Вольтамперометрический способ определения азид-ионов

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при мониторинге воздушной и водной сред предприятий, производящих и использующих азиды металлов. Сущность: определение азид-ионов проводят методом вольтамперометрии на ртутном электроде в трехэлектродной электрохимической ячейке. В качестве вспомогательного электрода и электрода сравнения используют хлоридсеребряные электроды. В качестве фонового электролита используют растворы сульфата натрия. Концентрирование азид-ионов в ртутной пленке осуществляют при потенциалах 0.15-0.30 В. Вольтамперограмму регистрируют в дифференциально-импульсном режиме в интервале потенциалов 0.20 ÷ -0.20 В. Технический результат изобретения: увеличение чувствительности и точности. 1 табл.

 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при мониторинге воздушной и водной сред предприятий, производящих и использующих азиды металлов.

Аналогом данного изобретения является способ полярографического определения азидоводородной кислоты на фоне 8-18 М H₂SO₄ на ртутном капающем электроде [1]. Восстановление HN₃ протекает по реакции:

2HN₃+2H⁺+2е^-→N₂H₄+2N₂

Недостатками указанного способа определения азид-ионов являются:

- относительно невысокая чувствительность (1·10^-6-6·10^-3 М);

- невозможность накопления азид-ионов на индикаторном электроде по вышеуказанной реакции, так как образующийся продукт (N₂H₄) переходит в водную фазу.

Ближайшим аналогом (прототипом) данного изобретения является способ полярографического определения азид-ионов, который заключается в их окислении на ртутном капающем электроде в водной среде. Потенциал полуволны равен 0.28 В (нас.к.э.) [2].

Недостатками указанного метода являются:

- относительно невысокая чувствительность определения (2·10^-4-10^-3 M);

- сложность обработки полярограмм из-за небольшого участка предельного тока.

Целью изобретения является увеличение чувствительности измерения концентрации азид-ионов.

Поставленная цель достигается тем, что при определении азид-ионов методом вольтамперометрии производят их концентрирование в объеме ртутной фазы индикаторного электрода в виде азида ртути Hg₂(N₃)₂ при потенциалах 0.15-0.30 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода в водных растворах с рН≥6. Затем регистрируют вольтамперную кривую восстановления азида ртути в области потенциалов 0.20 ÷ -0.20 В, пик наблюдается при -0.02 ÷ -0.04. Дальнейшее смещение потенциала накопления в положительную область до 0.40 В приводит к уменьшению аналитического сигнала в 10-13 раз, так как при этих условиях наряду с накоплением Hg₂(N₃)₂ происходит параллельный процесс с участием фонового электролита (табл.1).

При рН<6 ток восстановления азида ртути уменьшается достигая нулевого значения при рН 2. Это связано с тем, что при подкислении исследуемого раствора азид-ионы переходят в азидоводородную кислоту, которая является электрохимически неактивной (табл.1). Время накопления 10-300 секунд в зависимости от концентрации азид-ионов. Диапазон линейной зависимости тока восстановления азида ртути из амальгамы в растворе установлен в интервале 4·10^-9-1·10^-3 М. Концентрирование азид-ионов в виде азида ртути в ртутной фазе индикаторного электрода при указанных выше потенциалах и рН раствора позволяет повысить чувствительность измерения концентрации азид-ионов примерно в 250 раз (табл.1).

Пример. 1 мл 1·10^-4 М раствора азида натрия помещают в ячейку, проверенную на чистоту, и добавляют 10 мл 0.1 М Na₂SO₄. Используют трехэлектродный режим работы, в качестве индикаторного электрода применяют ртутный пленочный электрод на серебряной подложке, в качестве вспомогательного электрода и электрода сравнения - хлоридсеребряные электроды. Концентрирование проводят при потенциале 0.20 В в течение 30 с. Вольтамперограмму регистрируют в дифференциально-импульсном режиме через 3 с после прекращения перемешивания в интервале потенциалов 0.20 ÷ -0.20 В. Сигнал тока восстановления амальгамы азида ртути наблюдается при потенциалах -0.02 ÷ -0.04 В. Определяют высоту пика восстановления Hg₂(N₃)₂ из трех измерений.

Оценку содержания азид-ионов в анализируемой пробе проводят методом добавок. В ячейку с анализируемым раствором добавляют аликвоту стандартного раствора азида натрия в таком количестве, чтобы суммарный аналитический сигнал превысил первоначальный сигнал определяемого вещества в 2-3 раза. Проводят накопление и регистрацию вольтамперограммы анализируемой пробы с добавкой в тех же условиях. Затем измеряют высоту пика тока и рассчитывают концентрацию азид-ионов.

Источники информации:

1. Masek J. Polarographic reduction of hydrazoic acid and determination of azides // Collect. Czech. Chem. Commun. 1960. V.25. P.3137-3142.

2. Bryant J.I., Kemp M.D. Simultaneous polarographic determenation of lead and azide ions of lead azides in aqueous media // Anal.Chem. 1960. V.32. N7. P.758-760.

Таблица 1 Влияние потенциала накопления и рН раствора на величину аналитического сигнала (n=5)
Концентра- ция N3-иона, М	Потенциал накопления, В	рН раствора	Время накопления, с	Величина аналитического сигнала, мкА
10-4	0.10	7	30	60
10-4	0.20	7	30	130
10-4	0.30	7	30	90
10-4	0.40	7	30	10
10-3	0.20	7	без накопления	126
10-3	0.20	5	без накопления	78
10-3	0.20	3	без накопления	42
10-3	0.20	2	без накопления	0

Вольтамперометрический способ определения азид-ионов на ртутном электроде, отличающийся тем, что концентрирование азид-ионов в ртутной фазе индикаторного электрода проводят при потенциалах 0,15-0,30 В, а последующую регистрацию вольтамперной кривой восстановления азида ртути из амальгамы - при потенциалах 0,20 - (-0,20) В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода.