیین کرد. ثابت سرعت واکنش های الکتردی، ضریب انتقال بار، ضرایب انتشار گونه های الکتروفعال، ثابت های پایداری کمپلکس ها، عدد کوئوردیناسیون و برخی داده های دیگر جزو کمیت هایی هستند که محاسبه و تعیین مقدار عددی آن ها به بهره گیری از معادلات ریاضی منحنی های i_E و رسم تجربی آن ها در شرایط خاص امکان پذیر است. فصل چهارم: راه های استفاده از منحنی های شدت جریان _ پتانسیل [1] شدت جریان وابسته به یک واکنش الکتروشیمیایی می تواند به عنوان معیاری از سرعت کلی فرآیند الکتردی در نظر گرفته شود. بنابراین منحنی های شدت جریان _ پتانسیل، که تغییرات جریان را به موازات تغییرات پتانسیل الکترد در شرایط گوناگون آزمایشی نشان می دهند، قادر خواهند بود اطلاعات مبسوطی را در ارتباط با روند پدیده های الکتردی و عوامل مؤثر بر آن ها در اختیار ما قرار دهند. برای تهیه ی منحنی های شدت جریان _ پتانسیل می توان از هر دو روش عملی و نظری استفاده کرد. در روش عملی معمولاً از یک پتانسیوستا به عنوان منبع تولید و اعمال پتانسیل ثابت و برنامه ریزی شده، از یک رایانه برای ثبت تغییرات جریان بر حسب پتانسیل، از یک نمایشگر برای مشاهده ی این تغییرات و از سه الکترد کار، کمکی و شاهد یا مرجع شناور در محلول حاوی گونه های الکتروفعال بهره می گیرند. فصل پنجم: الکتردهای به کار رفته در روش های الکتروشیمیایی تجزیه برای اجرای تمام روش های الکتروشیمیایی، تشکیل پیلی با استفاده از محلول آزمایشی و دو الکترد ضروری است. ممکن است محلول آزمایشی، به عنوان الکترولیت یکی از نیم پیل ها به کار رود به عنوان الکترولیت نیم پیل دیگر، از الکترولیت حامل استفاده شود. شکل و جنس الکتردها، متناسب با نوع روش های به کار رفته فرق می کند و ما در توضیح هر یک از روش های الکتروشیمیایی تجزیه، نسبت به بیان ویژگی های الکتردها به کار رفته در ساختمان پیل را الکترد مرجع یا شاهد تشکیل می دهد که دارای پتانسیلی ثابت و مستقل از ترکیب محلول آزمایشی است. الکترد دیگر، که پتانسیل آن تابع ترکیب محلول آزمایشی است، به نام الکترد شناساگر نامیده می شود.

فهرست

فصل اول: واکنش های الکتروشیمیایی فصل دوم: راه های بررسی و پیش بینی فرآیندهای الکتردی [1,2] فصل سوم: معادلات ریاضی منحنی های شدت جریان _ پتانسیل در حالت برقراری انتشار ایستا [1_3] فصل چهارم: راه های استفاده از منحنی های شدت جریان _ پتانسیل [1] فصل پنجم: الکتردهای به کار رفته در روش های الکتروشیمیایی تجزیه فصل ششم: روش های پتانسیومتری فصل هفتم: ولتامتری با الکترد قطره جیوه ی چکنده _ پلاروگرافی فصل هشتم: ولتامتری با الکترد جامد فصل نهم: عیارسنجی های آمپرومتری فصل دهم: الکترولیز و کولومتری فصل یازدهم: روش های گالوانوستایی _ کرونوپتانسیومتری فصل دوازدهم: هدایت سنجی و تعیین عیارهای هدایت سنجی فصل سیزدهم: روش های تجزیه با برهنه سازی فصل چهاردهم: پیشرفت های جدید در زمینه ساخت و کاربرد زیست حسگرها

(اصــول و کاربردها) مؤلف: دکتر سیّد مهدی گلابی انتشارات: ستوده