Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Инверсионная вольтамперометрия

Методы полярографии с ртутным капающим электродом (РКЭ) нашли широкое применение при анализе разнообразных природных и технических объектов на содержание неорганических, органических веществ в форме ионов, комплексов, молекул в растворах и расплавах. Однако этот метод нс лишен ряда недостатков. К ним относятся:

  • • невысокая чувствительность (до 10 5 моль/дм3, или 1 мг/дм3);
  • • использование больших количеств токсичной ртути при работе с РКЭ;
  • • сложность автоматизации анализа (например, при работе в потоке).

Для повышения чувствительности любого метода необходимо увеличивать отношение сигнал/помеха. В полярографии это отношение полезного фарадеевского тока к остаточному току. Одним из радикальных путей увеличения этого соотношения является электрохимическое и (или) адсорбционное концентрирование определяемого вещества на поверхности или в объеме стационарного электрода с последующим (инверсионным) растворением концентрата и регистрацией тока растворения (в некоторых случаях — потенциала). Содержание определяемого элемента в концентрате при этом возрастает на несколько порядков, во столько же раз возрастает и аналитический сигнал. Методы, основанные на этом принципе, называют инверсионной вольтамперометрией (ИВ, ИВА, SVA — stripping voltammetric analysis).

Метод ИВ состоит из двух стадий:

  • 1) концентрирование определяемого вещества при постоянном потенциале из сравнительно большого объема раствора в небольшом объеме или на поверхности электрода;
  • 2) электрохимическое растворение концентрата при одновременном измерении какой-либо электрохимической характеристики системы: тока, потенциала или количества электричества.

Например, методика определения следов кадмия на стационарном ртутном электроде методом ИВ состоит из следующих стадий.

1. Электролиз при потенциале ?э = -1,2 В с образованием амальгамы кадмия по уравнению

2. Анодное растворение концентрата при линейном изменении потенциала:

Аналитическим сигналом является величина тока растворения концентрата, причем высота пика анодного тока (/п) пропорциональна концентрации определяемых ионов в растворе при постоянстве всех условий опыта, а потенциал пика (?п) характеризует природу химического вещества в анализируемых условиях.

Таким образом, главные отличия метода ИВ от классической полярографии заключается в следующем:

  • • применение стационарного индикаторного электрода вместо капающего;
  • • наличие стадии концентрирования определяемого вещества.

Первое позволяет исключить использование больших количеств токсичной ртути и уменьшить размеры измерительной электрохимической ячейки, второе — повысить чувствительность метода на несколько порядков. Предел обнаружения большинства элементов в этом случае составляет 10 5—10 6 мг/л, что недостижимо в таких известных методах анализа, как атомно-абсорбционный или нейтронно-активационный.

Аппаратура для метода ИВ достаточно проста и содержит источник напряжения, измеритель тока и электрохимическую ячейку. Такой комплекс аппаратуры называется вольтамперометрическим анализатором.

Фиксируемыми параметрами являются потенциал и ток. Однако требования обеспечения высокой чувствительности по току, компенсации помех, автоматизации, компьютеризации, применение сложных форм поляризующего напряжения и др. приводят к существенному усложнению установок.

Существует несколько вариантов метода ИВ, различающихся по форме поляризующего напряжения и способу регистрации тока:

  • 1) ностояннотоковая (DC) вольтамперометрия или вольтамперометрия (ВАМ) с линейным изменением потенциала;
  • 2) неременнотоковая (АС) ВАМ;
  • 3) квадратно-волновая инверсионная ВАМ (SWSV);
  • 4) импульсная, дифференциальная импульсная ВАМ (DPSV)
  • 5) разностная ВАМ.

Все эти варианты направлены на увеличение чувствительности и разрешающей способности метода. Каждый из вариантов имеет преимущества при решении определенного круга задач. Для уяснения основных принципов ИВ ограничимся рассмотрением простейшего варианта вольтамперометрии постоянного тока с линейным изменением потенциала.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>