Электрохимическая ячейка для ультрамикроанализа

 

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ УЛЬТРАМИКРОАНАЛИЗА, содержащая индикаторный электрод, размещенный в стеклянном капшшя ре, вспомогательный электрод и электрод сравнения, о тличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения диффузии анализируемого раствора в фоновый электролит, она снабжена двумя держателями, устат новленными одни над другим с возможностью вертикального перемещения, при этом капилляр индикаторного электрода размещенв нижнем держателе, верхняя поверхность которого отщлифовап на, вспомогательный электрод выполнен в виде графитовой шайбы, установленной на нижнем торце верхнего держате- С . о ля, в полости которого размещен элект (Л род срав1}ения, причем полость электрода сравнения сообщена с капилляром, выполненным в графитовой шайбе, а . нижняя поверхность шайбы отшлифована.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5ц G 01 N 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HQMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3502126/18-25 (22) 30.08.82 (46) 07.02.85. Бюл.Ф 5 (72) А.Н.Доронин .и Г.Г.Мунтяну (71) Ордена Ленина институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского (53) 543.25(088.8) (56) 1.Schmidt Е., Gygax Н.R. Chro

noampегоmetrische untersuchung metallischer monoshichter. "I.Electroanal. Chem", 1966,12, 300-319.

2.Hubbard А.Т., Anson F.Ñ. New

electrodes for chronopotentiometry

in thin 1ауегз of solution. "Anal.

Chem.,-". 1964, 36,723-726 (прототип). (54) (57) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ

УЛЬТРАИИКРОАНАЛИЗА, содержащая индикаторный электрод, размещенный в стек"

„„80„„1138725 А лянном капилляре, вспомогательный электрод и электрод сравнения, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения диффузии анализируемого раствора в фоновый электролит, она снабжена двумя держателями, уста . новленными один над другим с возможностью вертикального перемещения, при этом капилляр индикаторного электрода размещен-.в нижнем держателе, верхняя поверхность которого отшлифова- на, вспомогательный электрод выполнен в виде графитовой шайбы, установленной на нижнем торце верхнего держате- Я ля, в полости которого размещен электрод сравнения, причем полость электрода сравнения сообщена с капилляром, выполненным в графитовой шайбе, а нижняя поверхность шайбы отшлифована.

,Г

Ьи !

138725

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при электрохимических исследованиях и анализе малых объемов растворов в химической, нефтехимической и других 5 . отраслях промышленности.

Известна электрохимическая ячейка, используемая для исследования и анализа малых количеств раствора, электроды которой изготовлены из благородных 10 металлов. Рабочий электрод в форме цилиндра с изолированной боковой поверхностью торцом соприкасается с анализируемым раствором толщиной

-2

l0 см. Вспомогательный электрод и 15 электрод сравнения расходятся в большом объеме фонового электролита, который соединяется с анализируемым раствором через капилляр (1 1.

Однако в силу того, что исследуе- 20

l мьл раствор сообщается с фоновым, имеет место диффузия исследуемого раствора в макрообъеме, что приводит к изменению его концентрации во времени и в конечном счете к увеличению погрешности измерений.

Наиболее близким техническим Решением к изобретению является электрохимическая ячейка для ультрамикроанализа, содержащая индикаторный З0 электрод, размещенный в стеклянном капилляре, вспомогательный электрод, электрод сравнения.

Исследуемый раствор в капилляре соединяется с фоновым электролитом 35 через торец ячейки капилляра (2 ).

Недостатком известной ячейки является значительная погрешность измерений за счет диффузии вещества и капилляра в объем фонового электро- 40 лита, которая может составить порядка 203.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения диффузии анализируемого раство-45 ра в фоновой электролит.

Поставленная цель достигается тем, что электрохимическая ячейка для ультрамикроанализа, содержащая индикаторный электрод, размещенный 50 в стеклянном капилляре, вспомогательный электрод и электрод сравнения, снабжена двумя держателями, установленными один над .другим с возможностью вертикального перемещения,при . 55 этом капилляр индикаторного электрода размещен в нижнем держателе, верхняя поверхность которого отшлифована, вспомогательный электрод выполнен н виде графитовой шайбы, установленной на нижнем торце верхнего держателя, в полости которого размещен электрод сравнения, причем полость электрода сравнения сообщена с капилляром, выполненным в графитовой шайбе, а нижняя поверхность шайбы отшлифована.

B предлагаемой ячейке торец нижнего держателя с индикаторным электродом закрывается пришлифованной поверхностью торца вспомогательного электрода, сообщающимся с камерой электрода сравнения. Пленка электролита между шлифованными поверхностями торцов верхнего и нижнего держателя осуществляет электрический контакт вспомогательного, индикаторного и электрода сравнения, а также позволяет уменьшить диффузию анализируемого раствора из капилляра индикаторного электрода, В данной ячейке предлагается использовать в качестве индикаторного электрода углеродное волокно, что позволяет расширить область потенциалов измерения вследствие того, что на углеродных материалах перенапряжение выделения водорода выше, чем на благородных металлах. Углеродные волокна имеют толщину в пределах

1-30 мкм. Получение из благородных металлов проволоки микронного диаметра невозможно. Использование углеродных волокон с диаметром несколько микрон позволяет использовать капилляры с малым диаметром и, как следствие, уменьшить объем исследуемого раствора. Например, для капилляра длиной (= 10 мм радиусом К=б мкм и диаметром волокна 1 = 3 мкм объем раствора равен V=8Ä5 -10, см .

На чертеже изображена предложенная ячейка, общий вид.

Ячейка состоит из прецизионного стеклянного капилляра 1, впрессованного в изолирующей втулке 2, которая крепится в нижнем держателе 3, имеющем резьбу 4, позволяющую передвигать держатель 3 по направляющему цилиндру 4. Нижний держатель 3 имеет внутреннюю полость, в которой помещается капля ртути 5, которая через контакт

6 подсоединяется к измерительной схеме. На резьбе в направляющем цилиндре 4 вставлен верхний держатель

7, который также передвигается в на1138725 правляющем цилиндре 4, В верхний держатель 7 впрессован вспомогательный электрод 8 со стеклянным капилляром 9. В верхнем держателе 7 имеются отверстия 10, через которые подводит- 5 ся инертный газ, а также подсоединяют вспомогательный электрод 8 к измерительной схеме через контакт 11.

В верхнем держателе 7 имеется полость в которую вставляется электрод 12 10 сравнения.

Датчик работает следующим обраSOM.

Раствор с анализируемым веществом помещается в измерительном капилляре f5

1 который заполняется под действием капиллярных сил. В этом же капилляре помещается углеродное волокно, после чего втулка 2 крепится в нижнем держателе 3 так, чтобы волокно расходи- 20 лось в контакте с каплей ртути.

Сверху волокно срезается на одном уровне с капилляром. Нижний держатель 3 ввинчивается в направляющий цилиндр 4. В камеру верхнего-держа- 25 теля 7 заливается раствор, в который помещается электрод сравнения. Через отверстия 10 подается инертный газ для создания инертной атмосферы.

После выдержки определенного времени 30

1 в инертной атмосфере держатели 3 и 7 приводятся в соприкосновение и прижимаются друг к другу. Предварительно на торец одного из держателей наносится капля фонового раствора.

При соприкосновении и сжатии эта капля растекается между поверхностями, образуя тонкую пленку, которая обеспечивает электролитический контакт индикаторного электрода (углеродного волокна ) с электродами вспомогательным и сравнения, после чего можно произвести определение тем или иным электрохимическим методом.

По окончании измерения держатель

3 вывинчивается из направляющего цилиндра 4,для замены раствора, а если необходимо и углеродного волокна, подготавливая измерительный капилляр для новых измерений.

Предложенная ячейка обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известной: уменьшается возможность диффузии анализируемого вещества из капилляра, что уменьшает ошибку изме" рений, до 20Х; предлагаемая ячейка позволяет значительно уменьшить объем исследуемого раствора вплоть до величины 10 см (подобных результатов не было получено); использование углеродного волокна позволяет расширить область потенциалов измерений, осуществить замену благородных металлов, увеличить чувствительность определения до 10 1О2 .

2

Составитель А.Радченко

Редактор П.Коссей Техред С.Мигунова Корректор О.Билак

Заказ 10680/ЗЙ Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4