Способ полярографического анализа и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01N27/48 

(5) СПОСОБ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относится к электрохимическому приборостроению и используется преимущественно в электрохимических методах анализа.

По основному авт.св. № 6Bkk2S известен способ полярографического анализа и устройство для его осуществления, используемое преимущественно, в электрохимических методах анализа. Этот способ заключается е том, что при наложении на ячейку с ртутно-капельным электродом постоянного (медленно меняющегося) поляризующего напряжения из общего тока ячейки путем избирательной фильтрации выделяют переменную составляющую с частотой, равной или кратной частоте изменения площади ртутного электрода и затем проводят фазовое отделение фарадеевской части тока от емкостной с ее последующей регистрацией.

Устройство для осуществления этого способа состоит из источника hoДЛИ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

стоянного (медленно меняющегося) поляризующего напряжения, потенциостата, электрохимической ячейки с ртутно-капельным электр5одом, избирательного усилителя, синхронного детектора, регистратора, генератора частоты капания, устройства сброса капли, умножителя частоты, регулируемого фазовращателя. Для фазового отделения фарадеевской состав10ляющей тока от емкостной фазы опорного сигнала, поступающего с регулируемого фазовращателя на синхронный детектор, она должна быть выбрана равной 90 по отношению к костной составляющей тока 11.

Недостатком такого способа и соответствующему ему устройства является слабая степень разделения фарадеевской и емкостной составляющих

30 тока ячейки, ограничивающаяся не оптимальным значением разности фаз между ними, при котором на выходе синхронного детектора вместе с суI.3 . щественным подавлением емкостной .составляющей происходит значительное ослабление фарадеевскогр тока (оптимальным значением разности фаз является i90°, при котором не происходит ослабление выделяемой составляющей) , что снижает точность и чувствительность анализа. . Цель изобретения - повышение чув ствительности и точности полярографического Метода анализа. Цель достигается тем, что в способе полярографического анализа перед выделением переменной составляю щей тока производят его предварительное стробирование, т.е. измедение тока ячейки проводят спустя опр деленное время t р. после начала образования каждой капли. В устройство для реализации пред лагаемого способа дополнительно вве дены временной селектор и формирова тель строб-импульсов. На фиг. 1 показаны Графики фарад евского i и емкостного if токов ячейки при периодическом изменении площади капли; на фиг. 2 - блок-схе ма устройства , реализующая предлага емый способ полярографического анализа. Периодическое прерывание сигнала в начальные моменты формирования поверхности электрода повышает точность и чувствительность анализа, так как это позволяет, изменяя t, регулировать величину разности фаз между фарадеевской и емкостной составляющими тока ячейки и устанавливать ее оптимальное значение, кроме того, повышает отношение фарадеевско составляющей тока к емкостной до их фазовогр разделения. Можно показать например, что при использовании ртут но-капельHofo электрода для обратимых электрохимических реакций оптима/1ьное значение времени прерывания составляет 0,11 периода капания При этом на выходе синхронного детектора обеспечивается наибольшее от ношение фарадеевского тока к емкостному. Устройство для осуществления способа содержит источник постоянного (медленно меняющегося) поляризующего напряжения 1, потенциостат 2, электролитическую ячейку с ртутнокапельным электродом 3. избирательный усилитель i, синхронный детектор 04 5, регистратор 6, генератор частоты капания 7, устройство сброса капли 8, умножитель частоты 9, регулируемый фазовращатель 10, временной селектор 11, формирователь стробимпульсов 12. Источник 1 через потенциостат 2 подает на рабочий электрод ячейки 3 медленно меняющееся по линейному (ступенчатому) закону или постоянное поляризующее напряжение. Потенциостат 2 поддерживает на ячейке 3 напряжение, в точности равное напряжению источника 1. Сигнал, пропорциональный общему току ячейки 3, поступает через временной селектор 11 на вход избирательного усилителя , настроенного на частоту, равную или кратную частоте капания.Временной селектор 11 осуществляет стробирование тока ячейки, т.е. он пропускает сигнал на избирательного усилителя через определенное время после начала формирования поверхности капли . С выхода усилителя k усиленная гармоническая составляющая тока ячейки поступает на сигнальный вход синхронного детектора 5. который осуществляет фазовое отделение фарадеевской составляющей. Постоянное напряжение с его выхода, пропорциональное амплитуде гармонической составляющей фарадеевского тока, поступает на регистратор 6, в качестве которого может использоваться самописец. Генератор переменного напряжения 7 задает частоту капания. ртути в ячейке 3 через устройство сброса капли 8. Одновременно сигнал с выхода генератора 7 подается на умножитель частоты Э для формирования опорного напряжения нужной частоты и фазы, кфторре с выхода умножителя час Tort 9 через регулируемый фазовращатель 10 подается на второй вход синхронного детектора 5 и одновременно подается на формирователь строб-импульсов 12.Последние с выхода формирователя 12 подаются на временной селектор 11 и открывают его спустя определенное время-tс после начала падения каждой капли. Коэффициент умножения частоты 9 может быть 2,3 и т.д., в зависимости от номера высшей гармоники, подлежащей выделению и регистрации. При работе на основной частоте умножение не требуется, умножитель 9 отключается и сигнал с генератора 7 поступает непосредственно на фазовращатель 10 и формирователь строб-импульсов 12. Для выделения фарадеевской составляющей тока ячейки разность фаз между емкостной составляющей и опорным напряжением должна быть установлена равной 90. Предлагаемый способ и устройство для его осуществ ления предусматривают также возможность оптимального выделения и регистрации емкостной составляющей тока ячейки, пропорцио нальной в данном случае интегральной емкости двойного слоя (в отличие от переменно-токовых способов полярографии,в которых емкостной ток пропорционален дифференциальной емкости двойного слоя). Для этого фаза опорного напряжения должна быть с помощью регулируемого фазовращателя установлена равной 90 по отношению к фара еевскому току.При этс)м появляется возможность непосредственно наблюдать зависимость интегральной емкости от поляризующего напряжения при протекании электрохимической реакции. Предлагаемый способ полярогра фического анализа и устройство для его осуществления могут быть легко реализованы в виде самостоятельного прибора или в виде приставки к лю906 бой модели, широко применяющихся в заводских и научных лабораториях постоянно-токовых полярографов.Повышение точности и чувствительности анализа при использовании изобретения дает значительный экономический эфФормула изобретения Способ полярографического анализа по авт.св. N отличающийся тем, что, с .целью повышения точности и чувствительности анализа,до выделения переменной составляющей тока производят предварительное стробирование тока ячейки. 2. Устройство для осуществления способа ПОП.1, отличающееся тем, что между электролити- . ческой ячейкой и входом избирательного усилителя включен временной селектор, а между умножителя частоты и вторым входом временного селектора - устройство формирования строб-импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР W 6Bkk2S, кл. G 01 N .