СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РТУТИ КАТОДНО-АНОДНОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЕЙ
METHOD OF MERCURY IDENTIFICATION BY CATHODE-ANODE VOLTAMMETRY

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к способам определения ртути вольтамперометрическим методом.
3
4
Известен способ вольтамперометрического определения ртути в количественном химическом анализе пищевых продуктов [Э.А. Захарова, В.М. Пичугина, Н.П. Пикула. Методика количественного химического анализа алкогольных и безалкогольных напитков на содержание ртути методом инверсионной вольтамперометрии. МУ 08-47/037. Томск. ТПУ. 1995. - 25 с.]. Методика (аналог) основана на инверсионно-вольтамперометрическом измерении с линейной разверткой потенциала 30…40 мВ/с в постоянно-токовом режиме регистрации анодного тока в виде пика с максимумом в пределах +0,55…+0,65 В относительно хлоридсеребряного электрода. Перед измерением на рабочий графитовый электрод электроосаждают золото из его 100 мг/дм водного раствора HClO (1:1) при потенциале 0,00 В в течение 5 мин. Срок службы рабочего золото-графитового электрода ограничен, требуется специальная программа формирования золота на поверхности графита и определенные условия его хранения.
Из известных технических решений наиболее близким прототипом является определение ртути методом катодной вольтамперометрии (Е.А. Лейтес, Е. А. Романова Изучение электрохимического поведения ртути (II) методом катодной вольтамперометрии // Известия АГУ, №3 (41), 2006.)
3
4
3
4
-6
-5
Определение ртути проводят на фоновых растворах Бриттона-Робинсона (pH=11,20; pH=1,81), NaOH (0,01 М, 0.05 М, 0,1 М, 0,5 М, 1,0 М, 2,6 М), 0,1 М HNO, 0,1 М HClO на стеклографитовом электроде с постояннотоковым режимом с последующей регистрацией катодных поляризационных кривых при линейной развертке потенциалов с использованием двухэлектродной ячейки (электрод сравнения - насыщенный хлоридсеребряный, соединенный с ячейкой электролитическим ключом). Вольтамперометрическое определение ртути проводят при E=(0.4-0.5) В, времени накопления 120 с при скорости развертки V=100 мВ/с. В зависимости от фонового раствора и потенциала накопления потенциал пика ртути находится в пределах от -0,55 до -0,60 В на буферном растворе Бриттона-Робинсона (pH=11,20) и NaOH, пик E=0.0 В регистрируется на фоне универсальной буферной смеси, 0,1 М HNO, 0,1 М HClO, не регистрируется на щелочном фоне. Интервал определяемых концентраций составляет 0,0004 мг/мл - 0,004 мг/мл (2·10 M-2·10 M).
Способ невозможно использовать для определения ртути в водных растворах из-за недостаточной чувствительности.
Сущность предлагаемого изобретения
Предлагаемый катодно-анодный способ определения ртути вольтамперометрией, заключающийся в том что, стеклоуглеродный электрод вначале выдерживают в фоновом растворе при потенциале от -0,4 до -0,7 В (катод) в течение 120 с, затем переключают потенциал на +0.4-+0,5 В (анод) и выдерживают в течение 10 с с последующей регистрацией вольтамперограммы, что изменяет механизм электрохимического процесса и позволяет снизить нижнюю границу определяемых содержаний ртути на 1-2 порядка.
Осуществление изобретения
Способ определения ртути катодно-анодной вольтамперометрией осуществляется следующим образом:
4
3
в электролизер со сменными стаканчиками, емкостью 10 мл, помещают 5 мл фонового раствора Бриттона-Робинсона (pH=1,81), в состав которого входят 0.04 М раствора фосфорной, уксусной и борной кислот, а также 0.2 М NaOH, от объема которого в смеси зависит реакция среды или 0,1 М HClO или 0,1 М HNO. Затем в течение 3 мин удаляют из раствора кислород, пропуская через раствор газообразный азот с содержанием кислорода менее 0,001%.
Для проверки чистоты фона проводят предварительное электрохимическое концентрирование на рабочем стеклоуглеродном электроде при потенциале (-0,4…-0,7) В (катод) относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода в течение 120 с. Затем переключают потенциал на +0,4…+0,5 В (анод), выдерживают в течение 10 с, после чего фиксируют вольтамперограмму с линейной разверткой потенциала от +0,4 до +0,5 В при скорости развертки потенциала 100 мВ/с. Отсутствие тока пика, т.е. аналитического сигнала, свидетельствует о чистоте фона.
нак
Затем вводят пробу, содержащую ртуть, и проводят электрохимическое концентрирование на рабочем стеклоуглеродном электроде при потенциале от -0,4 до -0,7) В в течение 120 с. При потенциалах выше -0,4 В аналитические сигналы не значительны, что затрудняет регистрацию. Выбирая более отрицательные потенциалы накопления, при E от -0,7 В до -1,0 В не удается получить воспроизводимые сигналы, а при потенциалах отрицательнее -1,1 В происходит восстановление водорода из воды и величина тока уменьшается. (Таблица 1).
Затем переключают потенциал на +0,4…+0,5 В (анод), выдерживают в течение 10 с, что изменяет механизм электрохимического процесса и позволяет снизить нижнюю границу определяемых содержаний ртути на 1-2 порядка, после чего фиксируют вольтамперограмму с линейной разверткой потенциала от +0,4 до +0,5 В при скорости развертки потенциала 100 мВ/с и пиком восстановления ртути, при потенциале в пределах (-0,05…+0,05) В, линейно зависящим от концентрации ртути в водных растворах (Таблица 2). Сигнал ртути регистрируют и оценивают методом стандартных добавок аттестованных растворов относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода.
Способ катодно-анодного определения ртути вольтамперометрией позволяет снизить нижнюю границу определяемых содержаний на 1-2 порядка и использовать более дешевый стеклоуглеродный электрод.
Таблица 1.
Величина тока восстановления ртути при различных потенциалах электроконцентрирования.
E<sub>нак</sub>, В
h<sub>x</sub>, мм
I, мкА
-0,1
0,4
0,04
-0,2
2,1
0,21
-0,3
4
0,40
-0,4
47
0,94
-0,5
41
0,82
-0,6
43
0,86
-0,7
52
1,04
-0,8
62
1,24
-0,9
71
1,42
-1,0
88
1,76
-1,1
71
2,84
-1,2
66
2,64
-1,3
57
2,28
-1,4
48
1,92
Таблица 2.
Результаты определения ртути (II) на стеклоуглеродном электроде методом стандартных добавок
Фоновый раствор
Введено
<maths num="1"><math display="block"><mrow><msubsup><mi>C</mi><mrow><mi>H</mi><mi>g</mi></mrow><mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo>+</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>7</mn></msup></mrow></math><img file="00000001.tif" he="7" wi="18" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>(моль/л)
Найдено
<maths num="2"><math display="block"><mrow><msubsup><mi>C</mi><mrow><mi>H</mi><mi>g</mi></mrow><mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo>+</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>7</mn></msup></mrow></math><img file="00000002.tif" he="8" wi="18" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>(моль/л)
Sr
Буферный раствор Бриттона-Робинсона
0,8
0,86±0,04
0,03
Буферный раствор Бриттона-Робинсона
5,0
5,20±0,09
0,02
0.1 М HClO<sub>4</sub>,
0,3
0,32±0,03
0.01
0.1 М HClO<sub>4</sub>,
2,0
2,10±0,05
0.02
0.1 М HNO<sub>3</sub>,
4,0
3,90±0,20
0.04
0.1 М HNO<sub>3</sub>,
6,0
6,20±0,10
0.03