Инверсионная вольтамперометрия

Сущность инверсионного вольтамперометрического метода (ИВА) заключается в том, что определяемый ион концентрации 10^–7-10^–10 моль/л некоторое время подвергается электролизу на индикаторном электроде. При этом определяемый элемент концентрируется на ртутной пленке в виде амальгамы. Степень концентрирования зависит от времени электролиза (≤ 5 мин). Далее выделенный элемент анодно растворяют . Анодная вольтамперограмма при этом в отличие от классической имеет вид характерного пика.

Высота волны и пика пропорциональна концентрации вещества в растворе. Волны или пики могут быть анодными (электрохимическое вещество окисляется) (рис.11) или катодными (электрохимическое вещество восстанавливается.

Рис 11. Анодная полярограмма с предварительным накоплением

Потенциал полуволны или пика определяется, в основном природой реагирующих веществ. Благодаря этому он может быть критерием для проведения качественного анализа.

Если в растворе присутствуют несколько ионов металлов. образующих со ртутью амальгаммы ( медь, цинк, олово, свинец, висмут, индий, кадмий и многие другие) их можно определять одновременно. На рис 12 приведена полярограмма смеси катионов.

Рис 12. Анодная полярограмма раствора, содержавшего три катиона

В инверсионной вольтамперометрии применяются стационарные ртутные электроды, что позволяет исключить использование больших количеств токсичной ртути, а наличие стадии концентрирования определяемого вещества повышает чувствительность метода на несколько порядков (предел обнаружения составляет 10^-5 – 10^-6 мг/л).

Существуют несколько методов определения концентрации: метод калибровочного графика, метод стандартных растворов и метод добавок.

Наибольшее распространение получил метод добавок. Он, как и метод калибровочного графика основан на зависимости анодного тока от концентрации:

I=K∙C,

где K – константа, зависящая от условий опыта.

Из анализируемого раствора C_x готовят раствор с известной добавкой определяемого вещества C_x + C_доб и снимают вольтамперограммы обоих растворов. Находят:

где Ix- максимальный анодный ток анализируемого раствора;

I_доб - ток добавки.

Рис.13. Волььамперограммы цинка, свинца, кадмия и меди в анализируемом
растворе: 1 – анализируемый раствор, 2 – проба с добавкой

На рис.13 представлены вольтамперограммы анализируемого раствора, содержащего ионы цинка, кадмия, свинца, меди (1), и пробы с добавкой (2).

.Достоинством метода ИВ является высокая чувствительность определения следов на уровне 0,01 - 0,001 мкг.

Лабораторная работа № 36