Определение примесей цинка, кадмия, свинца и меди методом

Инверсионной вольтамперометрии

Общая схема ВА анализа представлена на рис.14.

Рис.14. Общая схема ВА анализа

После отбора средней пробы следует операция пробоподготовки. Цель пробоподготовки – получение определяемого вещества в электрохимически активной форме для оценки его концентрации с заданными метрологическими характеристиками.

Перед работой проверяют готовность прибора и электродов, а также работу электрохимической ячейки на стандартных растворах.

Электрохимическая ячейка представляет собой кварцевый стаканчик с электролитом (фоном), в который опущены рабочий электрод (ртутно-пленочный, стеклоуглеродный, золотографитовый или др.) и электрод сравнения (хлоридсеребряный). Часто для уменьшения омического сопротивления в цепи в раствор помещают третий электрод – вспомогательный (хлоридсеребряный, стеклоуглеродный или платиновый).

Измерения проводят с помощью ВА-анализаторов. Программа измерений предусматривает съемку вольт-амперных кривых, пробы с добавкой стандартного раствора, расчет концентрации и погрешности измерений. В современных ВА-комплексах эти данные обрабатываются с помощью компьютера, сохраняются в архиве прибора и могут быть распечатанны.

Перед количественным определением важна предварительная подготовка пробы.

Пробоотбор и пробоподготовка. При определении следов элементов ИВ-методом необходимо перевести их в раствор, в котором должны отсутствовать даже следы мешающих органических веществ (ОВ).

Известно, что аналитические сигналы элементов в методах ИВ искажаются под влиянием ОВ вследствие их адсорбции на электроде, их взаимодействия с ионами, металлов, а также наложения сигнала восстановления или окисления ОВ на электроде. Таким образом, определению следов элементов должна предшествовать тщательная пробоподготовка. Проба перед анализом подвергается УФ-облучению в присутствии муравьиной кислоты.

При наличии в растворе ячейки нескольких элементов с достаточно разнесенными потенциалами пиков вольтамперограмма представляет собой совокупность пиков, которую также можно использовать для количественного химического анализа.

Оборудование и реактивы

Комплекс аналитический вольтамперометрический в комплекте с компьютером.

Электрод рабочий ртутно-пленочный.

Электрод сравнения хлоридсеребряный.

Вода бидистиллированная.

Муравьиная кислота, ос.ч.

Кварцевые стаканчики на 20-25 мл.

Бумага фильтровальная.

Дозаторы с дискретностью доз до 1,0 мл или микробюретки на 1

и 2 мл.

Колбы мерные на 25 и 50 мл.

Стандартные растворы Zn²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺ c концентрацией 10,0 или 1,0 мкг в 1 мл.

Описание определения

Перед проведением измерений выполняют следующие работы: тщательную отмывку посуды, приготовление растворов, подготовку ВА-анализатора (в том числе подготовку электродов), подготовку проб.

Подготовка посуды и электродов.На ртутно-пленочный электрод нанесите пленку ртути, погружением серебряного стержня в ртуть. Хлоридсеребряный электрод заполняют 0,1 М раствором КCl. Электроды вставьте в соответствующие гнезда в приборе. В три кварцевых стаканчика внесите по 10 мл бидистиллированной воды. На компьютере запустите к выполнению файл отмывки загрязнений на электродах. Проведите минимум три цикла.

Определение фонового загрязнения. В три кварцевых стаканчика внесите по 10 мл бидистиллированной воды и добавьте по 4 - 7 капель концентрированной. муравьиной кислоты. Погрузите электроды в стаканчики. На компьютере загрузите файл «Определение Zn, Pb, Cd, Cu в природных, сточных и питьевых водах». Проведите определение фона. Усредните полученные данные. Если фон достаточно чистый, перейдите к анализу пробы.

Анализ пробы. Отберите пипеткой по 10 мл анализируемой воды в кварцевые стаканчики (три параллельные пробы). Снимите вольтамперограммы для пробы в пределах от – 1,2 до +0,05 В. Усредните полученные данные. Найдите потенциалы пиков и определите, какие ионы присутствуют в растворе по приведенным ниже данным:

Катион	Zn2+	Cd2+	Pb2+	Cu2+
Епика±0,07, В	–0,9	–0,6	–0,4	+0,05

При необходимости проведите в ручную разметку пиков. Если качественный анализ выполнен правильно, приступите к определению содержания ионов.

Анализ пробы с добавкой. Пипеточным дозатором введите определенный объем стандартного раствора определяемых веществ. На компьютере заполните таблицу «Количество». Проведите измерения. Усредните полученные данные.

При получении удовлетворительных результатов запишите документ в архив.

Вылейте анализируемый раствор и повторите на компьютере команды «Подготовка посуды и электродов» практической части для отмывки электродов и кварцевых стаканчиков.

ХРОМАТОГРАФИЯ

Хроматография –метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами – подвижной и неподвижной. Неподвижной фазой служит сорбент, а подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу.

Разновидности хроматографических методов анализа:

газовая, жидкостная, ионообменная, бумажная хроматография и др.

Разделение смеси содержащихся в растворе ионов основано на неодинаковой способности их к обмену с ионами ионита.

Свойствами ионитов обладает большое число различных природных и синтетических веществ. Важнейшими из них являются синтетические смолы, угли и некоторые минеральные иониты..

В основе ионообменной хроматографии лежит обратимый стехиометрический обмен ионов, содержащихся в анализируемом растворе на подвижные ионы ионитов (катионитов и анионитов). В соответствии с этим для вымывания адсорбированных веществ необходимо применять растворы электролитов.

В лабораторной практике чаще всего применяют сильнокислотные катиониты КУ-2, КУ-1, КУ-23 и др., обладающие высокой обменной емкостью – 4 – 5 мг-э/г (обменную емкость характеризуют числом мг-эквивалентов иона. поглощаемых 1 г ионита). Они легко обмениваются катионами с раствором, который пропускают через катионит, но не поглощают анионов или недиссоциированных молекул

Из анионитов используют высокоосновные – АВ-17, среднеосновные – ЭДЭ-10П и др. Они поглощают лишь анионы, но не сорбируют катионы и молекулы.

Подготовка ионитов к работе включает следующие стадии:

- набухание ионита в воде,

- переведение катионита в Н⁺-форму, а анионита в Сl^–- или ОН^–-форму в динамических условиях (для чего катионит промывают соляной кислотой, а анионит раствором NaCl или NaOH,

-промывание ионита дистиллированной водой.

Ионный обмен находит широкое применение для разделения компонентов

в анализе полупроводниковых соединений. При определении примесей в теллуре, селене, олове, мышьяке и других материалах используется способность катионита КУ-2 сорбировать примеси, в то время как элемент основы не сорбируется и переходит в фильтрат. Поглощенные примеси могут быть избирательно десорбированы.

В табл. 19.1 приведены возможности раздельного вымывания сорбированных на катионите примесей при определении их в полупроводниковых материалах.

Таблица 19.1