Электрохимический способ экспресс-идентификации проб золотых сплавов и электролит для экспресс-идентификации проб золотых сплавов

 

Использование: экспресс-идентификация проб золотых сплавов. Сущность изобретения: способ заключается в измерении аналитического сигнала, фактором возбуждения которого является кратковременный импульс постоянного тока, при этом аналитический сигнал измеряют после отключения импульса, а в электролит на основе хлористого водорода дополнительно введены аминоуксусная кислота и поливинилпирролидон. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к электрохимическим способам определения проб драгоценных сплавов, в частности золотых сплавов, и может найти применение в ювелирном деле, а также в других отраслях, заинтересованных в объекте идентификации.

Известны способы измерения элементарного состава сплавов (Слепушкин В.В. / Журнал аналитической химии. -1987. -Т.42, N 4. -C. 606.), которые характеризуются (Классификация и номенклатура электроаналитических методов анализа/ Журнал аналитической химии. -1978. -Т. 32, N 8. -С. 1647) режимом электрохимического процесса или фактором возбуждения, регистрируемой зависимостью и аналитическим сигналом (табл. 1).

В кулонометрии с контролируемым током в качестве рабочего электрода используется анализируемый сплав. При прохождении электрического тока происходит анодное растворение компонентов сплава. Завершение процесса регистрируется по скачку потенциала рабочего электрода (Агасян П.К. Хамракуев Т.К. Кулонометрический метод анализа. -М. Химия, 1984. -167 с.).

Кулонометрия с контролируемым током имеет ограниченное применение для определения веществ в твердой фазе вследствие того, что при контролируемом токе неосуществимо электрохимическое превращение определяемого компонента со стопроцентным выходом по току. Метод не реализуется для экспресс-анализа в условиях автономного питания оборудования из-за длительности анализа и отсутствия переносных приборов. Кроме того, метод не удовлетворяет основному требованию, предъявляемому для анализа изделий из драгоценных металлов, а именно не разрушать изделия и не оставлять на нем следов.

Наиболее близким к заявляемому способу является метод вольт-амперометрии с линейной разверткой потенциала (Слепушкин В.В./Журнал аналитической химии. -1987. -Т.42, N 4. С. 606.).

В этом методе функции рабочего электрода выполняет сплав. Вспомогательный электрод и электролит находятся в прижимной ячейке с калиброванным отверстием, обеспечивающим электрохимический контакт между рабочим и вспомогательным электродами. Метод получил широкое распространение для анализа различных сплавов. Проведение измерения этим методом требует нескольких минут для развертки потенциала до заданного значения. Непременным условием этого метода является необходимость обеспечения герметизации между рабочим электродом (анализируемым изделием) и прижимной ячейкой с калиброванным отверстием. Это также требует дополнительных затрат времени. Необходимость герметизации не позволяет анализировать изделия сложной конфигурации с сетчатыми, негладкими поверхностями, что характерно для ювелирных изделий. Метод применим для стационарных условий (питание от сети, стационарное оборудование).

Известны электролиты для вольт-амперометрического анализа состава сплавов с прижимной ячейкой, которые представляют собой соли, например 1 моль/л KCl, насыщенный раствор NH₂Cl и др. (Слепушкин В.В. Мармусевич Н.А. Брайнина Х.З./Журнал аналитической химии. -1985. Т.40, N 3. -С. 414 419). Но эти растворы не позволяют определять пробы золота предлагаемым авторами способом.

Наиболее близким по достигаемым результатам является раствор хлористого водорода с концентрацией 0,1 моль/л (Х.З.Брайнина, Е.Я.Нейман, В.В.Слепушкин. Инверсионные аналитические методы. М. Химия. 1988, с.88). Но при использовании этого электролита получается низкая воспроизводимость результатов измерений предлагаемым способом.

Перед авторами стояла задача повышения воспроизводимости результатов электрохимических измерений состава сплава в твердой фазе при проведении измерений в течение не более минуты и возможности анализа изделий любой конфигурации в нестандартных условиях.

Эта задача решается авторами применением электрохимического способа, заключающегося в измерении аналитического сигнала, причем в качестве фактора возбуждения используют постоянный ток i 0,25 2,70 мА, который подают кратковременным импульсом в течении 3 4 с, отключают импульс тока и через 0,15 0,20 с после отключения импульса в течение 50 100 мкс замеряют аналитический сигнал Е.

На рис. 1 показана зависимость E f(t) для различных сплавов золота, соответствующих пробам 333, 375, 583, 750, 950. За период импульса (t 3 4 с) тока i 0,25 2,70 мА значения потенциала для всех проб золота постоянно и одинаково для всех проб. По завершении импульса t > 4c (i 0) наблюдается резкое падение потенциала для всех пяти проб, причем скорости падения потенциалов различаются. Через 0,15 0,20 с после окончания импульса и замера потенциала в течение 100 мкс наблюдается пропорциональная зависимость между номером пробы и потенциалом, регистрируемым вторичным прибором. Шкала вторичного прибора откалибрована в значениях проб золота, поэтому на шкале ординат значения мВ соответствуют номерам проб золота.

При выдержке импульса тока свыше 4 с и величине тока более 2,7 мА наблюдают следы на изделии. При выдержке менее 3 с и величине импульса менее 0,25 мА нарушается прямолинейная зависимость. Интервал 0,15 0,20 с между отключением импульса и замером, а также время замера 50 100 мкс, как это видно из рисунка 1, ограничены точность идентификации проб.

Датчиком аналитического сигнала является шприц с раствором электролита и вспомогательным электродом платиной, которая выполняет и функцию электрода сравнения. Отверстием шприца прикасаются к поверхности изделия и проводят замер, причем не требуется герметизации между шприцем и изделием.

В качестве электролита предлагается раствор на основе 0,1 моль/л HCl с добавками поливинилпирролидона и аминоуксусной кислоты как буферующими и комплексообразующими компонентами. Состав электролита следующий (мас.): хлористый водород, ГОСТ 3118 77 0,365 аминоуксусная кислота (АУК), ГОСТ 5860 75 0,005 0,010 поливинилпирролидон (ПВП) 0,04 0,08 вода 99,545 99,590 Сравнительная оценка воспроизводимости измерений, дисперсии, стандартного отклонения с предлагаемым авторами электролитом и прототипом приведены в табл. 2.

В табл. 3 даны характеристики прототипа и предлагаемого способа. Сравнительная оценка предлагаемого способа с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый авторами способ отличается от прототипа режимом или фактором возбуждения, регистрируемой зависимостью и аналитическим сигналом.

В табл. 4 даны примеры результатов определения проб золота вольт-амперометрическим способом и способом, предлагаемым авторами при использовании нового состава электролита. Примечание: время измерения вольт-амперометрическим методом с учетом заполнения ячейки, обеспечения герметизации составляет 5 8 минут, а в предлагаемом авторами способе с учетом выдавливания капли и касания изделия 15 20 с.

На основании результатов исследований, приведенных в табл. 2 и 4, видно, что авторами решена задача повышения воспроизводимости результатов измерений, проведения измерений в течение не более минуты, проведения анализа изделий различных конфигураций в нестационарных условиях с автономным питанием измерительного прибора.

Предлагаемые авторами электрохимический способ и электролит для экспресс-идентификации проб золотых сплавов отвечают требованиям "изобретательского уровня" и "промышленной применимости". ТТТ1 ТТТ2

Формула изобретения

1. Электрохимический способ экспресс-идентификации проб золотых сплавов, заключающийся в измерении аналитического сигнала, по величине которого производят идентификацию пробы, отличающийся тем, что в качестве фактора возбуждения аналитического сигнала используется кратковременный 3-4 с импульс постоянного тока i=0,25-2,7 мА, затем отключают импульс тока и через 0,15-0,2 с после отключения импульса замеряют аналитический сигнал, в качестве которого использован потенциал изделия Е в течение 50-100 мкс.

2. Электролит для экспресс-идентификации проб золотых сплавов на основе хлористого водорода, отличающийся тем, что в него введены добавки поливинилпирролидона, аминоуксусной кислоты и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.

Хлористый водород ГОСТ 3118-72 0,365 Аминоуксусная кислота ГОСТ 5860-75 0,005-0,010 Добавки поливинилпирролидона 0,040-0,080 Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5