Лабораторная работа № 34 Определение примеси цинка в фосфоре
Фосфор используют для получения бинарных и более сложных полупроводниковых материалов. Известны, например, фосфиды индия и галлия, поэтому необходимо проводить периодический аналитический контроль за степенью чистоты фосфора. Определение примеси цинка в фосфоре удобно проводить полярографическим методом с использованием ртутного капельного электрода. Фосфор после растворения образца в азотной кислоте находится в растворе в виде полярографически неактивного аниона РО43–. Чувствительность определения цинка 1·10–5%.
Оборудование и реактивы
Полярограф.
Мерные колбы, 50 мл, 5-6 шт.
Стандартный раствор фосфата, 10–2 М.
Фон - смесь 1,0 н раствора NH4OH с 1,0 н. раствором NH4Cl.
Описание определения
Навеску фосфора растворяют в азотной кислоте при нагревании. Избыток кислоты удаляют выпариванием. Раствор разбавляют водой в мерной колбе.
10 мл полученного раствора в полярографической ячейке продувают в течение 15 мин азотом и регистрируют полярограмму цинка при потециале –1,4 В. Содержание цинка в образцах фосфора определяют методом добавок или по калибровочному графику.
Лабораторная работа № 35
Определенно примеси сурьмы в олове
Для определения сурьмы в олове образец растворяют в соляной кислоте в присутствии хлорида кобальта, являющегося катализатором. В данном случае олово и сурьма окисляются до низших степеней окисления, что устраняет необходимость применения восстановителей.
Оборудование и реактивы
Полярограф.
Мерные колбы, 50 мл, 5-6 шт.
Стандартный раствор соли олова, 10–2 М.
Хлорид кобальта, кристаллический.
Соляная кислота, 10 н раствор.
Описание определения
Олово растворяют в 10 н. соляной кислоте в присутствии 2-3 кристалликов хлорида кобальта при 60-70 °С. Раствор охлаждают и разбавляют водой. Стакан ставят в электролизер и в течение 5 – 10 мин проводят электролиз на амальгамном пленочном электроде. В этих условиях определению сурьмы не мешает свинец, цинк, кадмий, индий, медь и висмут. Электролиз ведут при потенциале – 0,4 В. При этом потенциале предельный диффузионный ток олова не достигается, так как ЕSn = –0,48 В. Содержание сурьмы определяют методом добавок. Чувствительность определения 1·10–6 %.
18. Инверсионная вольтамперометрия
Сущность инверсионного вольтамперометрического метода (ИВА) заключается в том, что определяемый ион концентрации 10–7-10–10 моль/л некоторое время подвергается электролизу на индикаторном электроде. При этом определяемый элемент концентрируется на ртутной пленке в виде амальгамы. Степень концентрирования зависит от времени электролиза (≤ 5 мин). Далее выделенный элемент анодно растворяют . Анодная вольтамперограмма при этом в отличие от классической имеет вид характерного пика.
Высота волны и пика пропорциональна концентрации вещества в растворе. Волны или пики могут быть анодными (электрохимическое вещество окисляется) (рис.11) или катодными (электрохимическое вещество восстанавливается.
Рис 11. Анодная полярограмма с предварительным накоплением
Потенциал полуволны или пика определяется, в основном природой реагирующих веществ. Благодаря этому он может быть критерием для проведения качественного анализа.
Если в растворе присутствуют несколько ионов металлов. образующих со ртутью амальгаммы ( медь, цинк, олово, свинец, висмут, индий, кадмий и многие другие) их можно определять одновременно. На рис 12 приведена полярограмма смеси катионов.
Рис 12. Анодная полярограмма раствора, содержавшего три катиона
В инверсионной вольтамперометрии применяются стационарные ртутные электроды, что позволяет исключить использование больших количеств токсичной ртути, а наличие стадии концентрирования определяемого вещества повышает чувствительность метода на несколько порядков (предел обнаружения составляет 10-5 – 10-6 мг/л).
Существуют несколько методов определения концентрации: метод калибровочного графика, метод стандартных растворов и метод добавок.
Наибольшее распространение получил метод добавок. Он, как и метод калибровочного графика основан на зависимости анодного тока от концентрации:
I=K∙C,
где K – константа, зависящая от условий опыта.
Из анализируемого раствора Cx готовят раствор с известной добавкой определяемого вещества Cx + Cдоб и снимают вольтамперограммы обоих растворов. Находят:
где Ix - максимальный анодный ток анализируемого раствора;
Iдоб - ток добавки.
Рис.13. Волььамперограммы цинка, свинца, кадмия и меди в анализируемом растворе: 1 – анализируемый раствор, 2 – проба с добавкой
На рис.13 представлены вольтамперограммы анализируемого раствора, содержащего ионы цинка, кадмия, свинца, меди (1), и пробы с добавкой (2).
.Достоинством метода ИВ является высокая чувствительность определения следов на уровне 0,01 - 0,001 мкг.