УДК 543.25
ИНВЕРСИОННО-ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РТУТИ НА УГОЛЬНО-ПАСТОВЫХ ЭЛЕКТРОДАХ
Кафедра аналитической химии
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кемеровский государственный университет»
*****@***ru
Одним из давно известных, хорошо изученных и широко используемых в различных областях современной техники элементов является ртуть. Расширение области применения ртути, ее сплавов и соединений приводит к увеличению числа объектов, с которыми приходится иметь дело аналитикам при разработке новых чувствительных физических, физико-химических методов определения ртути. Ртуть определяют при исследовании разнообразных природных и промышленных объектов, при контроле производства металлов высокой чистоты, полупроводниковых и реакторных материалов. Часто ртуть приходится определять в воздушной среде производственных помещений и при оконтуривании зоны залегания ртутных руд, в биологических материалах, лекарственных препаратах, пищевых продуктах и объектов токсикологических исследований.
Основными методами количественного определения ртути являются: гравиметрические, титриметрические методы, основанные на реакциях осаждения, окисления - восстановления, комплексообразования, спектральные, ядерно-физические, фотометрические, электрохимические методы, полярография, амперометрическое титрование, потенциометрическое титрование. Особое внимание привлекает вольтамперометрия, как чувствительный метод анализа, позволяющий определять нормируемые компоненты в различных объектах в концентрациях на уровне и ниже ПДК [1].
Возможности вольтамперометрии во многом определяются природой материала, из которого изготовлен индикаторный электрод и состоянием его поверхности. Среди всего многообразия индикаторных электродов, используемых в вольтамперометрии, особенно следует выделить химически модифицированные электроды, которые повышают их реакционную и избирательную способности. Понятие химически модифицированный электрод сейчас относят к любому электроду, поверхность которого обработана таким образом, что характер электрохимического отклика меняется. В настоящее время все большее внимание аналитиков направлено на изучение угольно-пастового электрода (УПЭ). Это связано с простотой его приготовления и возможностью нанесения угольной пасты на токопроводящие держатели самой различной конструкции. Также удобна подготовка электрода к работе - выдавливание слоя УПЭ, что облегчает подготовку к анализу и время анализа. Самый простой способ модифицирования - добавление модифицирующего реагента к смеси, используемой для изготовления угольной пасты. В качестве модификаторов при этом предложено использовать различные соединения, но чаще всего это органические реагенты, являющиеся лигандами [2].
По сравнению с другими электродами угольно-пастовые электроды имеют более развитую рабочую поверхность и обладают повышенной адсорбционной способностью к различным органическим и неорганическим соединениям. Это свойство широко используется для адсорбционного концентрирования на поверхности электрода, что позволяет снизить нижнюю границу определяемых концентраций. Обычно угольно-пастовый электрод – это электрод, приготовленный из гомогенизированной смеси угля (графита) и связующего вещества. В качестве последнего используют вазелиновое масло, силиконовое масло, жидкие алканы, парафин и др.
Целью настоящей работы явилось изучение условий инверсионно-вольтамперометрического определения ртути на угольно-пастовых электродах.
В работах, ранее проведенных на кафедре, были определены электроаналитические характеристики УПЭ при определении ртути, кроме того, проведены работы по получению модифицированного УПЭ. Модификация с помощью кукурбитурила не дала положительного результата, добавление к УПЭ модификатора циклама позволило получить прямолинейную функциональную зависимость тока от концентрации, неудовлетворительным в данном случае является тот факт, что каждая точка на калибровочной зависимости регистрировалась после обновления поверхности модифицированный угольно-пастовый электрод (МУПЭ) [3].
В данной работе для изучения вопросов использования УПЭ для анализа ртути применяли фоновый электролит азотной кислоты. В качестве индикаторного электрода использовали угольно-пастовый электрод и модифицированный угольно-пастовый электрод на основе очищенного 0,4 М азотной кислотой вазелинового масла, в качестве электрода сравнения - хлорсеребряный электрод (х. с.э.) Для изготовления МУПЭ использовали в качестве модификатора циклен. или 1,4,7,10-tetraazacyclododecane, который является макроциклом и аза аналогом краун-эфира 12-краун-4. Как краун - эфиры, Cyclen способен селективно соединятся с катионами. Он используются в качестве лиганда в химии.
Электрохимическое накопление ртути проводили при Eэл = -0,8 В, при этом раствор постоянно перемешивался. Время накопления 100 с, Развертка осуществлялась до +1,2 В. В электролизер помещали 10 мл фонового электролита и снимали вольтамперограмму. Туда же вносили добавки стандартного раствора нитрата ртути и вновь снимали вольтамперограмму. На фоне азотной кислоты получали аналитический сигнал при потенциале +0.16 В. Пик при потенциале 0.16 В увеличивается с ростом концентрации ртути в растворе в области от (3,9-20,9*10-7моль/л). При добавлении в электролизер раствора ртути, наблюдается появление второго пика (потенциал Е=0,67В) и смещение фазового пика в более электроположительную область(Е=0,32В).
На изготовленном МУПЭ (с цикленом) получен аналитический сигнал ртути при потенциале +0,18 В на фоне 0.1 М азотной кислоты. В области концентраций (1,5-20,9*10-7 моль/л) на МУПЭ наблюдается прямолинейная зависимость анодного тока ртути от ее концентрации в растворе.
Преимуществом использования модификатора циклена по сравнению с ранее использованными кукурбитурилом и цикламом, является то, что регистрация каждой точки калибровочной зависимости не требует обновления поверхности электрода.
УПЭ и МУПЭ используется сразу после изготовления при ИВ – определении ртути. После длительного неиспользования (месяц и более) электроды полностью утрачивают свои функциональные способности.
Литература
1. Гладышев химия ртути/ , , . М.: Наука, 1974.-226 с.
2. Будников, электроаналитической химии/ , , . Казань, 1986.-287с.
3. Кучина работа Инверсионно-вольтамперометрическое определение ртути на угольно-пастовом электроде. -61 с. 2009г.
4. http://chem. ken. ru/text/budnikov/history/chapter6/htm/
Научный руководитель – канд. пед. наук, доцент
