УДК 543.552
ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТЕКЛОУГЛЕРОДНОГО ЭЛЕКТРОДА НА ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНИЛИНА
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кемеровский государственный университет»
Кафедра аналитической химии
*****@***ru
В настоящее время существуют различные физико-химические методы определения анилина, позволяющие определять анилин на уровне ПДК и ниже, но только после предварительного разделения и концентрирования, что усложняет и удорожает анализ. Вольтамперометрия является чувствительным методом, в котором возможно разделение и концентрирование на поверхности индикаторного электрода во время анализа. Электроаналитические свойства твердых электродов (чувствительность, воспроизводимость, селективность) зависят от природы электрода и состояния его рабочей поверхности, поэтому предварительная обработка (модификация) поверхности имеет большое значение. В настоящее время применяют различные способы [1-3].
Цель данной работы – изучение влияния различных способов предварительной обработки (модификации) поверхности стеклоуглеродного электрода (СУЭ) на вольтамперометрическое поведение анилина.
СУЭ предварительно подготавливали к работе механическим полированием (МО) и электрохимическим способом модификации (ЭХО). МО: на суспензии Al2O3/H2O до зеркальной поверхности электрода. ЭХО: стабилизированным током с помощью внешнего источника в течение 30 с в растворах КОН+ ацетон, КОН водный или НNO3+ацетон. Плотность тока 1,94 А, напряжение +2,5 В.
Для регистрации ВА-кривых применяется «Анализатор вольтамперометрический ТА-4», представляющий собой комплекс из вольтамперометрического прибора и совместного персонального компьютера с установленным пакетом программ «ТА-4».
Фоновый электролит – 0,1 М натрия винокислого кислого. В качестве индикаторного, вспомогательного и электрода сравнения использовали идентичные торцевые СУЭ (d=2 мм). Время накопления 60 с. Перед началом работы измерений регистрируется фоновая кривая в интервале потенциалов 0,0÷1,1 В, после регистрируются ВА-кривые после каждой добавки стандартного раствора анилина проводятся измерения высоты анодных пиков и фиксируются потенциалы пиков.
Способ обработки влияет на вид ВА-кривых. После МО наблюдается типичная S-образная кривая, после ЭХО – в области Еф=0,0 В наблюдается пикообразная волна, которая, однако, не мешает определению анилина.
В присутствии анилина на ВА-кривых наблюдаются пики при Е1=0,2÷0,4, Е2=0,4÷0,50, Е3=0,70, Е4=1,40 В, которые увеличиваются с ростом его концентрации. За аналитический сигнал анилина приняли пик при Е1=0,2 В, т. к. у него выраженная вершина пика, и он линейно увеличивается с ростом концентрации анилина (1,58 ÷ 40,4)∙10-6моль/л.
После МО СУЭ на ВА-кривых наблюдается два пика (при Е1 и Е4). Линейная зависимость I(An)–c(An) проявляется в узком интервале концентрации (7,92 – 27,7)∙10-6 моль/л, кроме того, при концентрации 27,7∙10-6 моль/л наблюдается резкое уменьшение высоты пика, что, вероятно, связано с изменением механизма. Подобное электрохимическое поведение анилина наблюдается на СУЭ после ЭХО (КОН водный).
Добавление ацетона в обрабатывающий раствор (при ЭХО) усложняет вид ВА-кривых появлением ещё двух пиков при Е2 и Е3 (с невыраженными вершинами пиков) независимо от природы электролита.
ЭХО, по сравнению с МО, приводит к увеличению чувствительности, в зависимости от обработки электролита, примерно в два раза. Результаты приведены в таблице 1.
Таким образом, обработка влияет на вид фоновых ВА-кривых: меняется рабочая область потенциалов, наклон кривых, наличие собственных фоновых пикообразных волн, значительное отличие первых ВА-кривых от последующих. Это является доказательством изменения поверхности СУЭ после разных способов обработки. Способ предварительной подготовки (модификации) СУЭ также влияет и на количество аналитических сигналов анилина.
ЭХО позволяет не только увеличивать чувствительность, но и расширить область концентрации, в которой сохраняется линейная зависимость I(An) - C(An) его в растворе. Однако при этом усложняется не только вид фоновой ВА-кривой, но и в присутствии стандартного раствора анилина. Модификация СУЭ в водном растворе КОН с добавлением ацетона приводит к увеличению чувствительности (I1) практически в 2, а в водном растворе HNO3 с добавлением ацетона – практически не меняется, однако свободный член увеличивается практически в 6 раз. Воспроизводимость результатов при модификации СУЭ в растворе КОН с добавлением ацетона не хуже 90%, в растворе HNO3 c добавлением ацетона – 80%.
Таблица 1
Параметры линейной зависимости тока анодных пиков от концентрации анилина в растворе для СУЭ после разных способов подготовки
Способ обработки СУЭ | Е, В | Интервал линейности, мкМ | I=ac+b |
МО | 0,286 | 7,92 – 27,7 | у=0,0095х+0, 0308 |
0,446 | 19,8 – 35,5 | ||
0,883 | 19,8 – 27,7 | ||
ЭХО (КОН+ацетон) | 0,276 | 1,58 – 32,49 | у=0,0184х+0,1015 |
0,493 | 40,4 | ||
0,772 | 20,18 – 32,9 | ||
0,875 | 2,39 – 40,4 | у=0,0113х-0,0736 | |
ЭХО (КОН водный) | 0,263 | 3,962 – 19,8 | у=0,0231х-0,0337 |
0,7725 | 7,88 – 19,8 | у=0,0108х+0,00932 | |
ЭХО (HNO3+ацетон) | 0,252 | 10,3 – 24,5 | у=0,0123х+0,1874 |
0,397 | 10,3 | ||
0,778 | 24,5 | ||
0,8805 | 16,6 – 24,5 | у=0,0121х-0,0947 |
Литература
, , Иванов -вольтамперометрическое определение свинца с ипользованием электродной системы / Журнал аналитической химии. – 2000. – Т. 55. № 1. С. 1-5. Chen P., McCreery R. L. Control of Electron Transfer Kinetics at Glassy Carbon Electrodes by specific Surface modification/Anal. Chem., 1996. – v. 68, p. 3958-3965. Чирич-Марьянович, 5-сульфосалицилата анилиния на малоуглеродистой стали из водного раствора смеси одно - и двузамещенного 5-сульфосалицилата и натрия [Текст]/ -Марьянович, , // Электрохимия, 2006 Т 42, №12. – С 1507-1514.Научный руководитель – канд. пед. наук, доцент , вед. инженер Ускова И. К.
