6.1. Анализ токсичных элементов в пробе пищевого продукта
В случае присутствия в растворе нескольких элементов с различными E1/2 (потенциалами полуволн), как это показано из рис. 6.3, поляризационная кривая представляет собой совокупность полярограмм этих элементов, каждая из которых может быть использована для проведения количественного анализа. Это положение лежит в основе определения токсичных элементов в продуктах питания.
Если методика подготовки растворов требует дозирования только одного реагента, можно использовать прибор типа «Кобальт-1».
Допустим, требуется определить кобальт в пробе пищевого продукта. Ко-бальт необходимо предварительно окислить до трехвалентного состояния, реа-гирующего на электроде при более положительных потенциалах. Кроме того, необходимо создать условия, чтобы протекающий процесс был обратимым.
Однако при использовании фонового индифферентного электролита К3Fe (CN)6 справедливо уравнение:
Co2+
+ Fe (CN)63–
Co3+
+ Fe (CN)64–
;
(6.6)
при этом восстановительный процесс протекает необратимо.
lg
6·10-4 4·10-4 2·10-4 1·10-4
Рис. 6.4. Зависимость высоты пика на полярограмме от концентрации восстановленного иона кобальта (моль/л) при различных соотношениях концентрации фонового электролита к концентрации токсичного элемента
N
=
10,
20 N
= 5 N
= 2,5 N
= 1
Рис. 6.5. Зависимость высоты пика на полярограмме от концентрации восстановленного
кобальта для нескольких постоянных значений избытка феррицианида
Тем не менее при концентрации К3Fe(CN)6, превышающей стехиометри-ческие количества, наблюдается увеличение высоты пика (h) в полярограмме кобальта (рис. 6.4).
Зависимость высоты пика от концентрации фонового электролита носит экстремальный характер: с повышением содержания ионов Со2+ максимум пиков смещается в область меньшего избытка К3Fe(CN)6. При этом избыток феррицианида (N) выражается отношением его концентрации к концентрации соединений кобальта в растворе.
Графики зависимости высоты пика на полярограмме от CCo2+ для несколь-ких постоянных значений избытка феррицианида (N) представляют собой прямые с различными угловыми коэффициентами (рис. 6.5).
Так как для N ≥ 10 величины угловых коэффициентов близки, что наглядно демонстрирует рис. 6.5, с учетом высокой электрохимической активности ко-бальта, по таким графикам легко осуществлять количественный анализ ко-бальта. При этом для анализа используют смесь 50 мл исследуемого раствора электролита и 50 мл буфера из соединений NH3, NH4Cl и 0,07 н. К3Fe(CN)6.
Особенностью работы полярографического анализатора типа ПАУН-1 является возможность автоматического измерения содержания нескольких ток-сичных элементов или тяжелых металлов (Cu, Zn, Pb и др.) в одной навеске продукта.
Анализ проводят следующим образом.
Навеску сухой измельченной пробы кипятят в 30 мл HNO3, затем добав-ляют 360 мл смеси воды и 30%-го гидроксиламина и 80 мл буферной смеси из CH3COONa и NaOH. Полученный раствор перемешивают сжатым воздухом, вытесняют в полярографическую ячейку и полярографируют. Пики на поляро-грамме отображаются в виде, представленном на рис. 6.6.
Рис. 6.6. Пример автоматической записи соединений цинка, свинца и меди,
содержащихся в анализируемой пробе с фиксацией пиков
Время цикла работы анализатора составляет 15 мин. В течение этого вре-мени измеритель концентрации включается по сигналу от датчика и осущест-вляет поочередную регистрацию небольших участков полярограмм в окрестно-стях пика каждого из трех указанных элементов. Шкала прибора проградуи-рована в процентах содержания элемента в анализируемой пробе [3].