Способ кулонометрического определения кадмия в ртутьсодержащих материалах

 

Использование: электрохимические методы анализа, например кулонометрия при контролируемом потенциале, для анализа соединений кадмия, в частности полупроводниковых материалов. Сущность изобретения:предварительно ведут электрохимическое восстановление Нд (II) до Нд (0) при потенциале - 0,45 ... - 0,55 В относительно хлоридсеребряного электрода , а затем электрохимическое восстановление Cd (II) до Cd (0) при потенциале -1,0 ... - 1,05 В относительно хлоридсеребряного электрода, причем рабочий электрод выполнен из углеродной ткани, а фоновый электролит состоит из (0,ЬО,2)М (NH-OSCM + +(0,1-0.2)М NH/iOH при рН 9,2-9,5. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я) G 01 N 27/42

ГОСУДАРСТВЕ!+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4954748/25 (22) 24.05.91 (46) 07.04.93. Бюл. N 13 (71) Институт геохимии и аналитическрй химии им. В.И,Вернадского (72) А.Е.Денисова и О,Л.Кабанова (56) Borello А., Gufdotti G,R, Anal, Chem. 1971.

43, N 4,р.607, Wise W,М., Camplell 0,Е. Anal. Chem.

1966. 38, ¹ 8, р. 1079, Tanaka М, Bunseki Kagaku. 1957, № 8, р.

482. (54) СПОСОБ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАДМИЯ В РТУТЬСОДЕРЖАЩИХ МАТ,ЕРИАЛАХ

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа, в частности к кулонометрии, при контролируемом потенциале и может быть использовано для анализа соединений кадмия, в частности полупроводниковых материалов.

Цель изобретения — повышение правильности определения при анализе миллиграммовых количеств кад лия.

Поставленная задача достигается тем, что по способу кулонометрического определения кадмия в ртутьсодержащих материалах, заключающемуся в электрохимическом восстановлении Cd (II) до Cd (О), на рабочем электроде в аммиачным буферном фоновом растворе предварительно ведут электрохимическое восстановление Hg (II) до Hg (0) при потенциале- 0,45 ... - 0,55 В относительно хлоридсеребряного электрода, а затем

„„5LJ ÄÄ 1807378 А1 (57) Использование: электрохимические методы анализа, например кулонометрия при контролируемом потенциале, для анализа соединений кадмия, в частности полупроводниковых материалов. Сущность изобретения; предварительно ведут электрохимическое восстановление Hg (ll) до Hg (О) при потенциале - 0,45 ... - 0,55 В относительно хлоридсеребряного электрода, а затем электрохимическое восстановление Cd (II) до Cd (О) при потенциале - 1,0 ...1,05 В относительно хлоридсеребряного электрода, причем рабочий электрод выполнен из углеродной ткани, а фоновый электролит состоит из (0,1--0,2)M (NH4)S04 +

+(0,1 — 0,2)М NH40H при рН 9,2-9,5. 2 табл. электрохимически восстанавливают Cd (II) до Cd (О) при потенциале — 1,0 ... - 1,05 В относительно хлоридсеребряного электрода, причем этот рабочий электрод выполнен из углеродной ткани, а фоновый раствор состоит из (0,1 — 0,2)M (НН4)2304 и (0,1 — 0,2)М

NH4OH Рри рН 9,2-9,5, Применение электрода из углеродной ткани известно для кулонометрического определения ртути, но для кулонометрического определения кадмия такой электрод не применялся. Была выбрана покрытая пироуглеродом углеродная ткань, обладающаяхорошей электропроводностью, механической прочностью, способностью к регенерации, а также имеющая малые фоновые токи в отрицательной области потенциI алов, в которой определяется кадмий.

180 378

В качестве фонового электролита был вьi :.Ран (0,1 -0,2)M раствор (NH4QS04+ (0,10,2)М NH40H (рН 9,5), Кислые среды не использовались в связи с восстановлением

H -ионов фонового электролита в области восстановления Cd, что дало бы высокое

2+ значение вклада фона в аналитический сигнал, Ион аммония необходим для образования аммиачных комплексов с Сг1 и, таким образом, предотвращения образования осадка Cd(OH/ при работе с рас -,вором с высоким значением рН. Было обнаружено, что нитрат-ион мешает определению Cd в присутствии ионов аммония, поэтому после вскрытия пробы в конц. НИОз проводилось последующее удаление нитрат-ионов выпариванием с серной кислотой.

На чертеже представлены вольтамперные кривые раствора ионов Hg (II) и Cd (II) при катодной (кривая 1) и анодной (кривая

1 ) поляризации электрода, Кривые сняты на фоне 0,1 M (NH4)zSO4 и 0,1 M NH4OH, рН = 9,5. На чертеже приведены также вольтамперные кривые фонового раствора (кривые 2, 2). Исходя из приведенных вольтамперных кривых был выбран потенциал для проведения предварительного электрохимического восстановления Hg (II), равный - 0,45 ... -0,55 В, и потенциал для кулонометрического определения кадмия, равный — 1,0 ... — I,05 В, При больших значениях потенциала при onределении Cd (II) существенно возрастает вклад фонового показания.

Согласно потенциалам минимума тока на анодной ветви кривой 2 электрохимическую очистку электрода от Cd (О) и Hg (О) рекомендуется проводить при потенциале

0,5-0,6 B.

Пример. Кулонометрическое определение кадмия вели на рабочем электроде из покрытой пироуглеродом ткани марки TMR4 с видимой поверхностью 12 см, Выходной

2 контакт рабочего электрода с потенциостатом осуществляли при помощи нитей из той же ткани, которыми прошивалась ткань элек рода, Выходящие концы нитей переплетали с никелевой проволокой и убирали в тефлоновый шланг, конец которого парафинироRàëè. Использовали трехэлектродную ячейку с анодным и катодным отделениями, разделенными пористой диафрагмой. Вспомогательный электрод— платиновая сетка; электрод сравнения — насыщенный хлоридсеребряный электрод.

Общий обьем раствора в рабочем отделении 15 мл.

Раствор освобождался от кислорода воздуха и перемешивался инертным газом.

Заданный потенциал поддерживался по45 ученные в условиях эксперимента, описанных в примере, показывают, что для

5

40 тенциостатом П-5827М, Количество электричества определяли с помощью интегратора тока ИП-12, Растворение металлического кадмия и металлической ртути проводят в концентрированной НМОз с последующим удалением нитрат-ионов упариванием с серной кислотой на водяной бане, Определение начинали с регистрации величины фона при выбранных потенциалах для введения поправки на вклад фонового показания, который составляет при выбранных условиях 0,1 Кл, Взвешенную аликвотную часть анализируемого раствора (2 г) вводили в ячейку, приливали фоновый раствор до объема

15 мл, продували аргон в течение 15 мин.

Затем проводили восстановление ионов ртути катодной поляризацией при потенциале-0,5 В относительно хлоридсеребряного электрода в течение 20 мин до остаточного тока 0,03 мА.

В том же растворе проводили восстановление ионов кадмия катодной поляризацией электрода при потенциале - 1,0 В в течение 30 мин до остаточного тока 0,08 мА, фиксируют количество электричества с помощью интегратора, вводили поправку на вклад фона и рассчитывали содержание кадмия в растворе.

Результаты кулонометрического определения кадмия в присутствии ртути по предложенной методике приведены в табл.

1,.из которой видна правильность и хорошая воспроизводимость определений.

Правильность определения улучшается с уменьшением вклада фонового показания, который зависит от величины остаточного тока, рН раствора и соответственно концентрация NH4OH выбрана такой, чтобы вклад фонового показания был минимальным.

В табл. 2 представлены данные по оптимальности выбора концентрации КН4ОН.

Данные, приведенные в табл. 2 и полсоблюдения этих условий рН раствора должно быть больше 8 и соответственно концентрация NH40H больше 0,1 М. Но с ростом рН потенциал полуволны Е1д кадмия сдвигается в отрицательную область потенциалов. Область предельного тока. в которой проводится определения, также сдвигается в отрицательную область потенциалов, Поэтому оптимальным для определения кадмия является диапазон рН 9,2-9,5 и соответственно концентрация NH40H

0,1 — 0,25 М.

Диапазон содержаний (NH4)zSO4 0,1-0,2

М выбран достаточным для поддерживания

1807378

5 Формула изобретения

Способ кулонометрического определения кадмия в ртутьсодержащих материалах, заключающийся в электрохимическом восстановлении Cd (II) до Cd (О) на рабочем

10 электроде в аммиачном буферном фоновом растворе, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения правильности определения при анализе миллиграммовых количеств кадмия, предварительно ведут

15 электрохимическое восстановление Hg (II) до Hg (О) при потенциале - 0,45 „. - 0,55 В относительно хлоридсеребряного электрода, а затем электрохимическим восстанавливают Cd (II) до Cd (0) и ри

20 потенциале — 0,1 ... - 0,55 В. В относительно хлоридсеребряного электрода, причем этот рабочий электрод выполнен из углеродной ткани, а фоновый раствор состоит из (0,1 — 0,2)M (NH4)S04 и (0,1 — 0,2) М

25 NH40 Н и ри рН = 9,2 — 9,5.

Таблица 1

П р и м е ч а н и е. Х +. b, Х = 100,1 0,1

3г0,001. буферной емкости фонового раствора для создания, необходимого рН.

Минимально определяемые количества кадмия при выбранных условиях определяются значением вклада фонового показания

Оф. Q> составляет при выбранных условиях

0 15 Кл (S =- 0,2, и = 5), что соответствует по закону Фарадея 0,09 мг кадмия, Таким образом, если погрешность определения не должна превышать 0,1, то с учетом вклада фона минимально определяемые количества кадмия составляют 18 мг, что и проиллюстрировано в табл. 1. Определять большие количества кадмия (больше 40 мг), чем приведены в табл. 1, с заданной погрешностью (0,1 ) возможно, но возрастает время определения (40 мин и больше), поэтому в табл. 1 приведен диапазон содержаний кадмия 15 — 40 мг.

Преимуществом способа, по сравнению с прототипом, является существенное снижение погрешности определения (c 1 до

0,1 ), возможность определения меньших количеств кадмия 15 мг вместо 100 мг по прототипу. Сокращается время определения. Дорогостоящий рабочий платиновый электрод прототипа заменяется на более дешевую углеродную ткань.

1807378

Т аблица 2

Составитель А.Денисова

Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1375 Тираж Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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