रेफ्रेन्स इलेक्ट्रोड: Difference between revisions

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*{{Cite book | edition = 2 | publisher = Wiley | isbn = 978-0-471-04372-0 | last = Bard | first = Allen J. |author2=Larry R. Faulkner | title = Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications | date = 2000-12-18 }}
*{{Cite book | edition = 2 | publisher = Wiley | isbn = 978-0-471-04372-0 | last = Bard | first = Allen J. |author2=Larry R. Faulkner | title = Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications | date = 2000-12-18 }}
*{{cite journal|last1=O’Neil|first1=Glen D.|last2=Buiculescu|first2=Raluca|last3=Kounaves|first3=Samuel P.|last4=Chaniotakis|first4=Nikos A.|title=Carbon-Nanofiber-Based Nanocomposite Membrane as a Highly Stable Solid-State Junction for Reference Electrodes|journal=Analytical Chemistry|volume=83|issue=14|year=2011|pages=5749–5753|issn=0003-2700|doi=10.1021/ac201072u|pmid=21662988|s2cid=14419383|url=https://semanticscholar.org/paper/f27548f96e6578ee4603887c01b6de42c06f0575}}
*{{cite journal|last1=O’Neil|first1=Glen D.|last2=Buiculescu|first2=Raluca|last3=Kounaves|first3=Samuel P.|last4=Chaniotakis|first4=Nikos A.|title=Carbon-Nanofiber-Based Nanocomposite Membrane as a Highly Stable Solid-State Junction for Reference Electrodes|journal=Analytical Chemistry|volume=83|issue=14|year=2011|pages=5749–5753|issn=0003-2700|doi=10.1021/ac201072u|pmid=21662988|s2cid=14419383|url=https://semanticscholar.org/paper/f27548f96e6578ee4603887c01b6de42c06f0575}}
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मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड योजना:
1) प्लैटिनाइज़्ड प्लेटिनम इलेक्ट्रोड,
2) हाइड्रोजन गैस,
3) H+ की गतिविधि = 1 मोल/ल के साथ अम्ल समाधान,
4) ऑक्सीजन हस्तक्षेप की रोकथाम के लिए हाइड्रोसील,
5) जिससे गैल्वेनिक सेल के दूसरे आधा-तत्व से संलग्न किया जा सकता है। संलग्नता सीधी हो सकती है, मिश्रण को कम करने के लिए पतली नली के माध्यम से, या नमकीन सेतु के माध्यम से, यह दूसरे इलेक्ट्रोड और समाधान पर निर्भर करता है। इससे रुचि के कार्यवाहक इलेक्ट्रोड के लिए आयोनिक चालकीय मार्ग बनाया जाता है।

संदर्भ इलेक्ट्रोड ऐसा इलेक्ट्रोड है जिसमें स्थिर और ज्ञात इलेक्ट्रोड पोटेंशियल होती है। सेल में गति लेने वाली समग्र रासायनिक प्रतिक्रिया दो स्वतंत्र अर्ध-सेल|अर्ध-प्रतिक्रियाओं से बनी होती है, जो दो इलेक्ट्रोड में रासायनिक परिवर्तनों का वर्णन करती है। काम करने वाले इलेक्ट्रोड पर प्रतिक्रिया पर ध्यान केंद्रित करने के लिए, संदर्भ इलेक्ट्रोड को रेडॉक्स प्रतिक्रिया के प्रत्येक भागीदार के निरंतर (बफर या संतृप्त) सांद्रता के साथ मानकीकृत किया जाता है।[1]

संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के कई विधि हैं। सबसे सरल विधि तब होता है जब विद्युत रासायनिक सेल बनाने के लिए संदर्भ इलेक्ट्रोड को आधे सेल के रूप में उपयोग किया जाता है। यह अन्य आधे सेल की कमी पोटेंशियल को निर्धारित करने की अनुमति देता है। इलेक्ट्रोड की पोटेंशियल (पूर्ण इलेक्ट्रोड पोटेंशियल) को मापने के लिए सटीक और व्यावहारिक विधि अभी तक विकसित नहीं हुई है।

जलीय संदर्भ इलेक्ट्रोड

मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (एसएचई) के संबंध में सामान्य संदर्भ इलेक्ट्रोड और पोटेंशियल:

बायां Cu-Cu(II) संदर्भ इलेक्ट्रोड

अंगूठा Ag-AgCl संदर्भ इलेक्ट्रोड

गैर-जलीय संदर्भ इलेक्ट्रोड

चूंकि गुणात्मक रूप से प्रणालियों की समानता करने के लिए सॉल्वैंट्स के बीच समानता करना सुविधाजनक है, यह मात्रात्मक रूप से सार्थक नहीं है। जैसा कि pka सॉल्वैंट्स के बीच संबंधित होते हैं, किन्तु समान नहीं हैं,ठीक वैसे ही यह E° के साथ भी होता है। जैसा कि यूएचई (मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड) गैर-जलीय उपकरणों के लिए उचित संदर्भ प्रतीत हो सकता है क्योंकि यह प्लैटिन को अधिकांश सोल्वेंटों, जैसे एसिटोनाइट्राइल भी, तेजी से विषाक्त कर देता है [3] जिससे पोटेंशियल में अनियंत्रित बदलाव होता है। SCE (संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड) और सेटरेटेड Ag/AgCl (संतृप्त सिल्वर/सिल्वर क्लोराइड) भी जलीय इलेक्ट्रोड हैं जो सेटरेटेड जलीय विलयन के आधार पर आधारित हैं। कुछ समय के लिए शायद यह संभव हो कि ऐसे जलीय इलेक्ट्रोड को गैर-जलीय हलोजनों के साथ संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाए, किन्तु लंबे समय तक इसके परिणाम विश्वसनीय नहीं होते हैं। जलीय इलेक्ट्रोड का उपयोग करने से कोशिकाओं में अनिर्धारित, चरमी और अमाप्य जंक्शन पोटेंशियल प्रवेश करता है, साथ ही संदर्भ के भंडार और सेल के बाकी हिस्से के बीच विभिन्न आयनिक संरचना का भी अंतर होता है।[4] गैर-जलीय प्रणालियों के साथ जलीय संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करने के विरुद्ध सबसे बढ़िया विचार, पहले ही उल्लिखित प्रकार से, यह है कि विभिन्न सोल्वेंटों में मापे गए पोटेंशियल सीधे तुलनीय नहीं होते हैं। [5] उदाहरण के लिए, Fc0/+ कपल के लिए पोटेंशियल को सोल्वेंट के प्रति संवेदनशील बना देता है।[5][6][7]

विलायक सूत्र E1/2 (V)
(FeCp20/+ vs SCE,
0.1 M NBu4PF6 at 298 K)
एसीटोनिट्राइल CH3CN 0.40,[6] 0.382[7]
क्लोराइड CH2Cl2 0.46,[6] 0.475[7]
टेट्राहाइड्रोफ्यूरान THF 0.56,[6] 0.547[7]
डाइमिथाइलफॉर्मामाइड DMF 0.45,[6] 0.470[7]
एसीटोन (CH3)2C=O 0.48[6]
डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड DMSO 0.435[7]
डाइमेथोक्सीथेन DME 0.51,[6] 0.580[7]

अर्ध-संदर्भ इलेक्ट्रोड (क्यूआरई) ऊपर उल्लिखित विषय से बचाता है। फेरोसीन या किसी अन्य आंतरिक मानक, जैसे कि कोबाल्टोसिन या डेकामेथिलफेरोसेन, के साथ QRE, जिसे वापस फेरोसीन के संदर्भ में संदर्भित किया जाता है, गैर-जलीय कार्य के लिए आदर्श है। 1960 के दशक की प्रारंभ से ही फेरोसीन कई कारणों से गैर-जलीय कार्य के लिए मानक संदर्भ के रूप में स्वीकृति प्राप्त कर रहा है, और 1984 में, IUPAC ने फेरोसीन (0/1+) को मानक रेडक्स कपल के रूप में सिफारिश किया था।[8] QRE इलेक्ट्रोड की तैयारी सरल होती है, जिससे प्रयोगों के प्रत्येक समूह के साथ नया संदर्भ तैयार किया जा सकता है। QREs को नए सिरे से बनाया जाता है, इसलिए इलेक्ट्रोड के अनुचित भंडारण या रखरखाव से भी कोई सरोकार नहीं है। QREs अन्य संदर्भ इलेक्ट्रोड की समानता में अधिक किफायती भी हैं।

अर्ध-संदर्भ इलेक्ट्रोड (QRE) बनाने के लिए:

  1. चांदी के तार के टुकड़े को बनाएं और उसे अधिक संकुचित HCl में डालें और फिर उसे धूले हुए सफेद कपड़े वाली सफाई के कपड़े पर सुखाने दें। इससे इलेक्ट्रोड की सतह पर अविघोष्ट परत AgCl का उत्पन्न होता है और आपको Ag/AgCl वायर मिलता है। कुछ महीनों के बाद या अगर QRE ड्रिफ्ट करने लगता है, तो इस प्रक्रिया को फिर से करना।
  2. वैकोर ग्लास मुक्त (4 मिमी व्यास) और समान व्यास का ग्लास ट्यूबिंग प्राप्त करें। हीट सिकोड़ने वाली टेफ्लॉन टयूबिंग के साथ ग्लास टयूबिंग में व्यकोर ग्लास फ्रिट संलग्न करें।
  3. साफ़ करें और साफ़ ग्लास ट्यूब को समर्थन विधुत विलयन समाधान से भरें और Ag/AgCl वायर डालें।
  4. एसिटोनाइट्राइल समाधान में इस Ag/AgCl QRE के प्रति फेरोसीन (0/1+) कपल लगभग 400 mV पर होगा। इस पोटेंशियल में कुछ विशिष्ट अविधेय स्थितियों के साथ 200 mV तक परिवर्तित हो सकता है, इसलिए विशेष परिभाषित स्थितियों में फेरोसीन जैसे आंतरिक मानक को प्रयोग के दौरान कहीं न कहीं जोड़ना हमेशा आवश्यक होता है।

छद्म संदर्भ इलेक्ट्रोड

छद्म संदर्भ इलेक्ट्रोड ऐसा इलेक्ट्रोड है जिसका परिभाषित स्वरूप स्पष्ट नहीं है और इसका अर्थ कुछ भिन्न अर्थों के साथ विचार करने पर आता है, क्योंकि "छद्म" और "क्वासी" शब्द अधिकांशतः एक-दूसरे के विकल्प के रूप में प्रयोग होते हैं। ये ऐसी इलेक्ट्रोड कक्षा है जिन्हें छद्म-संदर्भ इलेक्ट्रोड कहा जाता है क्योंकि इन्हें स्थिर पोटेंशियल नहीं बनाए रखा जा सकता, किन्तु ये परिवर्तन के साथ अनुमानित रूप से बदलते हैं। यदि शर्तें ज्ञात होती हैं, तो पोटेंशियल को गणना किया जा सकता है और इलेक्ट्रोड को संदर्भ के रूप में उपयोग किया जा सकता है। अधिकांश इलेक्ट्रोड केवल निश्चित स्थितियों में काम करते हैं, जैसे pH या तापमान, इस सीमा के बाहर इलेक्ट्रोड का व्यवहार अपूर्व हो जाता है। छद्म संदर्भ इलेक्ट्रोड के फायदे यह है कि परिणामस्वरूप विविध स्थितियों में प्रणाली को अध्ययन करने के लिए इस परिवर्तन को सामग्री में सम्मिलित किया जा सकता है।

वैक्ट्रिया-स्थायीकृत ज़ेआर्कोनिया (YSZ) झिल्ली इलेक्ट्रोड को विभिन्न प्रकार के रेडॉक्स जोड़े, जैसे, Ni / NiO के साथ विकसित किया गया था। उनकी पोटेंशियल pH पर निर्भर करती है। जब pH मान ज्ञात होता है, तो इन इलेक्ट्रोडों को ऊंचे तापमान पर उल्लेखनीय अनुप्रयोगों के संदर्भ के रूप में नियोजित किया जा सकता है।[9]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Bard, Allen J.; Faulkner, Larry R. (2000-12-18). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2 ed.). Wiley. ISBN 978-0-471-04372-0.
  2. ↑ Bates, R.G. and MacAskill, J.B. (1978). "Standard potential of the silver-silver chloride electrode". Pure & Applied Chemistry, Vol. 50, pp. 1701–1706, http://www.iupac.org/publications/pac/1978/pdf/5011x1701.pdf
  3. ↑ Palibroda, Evelina (Jan 1967). "Note sur l'activation anodique de la surface du métal support de l'électrode à hydrogène". Electroanalytical Chemistry and Interfacial ElectrochemistryElectroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry (15): 92-95. doi:10.1016/0022-0728.
  4. ↑ Pavlishchuk, Vitaly V.; Anthony W. Addison (January 2000). "Conversion constants for redox potentials measured versus different reference electrodes in acetonitrile solutions at 25°C". Inorganica Chimica Acta. 298 (1): 97–102. doi:10.1016/S0020-1693(99)00407-7.
  5. ↑ Geiger, William E. (2007-11-01). "Organometallic Electrochemistry: Origins, Development, and Future". Organometallics. 26 (24): 5738–5765. doi:10.1021/om700558k.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 Connelly, N. G., Geiger, W. E., "Chemical Redox Agents for Organometallic Chemistry", Chem. Rev. 1996, 96, 877.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 Aranzaes, J. R., Daniel, M.-C., Astruc, D. "Metallocenes as references for the determination of redox potentials by cyclic voltammetry. Permethylated iron and cobalt sandwich complexes, inhibition by polyamine dendrimers, and the role of hydroxy-containing ferrocenes", Can. J. Chem., 2006, 84(2), 288-299. doi:10.1139/v05-262
  8. ↑ Gritzner, G.; J. Kuta (1984). "गैर-जलीय सॉल्वैंट्स में इलेक्ट्रोड क्षमता की रिपोर्टिंग पर सिफारिशें". Pure Appl. Chem. 56 (4): 461–466. doi:10.1351/pac198456040461. Retrieved 2016-09-30.
  9. ↑ R.W. Bosch, D.Feron, and J.P. Celis, "Electrochemistry in Light Water Reactors", CRC Press, 2007.

अग्रिम पठन

  1. ↑ "Reference Electrodes". NACE International. Retrieved 2020-06-29.
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