Электрохимическая ячейка для ультрамикроанализа Советский патент 1985 года по МПК G01N27/28 

со

00

1

Is9 01 Изобретение относится к аналитической химии и может быть использова но при электрохимических исследовани и анализе малых объемов растворов в химической, нефтехимической и других .отраслях промьшленности. Известна электрохимическая ячейка используемая для исследования и анал за малых количеств раствора, элект ды которой изготовлены из благородны металлов. Рабочий электрод в форме цилиндра с изолированной боковой поверхностью торцом соприкасается с анализируемым раствором толщиной 10 см. Вспомогательный электрод и электрод сравнения расходятся в боль шом объеме фонового электролита, который соединяется с анализируемым раствором через капилляр J. Однако в силу того, что исследуемый раствор сообщается с фоновым, имеет место диффузия исследуемого раствора в макрообъеме, что приводит к изменению его концентрации во врем ни и в конечном счете к увеличению погрешности измерений. Наиболее близким техническим решением к изобретению является электрохимическая ячейка для ультрамикроанализа, содержащая индикаторный электрод, размещенный в стеклянном капилляре, вспомогательный электрод электрод сравнения. Исследуемьй раствор в капилляре соединяется с фоновым электролитом через торец ячейки капилляра 2j. Недостатком известной ячейки является значительная погрешность измерений за счет диффузии вещества и капилляра в, объем фонового электролита, которая может составить порядка 20%. Целью изобретения является повышение точности измерения путем умень шении диффузии анализируемого раство ра в фоновой электролит. Поставленная цель достигается тем, что электрохимическая ячейка для ультрамикроанализа, содержащая индикаторный, электрод, размещенный в стеклянном капилляре, вспомогатель ный электрод и электрод сравнения, снабжена двумя держателями, установленными один над другим с возможностью вертикального перемещения,при. этом капилляр индикаторного электрода размещен в нижнем держателе, верх няя поверхность которого отшлифована, вспомогательный электрод выполнен в виде графитовой шайбы, установленной на нижнем торце верхнего держателя, в полости которого размещен электрод сравнения, причем полость электрода сравнения сообщена с капилляром, выполненным в графитовой шайбе, а нижняя поверхность щайбы отшлифована. В предлагаемой ячейке торец нижнего держателя с индикаторным электродом закрывается пришлифованной поверхностью торца вспомогательного электрода, сообщающимся с камерой электрода сравнения. Пленка электролита между шлифованными поверхностями торцов верхнего и нижнего держателя осуществляет электрический контакт вспомогательного, индикаторного и электрода сравнения, а также позволяет уменьшить диффузию анализируемого раствора из капилляра индикаторного электрода. В данной ячейке предлагается использовать в качестве индикаторного электрода углеродное волокно, что позволяет расширить область потенциалов измерения вследствие того, что на углеродных материалах перенапряжение выделения водорода выше, чем на благородных металлах. Углеродные волокна имеют толщину в пределах 1-30 мкм. Получение из благородных металлов проволоки микронного диаметра невозможно. Использование углеродных волокон с диаметром несколько микрон позволяет использовать капилляры с малым диаметром и, как следствие, уменьшить объем исследуемого раствора. Например, для капилляра длиной i IQ мм радиусом мкм и диаметром волокна 3 мкм объем раствора равен ,5-Ю, см. На чертеже изображена предложенная ячейка, общий вид. Ячейка состоит из прецизионного стеклянного капилляра 1, впрессованного в изолирующей втулке 2, которая крепится в нижнем держателе 3, имеющем резьбу 4, позволяющую передвигать держатель 3 по направляющему цилиндру 4. Нижний держатель 3 имеет внутреннюю полость, в которой помещается капля ртути 5, которая через контакт 6 подсоединяется к измерительной схеме. На резьбе в направляющем цилиндре 4 вставлен верхний держатель 7, который также передвигается в направляющем цилиндре 4. В верхний держатель 7 впрессован вспомогательньй электрод 8 со стеклянным капилляром 9. В верхнем держателе 7 имеютс отверстия 10, через которые подводится инертный газ, а также подсоединяют вспомогательный электрод 8 к измерительной схеме через контакт 1 1. В верхнем держателе 7 имеется полость в которую вставляется электрод 12 сравнения.

Датчик работает следующим образом. .

Раствор с анализируемым веществом помещается в измерительном капилляре 1f который заполняется под действием капиллярных сил. В этом же капилляре помещается углеродное волокно, после чего втулка 2 крепится в нижнем держателе 3 так, чтобы волокно расходи.лось в контакте с каплей ртути. Сверху волокно срезается на одном уровне с капилляром. Нижний держатель 3 ввинчивается в направляющий цилиндр 4. В камеру верхнего-держателя 7 заливается раствор, в который помещается электрод сравнения. Через Отверстия 10 подается инертный газ для создания инертной атмосферы. После выдержки определенного времени в инертной атмосфере держатели 3 и 7 приводятся в соприкосновение и прижимаются друг к другу. Предварительно на торец одного из держателей наносится капля фонового раствора. При соприкосновении и сжатии эта капля растекается между поверхностями, образуя тонкую пленку, которая обеспечивает электролитический контакт индикаторного электрода (углеродного волокна ) с электродами вспомогательным и сравнения, после чего можно произвести определение тем или иным электрохимическим методом.

По окончании измерения держатель 3 вывинчивается из направляющего цилиндра 4,для замены раствора, а если необходимо и углеродного волокна, подготавливая измерительный ка- пилляр для новых измерений.

Предложенная ячейка обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известной: уменьшается возможность диффузии анализируемого вещества из капилляра, что уменьшает ошибку измерений, до 20%; предлагаемая ячейка позволяет значительно уменьшить объе исследуемого раствора вплоть до величины 10 см (подобных результатов не было получено); использование углеродного волокна позволяет расширить область потенциалов измерений, осуществить замену благородны металлов, увеличить чувствительность определения до .

п

11

f

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ УЛЬТРАМИКРОАНАЛИЗА, содержащая индикаторный электрод, размещенный в стеклянном капшшя ре, вспомогательный электрод и электрод сравнения, о тличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения диффузии анализируемого раствора в фоновый электролит, она снабжена двумя держателями, устат новленными одни над другим с возможностью вертикального перемещения, при этом капилляр индикаторного электрода размещен- в нижнем держателе, верхняя поверхность которого отщлифовап на, вспомогательный электрод выполнен в виде графитовой шайбы, установленной на нижнем торце верхнего держате- С . о ля, в полости которого размещен элект(Л род срав1}ения, причем полость электрода сравнения сообщена с капилляром, выполненным в графитовой шайбе, а . нижняя поверхность шайбы отшлифована.