Способ инверсионного переменнотокового вольтамперометрического определения свинца и электрод для его осуществления

(5 бы ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Пац Р.Г. и др. Определение Си,РЬ, Сй, 2 п в продуктах цветной металлургии на полярографе переменноготока, - Заводская лаборатория, 1963,.т. 29, В 4, с. 395-401.Доронин А.Н., Мунтяну Г,Г. Углеродное моноволокно - новый материалв электрохимических методах анализа.Фоновые токи. БАХ, 1984, т. 39. В 4,с. 607-612,(54) СПОСОБ ИНВЕРСИОННОГО ПЕРЕМЕННОТОКОВОГО ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГООПРЕДЕЛЕНИЯ СВИНЦА И ЭЛЕКТРОД ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 7) Изобретение относится к электро-,мическим методам анализа и можетть использовано в аналитической практике для контроля цветных металлов и сплавов на содержание свинца. Цель - увеличение экспрессности определения, Цель достигается тем, что в фоновый раствор, содержащий НРО, и НС 10 кислоты, дополнительной вводят 10- 10 М ионов меди (11) и 110 -2 10 М хлорид-или бромид- ионов, Определение свинца проводят на твердом электроде из углеродного моноволокна с геометрическими размерами определяемыми из соотношенияУО 0,081 15 с 1 У Р 0,021, где 1 - дли- э на капилляра, Й - диаметр электрода, Р - диаметр кайилляра. 2 с.п. ф-лы, ЦЯ 2 табл.Изобретение относится к электро- химическим методам анализа, в частности к определению свинца, и может быть использовано в аналитической5 практике, например в химической промышленности, для контрсчя цветных металлов и сплавов, в анализе объектов окружающей среды.Цель изобретения - увеличение экс прессности определения ионов свинца.Содержание свинца определяют в стандартных образцах с известным содержанием свинца. Для этого 0,1-0,2 г сплава растворяют в 5 мл ННОЕ (1:1) в присутствии в сплаве кремния необходимо добавить 1-3 капли НР. После полного растворения пробы добавляют 2,9 мл 8,7 М НС 10 и выпаривают до белых паров для удаления азотной кис лоты. После этого добавляют 4,6 мл 10,9 М НРО, с расчетом получения конечной концентрации 1 М. Анализируемый раствор помещают в мерную колбу на 50 мл, добавляют НС 1 или НВг до получения концентрации 0,005-0,02 М и доводят до метки бидистиллированной водой. Измерения проводят по двум схемам: вводят весь объем анализируемого раствора в электрохимическую ЗО ячейку и проводят ойределение свинца или в ячейку вводят чистый фоновый раствор, а анализируемый раствор набирают только в капиллярную полость, наполнение которой происходит под действием капиллярных сил. Выбор той или другой схемы определяется объемом и концентрацией анализируемого раствора, при этом результаты получаются одинаковыми, Ввиду наличия достаточного количества стандартного сплава с относительно высоким содержанием свинца опредение проводят по первой схеме, Так как анализируемые сплавы содержат большое количество меди, до полнительно ее не вводят. Регистри.руют по пять вольтамперограмм на универсальном полярографе при 25+0,1 С в переменно-токовом 3-электродном режиме (амплитуда переменного напряжения 25 мВ при скорости развертки по 5 О тенциала 25 м В/с). Индикаторным электродом служило углеродное моноволокно УМВдиаметром 30 мкм, электродом сравнения - хлорид серебряный,55 вспомогательным электродом - стержень из Стеклоуглерода. Потенциал накопления измеряют в интервале (-0,6)- (-0,8) В, после каждого определения электрод очищают электрохимически .при потенциале 0,6-0,8 В в течение15-20 с с последующей паузой в 2030 с, Концентрацию свинца в раствореопределяют методом стандартных добавок. Продолжительность анализа однойпробы занимает приперно 30 мин. Результаты определения даны в табл.(определение свинца в аттестованныхстандартных образцах п=5, Р=0,95,эВ условиях ограниченного объемараствора ри проведении накопленияцри потенциалах отрицательнее (-0;3)(-0,4) В в кислой среде растворенныйкислород быстро восстанавливается ввиду того, что он присутствует в небольшом количестве, а также из-за увеличения отношения поверхности электродак объему раствора, в котором присутствует кислород, и, таким образом, егомешающее влияние на эффективность накопления значительно уменьшается,Предлагаемый электрод обеспечивает отношение поверхности индикаторногоэлектрода к объему анализируемого раствора в капиллярной полости на 3-4порядка больше, чем при обычных условиях. Растворенный кислород тем быстрее восстанавливается, чем больше этоотношение. Использование в качествеиндикаторного электрода углеродногомоноволокна путем помещения его в капилляр из неэлектропроводъого материала обеспечивает получение большихзначений отношения Б /Чгде 8Э эплощадь поверхности индйкаторногоэлектрода, а Чо - объем раствора вкапиллярной полости, при хорошей воспроизводимости объема анализируемогораствора (разброс получается толькопри вариации толщины углеродного волокна),Кроме того, углеродные волокнаимеют широкий диапазон рабочих потенциалов высокую электрохимическую ихимическую коррозионно-стойкость,низкие фоновые токи, что делает ихособенно пригодными для использованияв качестве индикаторных электродов.Для увеличения отношения Бэ/ЧР предпочтительно уменьшать обЪем айализируемого раствора (объем капиллярнойполости), так как при увеличении Яэснижается чувствительность определения, вследствие увеличения фоновоготока. Но и при уменьшении объема анализируемого раствора также уменьшает 1 А 0834550 ся чувствительность инверсионного определения, так как уменьшается количество накопленного на электроде вещества. Следовательно, для проведения определения свинца с высокой чув 5 ствительностью без удаления растворенного кислорода необходимо определить оптимальные размеры капилляра. Величина отношения Я /Ч не зависит от длины капилляра.Ввиду того, что при определении с помощью переменно-токовой вольтамперометрии нельзя измерять количество растворенного вещества кулоно метрически, когда необходимо предотвратить диффузию анализируемого вещества из капиллярной полости, для определения свинца можно использовать упрощенную Н-ячейку, в которой измерительный капилляр сообщается с макро- объемом раствора через нижний торец, В этом случае происходит диффузия некоторого количества анализируемого вещества из капиллярной полости или в ней, которое зависит только от отношения диаметра капилляра к его длине. Длина капилляра влияет также на эффективность электрохимического процесса накопления и растворения, вследствие неравномерного распределения потенциала на поверхности индикаторного электрода, который может привести к тому, что заданный потенциал настолько отличается от реального, что электрический процесс может и не протекать. Поэтому для определения оптимальных размеров капилляра необходимо учитывать кроме отношения д /О, определяющего величину отношения 5 /Ч , и величинуотношения Рк/1Определение оптимальных геометрических размеров капилляра относительно диаметра индикаторного электрода 45 проводят путем изучения влияния геометрических размеров капилляра в зависимости от продолжительности накопления на полноту (эффективность) осаждения свинца по площади пика. растворения свинца в постоянно-токовой вольтамперометрии без предварительного деаэрирования анализируемого раствораРезультаты даны в табл, 21 1 РЬ55 =5 10 М, фон 1 М КС 1, постоянно-токовая ВА, 1=-1,0 В, Й =30 мкм).Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что наиболее эффективное осаждение свинца в присутствии растворенного кислорода происходит при значении отношения диаметра капилляра к диаметру электрода не более 15 и отношении диаметра капилляра к его длине в интервале 0,02-0,08, т,е. оптимальные размеры капилляра относительно диаметра электрода ограничены соотношением0,081- 15 с 1 э) 0,021При геометрических размерах капилляра, выходящих за рамки указанного соотношения, эффективность накопления снижается, а это приводит к необходимости увеличения продолжительности накопления для достижения той же чув. - ствительности определения. Так при Р) 156 эффективность снижается из-за присутствия относительно большого количества кислорода, для восстановления которого необходимо увеличивать Эпродолжительность накопления. При 00,081 эффективность снижается иэза увеличения количества вещества, продиффундировавшего из полости измерительного капилляра, и уменьшения площади поверхности индикаторного электрода. При Р0,021 эффективность снижается из-за того, что вследствие высокого омического сопротивления электролита часть индикаторного электрода, наиболее удаленная от противо- . электрода, не участвует в процессе накопления.Предлагаемое изобретение позволяет определять свинец в растворах объемом (110)-(1 10 ) смд, экономию реактивов, отсутствие необходимости удале" ния растворенного кислорода, обеспечивает возможность определения свинца в растворах, содержащих большие количества ионов меди (11) и без их маскирования или удаления, улучшает условия труда при определении свинца в растворе в присутствии ионов меди (11) в виду отсутствия необходимости работы с ртутно-графитовом электродом, длительное использование одного и того же электрода, вследствие высокой электрохимической коррозионно-стойкости углеродного моноволокна, обеспечивающее многократное проведение цикла накопление - измерение электрохимическая очистка. Формула изобретения1. Способ инверсионного переменнотокового вольтамперометрического оп5 1408345еделения свинца на фоне, содержащем кМ раствора ортофосфорной кислоты, угт л и ч а ю щ и й с я тем, что,чцелью увеличения экспрессности оп- ув5еделения, в фоновый раствор дополни- свельно вводят (1 10 -1 10 ) М ионоведи (11) и (110-2 10 ) М хлориди бромид-ионов,.а определение свин- ра проводят на твердом индикаторном 10лектроде из углеродного моноволокна,таааица и его йцея окце ация ков се ттвстоеаяяов одарив"кие секя одв е,42 р 01 Вс О 5836,9 2, Электрод для инверсионного пееменно"токового вольтамерометричес" ого определения свинца, на основелеродного моноволокна, о т л и а ю щ и й с я тем, что, с целью еличения экспрессности определения инца, углеродное моноволокно расоложено в капилляре из неэлектропроодного материала с геометрическими азмерами, определяемыми из соотношения0,081 15 Й 8Р 0,021где 1 - длина капилляра;й 1. - диаметр электрода;Р - диаметр капилляра.1408345 Таблица 2 Ипил дпмБвфюрдс Р /Й Ч капилляра, смз Опыт Расчет 3,44 172 0,10 0,11 О,2 0,10 0,21 0,22 10,03 1,72 0,23 0,22 1,12 57 353 10 3 0,29 0,34 15, 2 0,33 10 0,35 20,1 О;86 5,7 4,67 10 3 0,33 0,45 0,38 0,42 3,5 10 3 0;19 0,34 6,0 5,0 300 0,22 0,19 10 7,0 10 3 0,65 0,68 2,97 1 О 0,69 0,68 10 1,05 1 б 3 0,98 1,02 10 15,06 1,99 1,04 1,01 10 1,4 10 3 0,40 1,36 1;49 10 20,1 0,83 10 0 0 О, мкм, мм Р/1100 кф 419,25 5,23 8,02 миимкад,ц У 5,7 1,16 10 3 1 О 5,7 2,33 10 3,2 62,оставитель Т.Николаеваехред М.Дидык КорректорА.ТяС Редактор И. Горная ко Заказ 3305/47 Подписное комитета СССР и открытий ская наб д. 4/