Способ вольтамперометрического определения ионов гольмия в водных растворах

 

Использование: вольтамперометрический метод определения концентрации катионов, в частности определение катионов гольмия в водных растворах. Сущность изобретения: определение проводят вольтамперометрическим методом ртутным пленочным электродом на серебряной подложке и фона 0,9 - 1,1 М KCl с рН 1,9 - 2,1, вольтамперограмму регистрируют при катодной линейной развертке потенциала электрода в интервале от -1,3 до -1,9 В (нас.к.э.), а концентрацию гольмия определяют по величине пика на вольтамперограмме с использованием градуировочного графика или методом добавок, причем потенциал пика лежит в интервале от -1,82 до -1,86 В (нас.к.э.) (в зависимости от рН раствора, концентрации фона и скорости изменения потенциала электрода), а скорость развертки потенциала электрода 20 - 40 мВ/с. Способ позволяет снизить предел обнаружения гольмия до 5 10^-4 моль/л, повысить точность определения и снизить токсичность анализа. 2 ил.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к вольтамперометрическим способам определения ионов гольмия в водных растворах.

Известны полярографические способы [1-3] определения ионов гольмия с использование в качестве фонов водных и водно-спиртовых растворов LiCl, (C₂H₅)₄NI, (C₂H₅)₄NClO₄, (C₄H₉)₄NI, NH₄OH, NH₄Cl (в присутствии комплексона).

Однако в полярографических способах используются большие количества ртути. Кроме того, полярограммы на указанных фонах плохо выражены, что приводит к большим ошибкам определения ионов гольмия.

Наиболее близкими к предлагаемому способу являются полярографические определения ионов металлов в водных растворах с использованием в качестве фонов растворов минеральных солей [4] Техническая задача изобретения определение концентрации ионов гольмия, содержащихся в растворе, с использованием более чувствительного, чем полярографической, вольтамперометрического способа, а также фона, позволяющего получить четкие катодные пики гольмия, и замена ртутного капающего электрода ртутным пленочным электродом, получаемого нанесением электролизом из раствора нитрата ртути ртутной пленки на торец серебряной проволочки, впрессованной во фторопластовый стержень. Регистрируется катодный пик, потенциал которого является качественной характеристикой, а величина пика количественной характеристикой. По градуировочному графику, построенному предварительно, или методом добавок определяется концентрация ионов гольмия в растворе.

Вольтамперометрическим способом с ртутным пленочным электродом были изучены в качестве фонов растворы различных концентраций следующих солей: KCl, NaCl, LiCl, KBr, NaBr, LiBr, KI, NaI.

В результате проведенных исследований техническая задача достигается применением вольтамперометрического способа с ртутным пленочным электродом и в качестве фона-раствора 0,9-1,1 М KCl с рН 1,9-2,1 и регистрацией вольтамперных кривых при катодной линейной развертке потенциала.

Использование ртутного пленочного вместо ртутного капающего электрода позволяет многократно сократить количество используемой токсичной ртути, применение 0,9-1,1 М KCl (рН 1,9-2,1) позволяет получать четкие катодные пики, а применение вольтамперометрического метода вместо классического полярографического способа позволяет понизить нижний предел определения гольмия (до 5 10^-4 М).

Сущность предлагаемого способа вольтамперометрического определения ионов гольмия (III) состоит в получении катодной вольтамперограммы электровосстановления комплексной частицы гольмия на ртутном пленочном электроде в фоновом растворе 0,9-1,1 М KCl с рН 1,9-2,1. Регистрация катодной вольтамперограммы проводится в интервале потенциалов от -1,30 до -1,90 В (нас.к.э. ). При этом регистрируется катодный пик, по величине которого можно судить о концентрации ионов гольмия в растворе, используя метод добавок или градуировочный график. Величина потенциала пика находится в пределах от -1,82 до -1,86 В (нас. к.э.) в зависимости от рН раствора и концентрации фона. Скорость развертки потенциала электрода варьировалась в интервале 20-40 мВ/с.

П р и м е р 1. В электролитическую ячейку заливают 10-15 мл 1,0 М раствора KCl (рН 2) и добавляют 0,5-1,0 мл исследуемого раствора с рН 2,0 с целью количественного определения в нем ионов гольмия. Раствор в ячейке продувают инертным газом, например аргоном, в течение 10-15 мин. После этого продувание аргона через ячейку прекращают и снимают катодную вольтамперограмму при линейной развертке потенциала электрода со скоростью 20 мВ/c в области потенциалов от -1,3 до -1,90 В (нас.к.э.). Используя градуировочный график или метод добавок, проводят оценку концентрации гольмия в анализируемом растворе.

П р и м е р 2. В электролитическую ячейку заливают 10-15 мл 1,1 М раствора KCl (рН 1,9) и добавляют 0,5-1,0 мл исследуемого раствора с рН 1,9 с целью количественного определения в нем ионов гольмия. Раствор в ячейке продувают инертным газом в течение 10-15 мин. После этого продувание аргона через ячейку прекращают и снимают катодную вольтамперограмму при линейной развертке потенциала электрода со скоростью 40 мВ/с в области потенциалов от -1,3 до -1,90 В (нас.к.э.). Используя градуировочный график или метод добавок, проводят оценку концентрации гольмия в анализируемом растворе.

Если в анализируемом растворе окажутся примеси широко распространенных в природе металлов (Pb, Zn, Cu, Cd и др.) в концентрациях, превышающих концентрацию гольмия, то для устранения их влияния на определение гольмия необходимо при потенциале -1,3 В (нас.к.э.) проводить электролитическое выделение этих элементов на ртутном пленочном электроде с большой поверхностью. Электролиз проводят до достижения тока, равного току фона. После этого электрод с большой поверхностью убирается из ячейки и вставляется индикаторный ртутный пленочный электрод, на котором и проводится определение гольмия.

На фиг. 1 приведена вольтамперограмма электровосстановления комплексной частицы гольмия на ртутном пленочном электроде. В качестве фона использовался 1,0 н. раствор KCl (рН 2,0). Концентрация 4,5 10^-3 М. Линейная скорость развертки потенциала 20 мВ/c; на фиг. 2 представлена зависимость величины катодного пика электровосстановления комплексной частицы гольмия от его концентрации в растворе в указанных выше условиях.

Предлагаемый способ определения гольмия обладает большей воспроизводимостью, точностью, меньшей величиной предела обнаружения, во много раз снижает объем используемой в работе ртути.

В результате накопления во время работы на электроде продуктов гидролиза гольмия электрод необходимо периодически обновлять.

Формула изобретения

СПОСОБ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ ГОЛЬМИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ, включающий наложение на индикаторный электрод на основе ртути развертки потенциала с одновременной регистрацией тока и последующим определением искомой величины по высоте пика на фоне минаральных солей, отличающийся проведением определения на фоне 2,8 - 3,2 моль/л раствора KJ с pH 3,3 - 3,6, регистрацией вольтамперограммы в интервале потенциалов - 1,1, - 1,5 В (нас. к. э. ) на ртутном пленочном электроде на серебряной подложке со скоростью развертки потенциала электрода 20 - 40 мВ/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2