Способ определения применимости инверсионной вольтамперометрии для анализа анионов и органических соединений Советский патент 1992 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к инверсионным вольтамперометрическим способам определения анионс в и органических соединений.

Цель изобретения - повышение экспрессности определения применимости инверсионной вольтамперомет- рии определения анионов.

На фиг.1 и 2 показаны кривые, поясняющие предлагаемый способ.

Указанная цель постигается снятием в динамических условиях анодных поляризационных кривых в изучаемом растворе электролита. При этом регистрируется анодная поляризационная кривая фонового электролита в отсутствие анионов от потенциала, при-котором начинается-, разряд ионов фона или разложение воды Е до потенциала растворения электрода (на сколько позволяет диаграммная лента), например, до +0, В (отн; нас. к.э.). .После добавления в фоновый электролит раствора, содержащего изучаемый анион в концентрации порядка М, снова регистрируется анодная поляризационная кривая в том же диапазоне потенциалов от потенциала Е. Если на анодной .поляризационной кривой в присутствии анализируемого аниона регистрируется полярографическая

О

ел ю

СО

„А,

на, то это является признаком применимости инверсионной вольтамперомет- рии для данного аниона. Величина и форма волны.на вольтамперометричес- кой кривой зависит от электрохимической активности изучаемого иона или соединения и характера их взаимодействия с индикаторным электродом. Чем больше высота волны при один-аковой концентрации аниона в растворе, тем меньшую концентрацию можно определить способом инверсионной вольтамле- рометрии, т.е. тем более чувствительным окажется этот способ на данный анион. При этом потенциал достижения предельного тока волны является потенциалом электролиза Еэ. Регистрируя 2-3-анодные поляризационные кривые с различным содержанием анионов в раст- воре, по минимальной волне аниона определяют оптимальный интервал потенциала накопления ЕЭ, в котором необходимо проводить электролиз с целью определения анионов способом инверси- онной вольтамперометрии.

Пример 1. В обычную трехэлект родную электрохимическую ячейку заливают 0 мл 0,05 М раствора тетрабора- та натрия в качестве индифферентного электролита. В ячейку с раствором опускают серебряный электрод с хорошо отшлифованной поверхностью и тщательно промытый бидистилированной водой. Раствор продувают инертным газом, например, аргоном высокой частоты в течение 10-15 мин, после чего снимают поляризационную кривую (фоновую кривую). Для фона 0,05 М анодную поляризационную кривую фона снимают от потенциала - 0,7 В до + 0,36 В. В этом интервале потенциалов фоновая линия представляет почти линейную зависимость остаточного тока от по- тенциала примерно до значения + 0,3 В (кривая 1 на фиг.1). Убедившись в том что фоновая линия достаточно чистая (т.е. не искажена протеканием посто- . ронних электрохимических процессов), приступают к проверке возможности определения интересующего нас иона или соединения способом инверсионной

вольтгмперометрии и определяют оптимальную область потенциалов, в которой изучаемый ион или соединение электрохимически накапливают. Для этого в раствор электролита, находящегося в ячейке, добавляют из стандартного раствора, например кон

0

c п 5

30

35

40

50

55

центрации М некоторое количество исследуемого раствора, например раствора ,, с таким расчетом, чтобы концентрация изучаемого иона в ячейке стала не ниже . После добавления исследуемого раствора прот дувку следует продолжать еще 2-3 мин, а затем снять анодную поляризационную кривую раствора,, содержащего исследуемый ион, в том же интервале потенциалов, в том же режиме развертки (кривая 2 на фиг.1). По виду второй поляризационной кривой видно, что теллурит-ион, находящийся в растворе, взаимодействует с серебряным электродом и может накапливаться в виде осадка в исследуемом растворе электролита, причем оптимальный интервал потенциалов накопления осадка совпадает с рбпастью потенциалов. в которой находится волна, т.е. в области П,25-0,26 В (отн. нас. к.э.)„ При изучении зависимости значения тока пика теллурит-иона на фоне 0,05 М от потенциала электролиза способом инверсионной вольтамперометрии следует, что и максимум этой зависимости находится в области потенциалов ,,26 В.

П р и м е р 2. Устанавливают применимость ИВА для определения карбонат-иона, у которого ПРд згсоэ 1 2 , в растворе 0,05 М NaiB4Or на серебряном электроде.

i

Для этого электрохимическую ячейку заливают 0 мл 0,05 М Na2B4Ot в качестве индифферентного электролита. В ячейку с раствором опускают дисковый серебряный электрод с зеркально отшлифованной поверхностью, тщательно промытый бидистиллированной водой. Раствор продувают инертным газом, например аргоном высокой чистоты, в течение 10-15 мин, после чего регистрируют поляризационную кривую (фоновую линию) от начального потенциала + 0,100 В до + 0,360 В (кривая 1 на фиг.1). Если фоновая линия не искажена протеканием посторонних процессов (из-за возможного присутствия электроактивных примесей), то приступают к проверке возможности определения карпонат-ионов и нахождению оптимальных условий накопления его в виде осадка на поверхности электрода для количественного определения.

С этой целью в раствор индифферентого электролита, находящегося в чейке, добавляют из стандартного раствора (С М) 2-3 мл. , После добавления указанного количества исследуемого раствора в ячейку продолжают продувку раствора инертным газом еще 2-3 мин. Затем снимают в потенциодинамическом ре- JQ жиме анодную поляризационную кривую раствора, содержащего исследуемый ион в том же интервале потенциалов и в том же режиме развертки, что и фоновый электролит (кривая 3 на15 иг.1). По виду поляризационной кривой 3 видно, что образующийся труднорастворимый осадок не осаждается на поверхности электрода в данном растворе электролита в рабо- 20 чей области потенциалов, и поэтому не может определиться способом инверсионной вольтамперометрии.

ПримерЗ. Известно, что гидрованадат-ион образует с серебром 25 труднорастворимое соединение с ПР - . Проверяют применимость способа инверсионной вольтамперометрии для определения гидрованадат-ионов в растворе 0,1)5 М Na2B407 на сереб- -JQ ряном электроде. С этой целью в электрохимическую ячейку заливают 0 мл 0,05 И в качестве индифферентного электролита. В ячейку с раствором опускают дисковый сереб- ,,. ряный электрод с зеркально отполированной поверхностью, тщательно промытый бидистиллированной водой. Раствор продувают инертным газом в течение 10-15 мчн, после чего регистри- Q руют поляризационную кривую (фоновую линию) в потенциодинамическом режиме от начального потенциала + 0,100В до -I- 0,360 В ( кривая 1 на фиг.1). Убедившись в том, что фоновая линия

не искажена протеканием посторонних процессов (из-за возможного присутствия электрохимически активных посторонних примесей), приступают к проверке возможности определения гидро- ванадат-иона в растворе. Для этого в раствор индифферентного электролита, находящегося в ячейке, добавляют из стандартного раствора гидрованадат- иона (С 1-Ю-3 М) 2-3 мл с таким

50

55

расчётом, его концентрация в ячейке была около 10 М. После добавления указанного количества исследуемого раствора в ячейку продол, JQ 15 20

5 -JQ ,,.

Q

0

5

жают продувку раствора еще 2-3 мин инертным газом. Затем снимают в потенциодинамическом режиме анодную поляризационную кривую раствора содержащего исследуемый ион в том же интерволе потенциалов и в том же ре- жиме развертки, что и фоновый электролит (кривая 4 на фиг.1). По виду поляризационной кривой 5 видно, что образующийся осадок серебра с гидро- ванадат-ионом осаждается на повзрх- ности электрода, о чем свидетельствует волна на поляризационной кривой в интервале потенциалов 0,,35 В.

При изучении зависимо сти значении тока пйкз от потенциала электролиза способом инверсионной вольтамперометрии максимальное значение тока пика наблюдается в области потенциалов 0,35-0,37 В что достаточно точно подтверждает лредлагаемый способ экспрессного определения возможности использования инверсионной вольтампе- рометрии и нахождение оптимальной области потенциалов.

Пример. Проверяют возможность определения оксиэтимедендифос- фоновой кислоты (ОЭДФ) методом инверсионной вольтамперометрии в растворе 0,1 М KNOj на амальгамном пленочном электроде, а также область потенциалов, в которой необходимо накапливать соединение ОЭДФ с материалом электрода с целью количественного ее определения. Для этого в электрохимическую ячейку залипают 0 мл 0,1 М KNQ5 в качестве индифферентного электролита. В ячейку с раствором опускают пленочный амальгамный электрод с промытой бидистиллятом свежей поверхностью. Раствор продувают инертным газом, например аргоном высокой чистоты, в течение 10-15 мин, после чего регистрируют поляризационную кривую (фоновую линию) от начального потенциала - 0,200 В до + 0,00 В (кривая 1 на фиг.З). Если фоновая линия не искажена протеканием посторонних процессов (из-за возможно го присутствия электроактивных примесей), то проверяют возможность определения ОЭДФ методом инверсионной вольтамперометрии и оптимальный интервал потенциалов, в котором необходимо проводите, электролиз. Для этого в раствор 0,1 М КМОз из стандартного раствора М ОЭДФ добавляют 0,5мл После добавления в ячейку указанно

го количества исследуемого раствора продолжают продувку раствора инертным газом еще 2-3 мин. Затем снимают в потенциодинам ическом режиме анодную поляризационную кривую раствора, содержащего ОЭДФ в том же интервале потенциалов и в том же режиме развертки, что и фоновый электролит (кривая 2 на фиг.З). По виду поляризационной кривой 2 видно, что за счет протекания процесса образования адсорбирующегося комплекса на электроде при взаимодействии с ОЭДФ регистрируется анодная волна. Пре- дельный ток достигается при потенциале + 0,20 В (отн. нас. к.э.).

Аналогичным путем была подтверждена возможность определения тиоглюко- зы и найден оптимальный интервал по- тенциалов на том же индифферентном фоне 0,1 KNOi (кривая 3 на фиг.З).

I

Предлагаемым способом подтверждена возможность определения на фоне 0,1 М KNOj комплексообразователя эти лендиаминтетраацетата (ЭДТА) и оп- тимальной области потенциалов при ег накоплении инэерсионновольтамперо- метрическим путем (кривая на фиг.3

Таким образом, были подтверждены принципиальные возможности определения ионов способом инверсионной вольтамперометрии и экспрессивного

10

15

20

25- )/зо

8

«. .

нахождения условий,их опредения для

ионов.

Формула изобретения

Способ определения применимости инверсионной вольтамперометрии для анализе анионов и органических соединений путем концентрирования веществ из исследуемого раствора на поверхности электрода в виде малорастворимого- осадка или адсорбированных комплексов с последующим растворением в потенциодинамическом режиме, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности оценки применимости инверсионной вольт- . амперометрии при определении содержания анионов и органических соединений, регистрируют сначала анодную поляризационную кривую индифферентного раствора электролита в отсутствие, изучаемого аниона, с последующей регистрацией второй анодной поляризационной кривой в томже режиме и. интер- вале потенциалов, но в присутствии в растворе изучаемого аниона в количестве ,Ы 0 М, и при появлении второй поляризационной кривой анодной волны проводят электролиз в интервале потенциалов, в котором регистрируется волна при ее минимально различимой величине, соответствующей минимальной концентрации.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к инверсионным вольтакмерометрическим способам определения анионов и органических соединений. Цель изобретения - увеличение экспрессности определения применимости ИВА для анализа анионов и органических соединений. Цель достигается тем, что регистрируют анодную поляризационную индифферентного раствора электролита в отсутствие и присутствии исследуемого соединения. Наличие на второй поляризационной кривой анодной волны указывает на применимость ИВА в данном растворе на данном электроде, а интервал псген- циалов, в котором укладывается ьэлнс. при ее минимальной концентрации, является оптимальным интервалом, в котором необходимо вести электролиз. Способ применим для определения ТеО ТеО| Вг, СГ, SeO| CNS, S20, тиоглюкозы, ОЭФФ, ЭФТА, циануровой кислоты. 2 ил. с г С/

С.6

0.300

0.200

+aw

Фиг.1

Е.в

0,30 №0 0,Ю 0.00 -0/0 -0,20

t

s

.

Фаг. 2