Определение микроколичеств цинка и кадмия в спиртовом растворе методом амальгамной полярографии

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

1965

Том 128

А. С. НАУМОВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОКОЛИЧЕСТВ ЦИНКА И КАДМИЯ

В СПИРТОВОМ РАСТВОРЕ МЕТОДОМ АМАЛЬГАМНОЙ

ПОЛЯРОГРАФИИ

Настоящее исследование было поставлено с целью изучить возможность определения микроколичеств металлов в спиртовых растворах методом амальгамной полярографии.

Изучению полярографии неводных растворов посвящено довольно много работ [1], однако, литература по применению амальгамной полярографии в неводных растворах нам не известна.

В работах ряда авторов [2, 3] "показано, что за немногим исключением [3, 4] основные закономерности (общий вид полярограммы, потенциал полуволны, зависимость предельного тока от концентрации и другие), установленные для водных растворов, соблюдаются и в случае неводных растворов. Отмечается далее [5], что кислород в органических растворителях (и особенно в спиртах) растворим значительно больше, чем в воде; поэтому для удаления кислорода из раствора продуванием инертного газа требуется более длительное время (до одного часа).

В качестве неводного растворителя нами взят этиловый спирт не абсолютный, а 96,8% (¿/22 = 0,800), так как в литературе имеются указания [5, 6], что содержание в растворителе небольших количеств воды не дает заметных изменений полярограмм. Объектами полярографического анализа были выбраны цинк и кадмий, изученные в этиловом спирте, методом обычной полярографии И. Я. Турьяном и 3. И. Гринбергом [7]. Для сравнения мы провели также анализ водных растворов этих элементов при прочих одинаковых условиях. Для приготовления растворов использовались реактивы марки ч.д.а. и х.ч.

В качестве индифферентного электролита (фон) как в водном, так и спиртовом растворах использовался 0,09 М ЫН]С1. Катодом служил электрод со стационарной ртутной каплей. В качестве электрода сравнения применялся обычный каломельный электрод (на-сыщ.). Вспомогательный электрод соединялся со спиртовым раствором при ¡помощи агар-агарового мостика, ¡приготовленного на разбавленном растворе МН4С1. Электролизная ячейка имела омическое сопротивление со спиртовым раствором фона 4500 ом [8], с водным раствором фона 1400 ом. Все измерения проведены при комнатной температуре. Кислород -из раствора удалялся продуванием через него азота, предварительно очищенного в случае водных растворов щелочным раствором пирогалола и растворам щелочи "(КОН), в случае же спиртовых раст-

воров, азот, кроме того, сушился концентрированной серной кислотой и насыщался парами спирта. Перемешивание раствора осуществлялось только -инертным газом.

Измерения проводились на микрофотополярографе типа М-103 с максимальной чувствительностью гальванометра 9,16' 10" 3 мка/мм. Условия проведения опытов были следующие. Объем раствора в электролизере 10 мл\ капля ртути выделялась электролизом насыщенного раствора нитрата ртути током 2,5 мка в течение одной минуты на платиновой проволочке длиной 0,5 мм. В каждом опыте бралась новая капля ртути. Азот пропускался через раствор в течение одного часа. Электролиз анализируемых растворов продолжался 8 минут, при постоянном потенциале (для цинка—1,4 в и для кадмия— 1,0 в) чувствительность гальванометра 1 : 1 мка/мм шкалы. Изменение тока при снижении напряжения регистрировалось на фотобумаге. Компенсация остаточного тока для цинка равнялась 5, для кадмия —7 делениям шкалы компенсатора. Концентрация изменялась от 1 • Ю-6 до 5 • 10 6 М.

Полярограммы анодного растворения амальгамы цинка из спиртового раствора 0,09 М N1-1.101 приведены на рис. 1. Аналогичные полярограммы получены для кадмия в том же растворе, причем при прочих одинаковых условиях глубина зубцов в спиртовых растворах для кадмия ниже па 25% и для цинка на 14'уо по сравнению с водными растворами.

В табл. 1 приведен потенциал (в вольтах) вершины зубца в спиртовом и водном растворах в 0,09 М МЬЬО для цинка и кадмия.

По полученным поля-рограммам построены гра-дуировочные графики, (приведенные на рис. 2 для цинка и на рис. 3 для кадмия, которые показывают, что в изученном интервале концентрации глубина зубца кадмия и цинка в спиртовом растворе пропорциональна их концентрации.

Чтобы выяснить возможность анализа методом амальгамной полярографии цинка и кадмия при совместном их присут-72

Рис. 1. Полярограммы анодного растворения амальгамы цинка н.ч спиртового раствора 0,09 Л\ NH.iCl (фон); продолжительность электролиза 8 мин; чувствительность гальванометра 1:1 хна ¡мм. Кривая: 1 — фон; 2 — 1.10 б;

3—2.10~6; 4 -3.10 " 5—4.10"6; б—Zn Ck

Та блица 1

Потенциал

(в вольтах) вершины зубца в спиртовом и водном растворах в 0,09 М^Ь^С! для Ъ\л и Сс1

В спирте В воде

Цинк —0,85 —0,96

Кадмий -0,69 -0,60

/„•¡О

d У А

Рис. 2. Градуировочный трафик д л я цпмка в в одном (1 прямая) и спиртовом растворах (2 прямая) в пределах концентрации 1.10 ь — 5.10 б М гпС12.

со

Рис. 3. Градуировочный график для кадмия в водном (1 прямая) и в спиртовом растворах (2 прямая) в пределах концентраций 1.10 6 — —5.10 б м Сс1С12.

Рис. 4. Полярограмма анодного растворения амальгамы цинка (левый зубец) и кадмия (правый зубец) из спиртового раствора; фон 0,09 М NH4C1; продолжительность электролиза 20 мин; чувствительность гальванометра 1:1 мка/мм шкалы. Концентрация цинка и кадмия одинакова и равна 1.10 -6 М.

ствии в спиртовом растворе, снята полярограмма анодного раетвррения этих металлов в спиртовом растворе 0,09 M NH.iCl (рис. 4). Из рис. 4 следует, что зубец кадмия меньше зубца цинка.

Выводы

1. Получены анодные зубцы кадмия и цинка в растворе этилового спирта (96,8 вес %) на фоне 0,09 NH4C1 при концентрации кадмия и цинка в интервале от 1 • 10 ~ 6 M до 5 * 10 ~ 6 М.

2. В изученном интервале концентраций глубина зубцов кадмия и цинка в спиртовом растворе пропорциональна их концентрации.

3. При прочих одинаковых условиях глубина зубцов в спиртовых растворах для кадмия ниже на 25%, а для цинка на 14% по сравнению с водными растворами.

4. Потенциал вершины зубца в спиртовом растворе для цинка сдвигается в сторону положительных потенциалов на 0,11 вольта, а для кадмия практически не меняется по сравнению с водными растворами на фоне 0,09 M NH4C1.

ЛИТЕРАТУРА

1. H. А. Из м аилов. Электрохимия растворов. Изд. Харьковского университета, 928 (1959).

2. Я. И. Т у р ь я н и М. А. Фили m а н. ЖФХ, 24, 781 (1955).

3. А. М. 3 а н ь к о в и Ф. A. M а н у с о в а. Ж. общ. химии, 10, 1171 (1940).

4. H. A. Z a i t i n e n und С. I. N y m a n. üolarography in liqud ammonia. J. Am. Chern., Soc. 70. 3002 (1948).

5. G. В. Bachman and M. J. A s t 1 e. Amer. Chem., Soc, 64, 1303 (1942).

6. A. П. Тор опов и A. M. Якубов. ЖФХ, 30, 1702 (1956).

7. Я. И. Турья н, Э. M. Гринберг. ЖФХ, 27, 2152 (1954).

8. P. Arthur and G. Z i о n s. Anal. Chem., 24 1422 (1952).