Способ формирования электрода для инверсионно- электрохимического определения микрои ультрамикроколичеств элементов

 

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ИНВЕРСИОННО-ЭЛЕКТРОХИ- . МИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРО- И УЛЬТ- . РАМИКРОКОЛИЧЕСТВ ЭЛЕМЕНТОВ путем нанесения из злектрюлита на графитовый стержень микроколичеств металла, стоящего в электрохимическом ряду напряжений ниже определяемого элемента , отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности электрода за счет получения на нем устойчивых сорбционных центров концентрирования определяемого элемента, на графитовый стержень из электролита дополнительно наносят ультрамикроколичества металла , стоящего в электрохимическом ряду напряжений выше металла, нанесенного на графитовый стержень. 2. Способ поп.1,отличаю щ и и с я тем, что используют электролит, содержащий дополнительно )) наносимые металлы в количестве 0,110 ,0 мкг/л.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 G 01 _#_ 27 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ л я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3572481/18-25 (22) 25.01.83 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) Н.A.Ãðóýêîâà, Л.И.Ройтман и Х.Ç.Брайнина (71) Свердловский институт народного хозяйства (53) 543.253(088.8) (56) 1. I.M.Florence, Z.Electro and, Chem. Progress in Potarography, 1970, р. 273..

2. Патент США Р 3855099, кл. G 01 N 27/26, опублик. 1971 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ИНВЕРСИОННО-ЭЛЕКТРОХИ- .

МИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРО- И УЛЬТ- .

РАМИКРОКОЛИЧЕСТВ ЭЛЕМЕНТОВ путем нанесения иэ электролита на графито..SU„„1081521 А вый стержень микроколичеств металла, стоящего в электрохимическом ряду напряжений ниже определяемого элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности электрода за счет получе- ния на нем устойчивых сорбционных центров концентрирования определяемого элемента, на графитовый стержень из электролита дополнительно наносят ультрамикроколичества металла, стоящего в электрохимическом ряду напряжений rbrure металла, нанесенного на графитовый стержень.

2 ° Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что используют электролит, содержащий дополнительно 1 наносимые металлы в количестве 0,110, О. мкг/л.

1081521

Изобретение относится к аналитик

-ческой химии, в частности к инверсионно-электрохимическим методам анализа, и может быть использовано в химической, металлургической, горной и пищевой промышленности для определений микро- и ультрамикроколичеств элементов в растворах электролитов.

Известен способ формирования электрода для определения микроколи- 1р честв амальгаммо-образующих элементов, например свинца, кадмия, цинка, путем нанесения на графитовый стержень микроколичеств ртути из водного раствора электролита, содержащего 15

1 ° 10-> NHg (N03),с последующим концентрированйем на электроде определяемого элемента, дальнейшим его анодным растворением с получением на полярографе кривой анодного электрорастворения, аналитический сигнал на которой пропорционален концентрации определяемого элемента в растворе. Присутствие ртути на электроде обеспечивает концентрирование определяемого элемента на поверхности электрода за счет образования амальгамм определяемого элемента с ртутью, С помощью этого электрода можно определить микроколичества элементов, концентрация которых н электролите составляет 1 мкг/л и более ри времени их накопления на электроде в течение 10-б0 мин (11.

Недостатком сформированного дан- 35 ным способом электрода является его невысокая чувствительность н связи с невозможностью создания на его поверхности устойчивых сорбционных центров концентрирования определяе- 4р мого элемента, что не позволяет получить четкую нераздвоенную кривую его электрорастнорения и иметь достоверный результат определения.

Наиболее близким к предлагаемому 45

-по технической сущности является способ формирования электрода для инверсионно-электрохимического определения микро- и ультрамикроколичеств элементов, заключающийся н нанесении из электролита на графитоный стержень микроколичестн металла, стоящего в электрохимическом ряду напряжений ниже определяемого элемента. Металл служит для удержания определяемого элемента после концентрирования его на электроде благодаря химическому взаимодействию между определяемым элементом и металлом и способствует дальнейшему анодному растворению определяемого эле- 6р мента. При определении микроколичеств снинца (Рн), ионов сульфидов (S ) никеля (Ni), мышьяка (ЛЗ), ионон фосфатов (PO ) в качестве металла, нанесенного на графитовый стержень, используют соответственно ртуть, серебро, платину, золото, нисмут 2 .

Недостатком сформированного известным способом электрода является его низкая чувствительность, которая не позволяет получить четкую нераздвоенную кривую анодного электрорастворения определяемого элемента и судить по ней о достоверности результатов количественного анализа из-за отсутствия на поверхности электрода устойчивых сорбционных центров концентрирования. Количественное определение элемента с помощью электрода, сформированного известным способом, является длительным, так как связано с продолжительным (1-1,5 ч) накоплением элемента на электроде.

Целью изобретения является повышение чувствительности электрода за счет получения на нем устойчивых сорбционных центров концентрирования определяемого элемента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирования электрода для инверсионноэлектрохимического определения микрон ультрамикроколичеств элементов путем нанесения из электролита на графитовый стержень микроколичестн металла, стоящего в электрохимическом ряду напряжений ниже определя-, емого элемента, на графитовый стержень из электролита дополнительно наносят ультрамикроколичестна металла, стоящего в электрохимическом ряду напряжений выше металла, нанесенного на графитовый стержень.

Кроме того, концентрация наносимого дополнительного металла н электролите составляет 0 1-10,0 мкг/л.

Дополнительное нанесение из электролита на графитовый стержень ультрамикроколичеств металлов более электроотрицательных, чем нанесенный на него металл, способствует повышению чувствительности определения за счет создания на поверхности электрода устойчивых сорбционных центров концентрирования, на которых накапливается и удерживается определяемый элемент, что позволяет при дальнейшем анодном электрорастнорении сконцентрированного элемента получить четкую, нераздноенную кривую, пропорциональную концентрации элемента в растворе, кроме того, ускоряется процесс концентрирования, продолжительность которого сокращается в

6 раз и составляет 5-10 мин. Таким образом, с помощью сформированного предлагаемым способом электрода появляется возможность определять элементы, концентрация которых в растворе составляет менее

1 мкг/л, а именно 0,01-1 мкг/л.

1081521

Концентрация определяемого элемента, мкг/л

Концентрация в электролите ультрамикроколичеств метал". лов дополнительно наносимых на электрод, мкг/л

Наименование ультрамикроколичеств, дополни тельно наносимых на электрод

Величина сигнала электрорастворения, см

Концентрация ртути в электролите, наносимая на электрод, мг/л

Наименование определяемого элемента

Способ

0,09

8,0

0,1

0,1. 8,0

0,1

При концентрации в электролите ультрамикроколичества металлов наносимых на графитовый стержень, менее 0,1 мкг/л чувствительность определения на сформированном электроде еще невелика, так как количества металлов недостаточно для созда" ния на поверхности электрода устойчивых сорбционных центров концентрирования. В то же время введение в электролит ультрамикроколичеств металлов более 10,0 мкг/л нецелесообразно, так как достигнутая максимальная чувствительность определения при увеличении вводимых в раствор ультрамикроколичеств метал- 15 лов более 10,0 мкг/л не изменяется.

Пример ы. Осуществлялось формирование электрода для определения ультрамикроколичеств свинца, кадмия и цинка в растворах электро- 2О литов; содержащих 100 мг/л (Н03)2

Если в растворе содержатся микроколичества элемента, то количество покрытия, образующегося на электроде,25 равно 10 -10 г/см, для ультрамикроколичеств эта величина меньше, .чем 10 г/см . Понятия микроколичество и ультрамикроколичество относятся к концентрации элементов в растворе. 3О

Понятие микроколичество элементов означает, что концентрация элемента: в растворе составляет 10 -10 моль/л или 10-100 мкг/л. Понятие ультрамикроколичество означает, что концентрация элемента в растворе меньше, чем 10 моль/г или 10,0 мкг/л.

На графитовый стержень из растворов электролитов при потенциале

1,5 В наносились иикроколичества ртути — металла, стоящего в электро- 4О химическом ряду напряжений ниже определяемых элементов. Определение свинца осуществлялось в 0,1 N растПредлагаемый (Кадмий) 100

Cd 100 воре НС1, определение кадмия и цинкав 0,1 М растворах sY+Cl. Затем в каждый из растворов электролитов поочередно добавлялись 0,09; 0,1, 10

20 мкг/л ультрамикрокаличеств металлов, стоящих в электрохимическом ряду напряжений выше ртути, которые из электролитов дополнительно наносились на графитовый стержень при потенциале 1,5 В.

При определении свинца в качестве ультрамикроколичеств использовались висмут (Hi), медь (Си), цинк (Еп), кадмий (Cd), галлий (Ga),для определения кадмия — галлий, для определения цинка †.железо.

Затем осуществлялось концентрирование каждого из определяемых элементов иэ исследуемого раствора электролита на поверхность сформированного укаэанным способом электрода.

Концентрирование свинца и кадмия осуществлялось при потенциале 1,5 В, а цинка — при потенциале 1,7 В. Продолжительность концентрирования каждого из определяемых элементов на сформированном электроде составляет

2 мин.

Сконцентрированный на электроде осадок каждого из определяемых эле -;: ментов подвергался анодному электрорастворению в дифференциальном режиме при скорости развертки электрорастворения 0,4 в/с, в процессе которого регистрировалась кривая электрорастворения, высота аналитического сигнала на которой пропорциональна концентрации определяемого элемента в растворе и времени концентрирования.

В таблице представлены сравнительные данные по определению концентрации перечисленных элементов с помощью электрода, сформированного предлагаемым и известным способами.

1081521

Продолжение таблицы

100

0 5

14,0

0,5

14,0

11

100

0,1

8,0

0,08

ПрадЛагаемый (Цинк ) 100

0,1

0,10

8,0

100

0,5

20,0

100

0,5

20,0

100 са 0,08 6,5 еп, Си 0,10 á,5

Bi 10,00 7,2

20,00 7,0

0,2

Предлагаемый (Свинец) 100

0,2

100

1,0

100

1,0

100

100

6,6

Известный Cd

100

2,5

100

РЬ

Составитель С. Чуков

Редактор Л. Гратилло ТехредЛ.Коцюбняк Корректор(А..Тяско

Заказ 1539/38

Тираж 823

Подписное

BHHHlIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4

Из таблицы видно, что с использованием электрода, сформированного предлагаемым способом, повышается 40 чувствительность определения ультрамикроколичеств элементов, о чем свидетельствуют высокие результаты определений (0,1-1 мгк/л), которые уже достигаются при продолжительности анализа, не превышающей 10 мин, в то время как электрод, сформированный известным способом, вообще не фиксирует крличественное содержание определяемого элемента за установленную продолжительность анализа.

Использование предлагаемого способа формирования электрода для инверсионно-электрохимического определения микро- и ультрамикроколи-. честв элементов по сравнению с известными способами обеспечивает повышение чувствительности определения за счет создания на поверхности электрода устойчивых сорбционных центров концентрирования, повышение экспрессности определения за счет сокращения продолжительности определяемого элемента на электроде в

5-6 раз.