Polarograafia (1)

Tallinna Tehnikaülikool
Keemiainstituut
Analüütilise keemia õppetool
Instrumentaalanalüüs
Polarograafia
POL
Töö teostaja :
Jekaterina Bazanova
Õpilaskood:
093781YASB
Õpperühm:
YASB21
Õppejõud: Aini Vaarmann
Teooria:
Meetod põhineb analüüsiva lahuse elektrolüüsimisel ühe pöolariseeruva ja teise mittepolariseeruva elektroodiga ning jälgitakse voolutugevuse sõltuvust elektroodidele rakendavat pingest . Pinge- voolutugevuse kõverate alusel saab määrata lahuse koostis nii kvalitatiivselt kui ka kvantitatiivselt.
Katoodpolarograafias kasutatakse polariseeruva elektroodina peamiselt elavhõbetilkelektrood. Mittepolariseeruvaks elektroodiks on siis elavhõbedakiht, mille pind on mitu tuhat korda suurem elavhõbedatilga pinnast. Elektroodid on ühendatud välise vooluallikaga ja neile rakendatakse pinget nullist teatud väärtuseni, mis sõltub lahuse koostisest.
Lahuse läbiva voolu registreerimisel rakendatava pingevahe kasvamisel tekkib joonisel polarograafiline laine. Piirkonnas A-st B-ni pingevahe kasvamisel vool lahuses eriti ei kasva, sest uuritava aine ei elektrolüüsu. Siin elektrolüüsuvad lisandid (kui on). B-st C-ni väikesel potentsiaali muutusel toimub järskne voolu tugevuse kasv, mis iseloomustab elektrolüüsi normaalprotsessi. Vooltihedus väiksema (polariseeritava) elektroodi pinnal kasvab, lahus selle elektroodi juures saab aga vaeseks uuritavate ioonide poolt, sest nad redutseeruvad kiiremine kui defundeeruvad elektroodile – difusiooni piirvoolu väärtus on saavutatud (≈ const ). Piirkonna A-st B-ni keskpunktist D tõmmatud sirge abstsissteljele annab poollainepotentsiaali. See iseloomustab uuritava aine kvalitatiivselt ja ei sõltu kontsentratsioonist, kuid sõltub foonist. Laine kõrgus h iseloomustab lahus kvantitatiivselt.
Töö ülesanne:
Määrata vase, kaadmium ja tsingi ioonid uuritav lahuses kvalitatiivselt ja kvantitatiivselt.
Need ioonid ammoniakaalses keskkonnas moodustavad kompleksioonid , , Nende poolpotentsiaalid erinevad piisavalt foonil
Ioon
Poolpotentsiaal Hg anoodi suhtes, V
-0.040, -0.300
-0.610
-1.160
Töövahendid:
Universaalpolarograaf
Elavhõbetilkelektrood ( katood )
Elektrolüüser suurepinnalise elavhõbeelektroodiga (anood)
3 mõõtepipetti - 5 ml
4 mõõtekolbi - 50 ml
fooni lahus: 1 M 1M
Na2SO3x7H2O – tahke
0,5 % želatiini lahus
Metallide standardlahused – 1mg/ml
Töö käik ja tulemused:
Kolme mõõtkolbi tegin etalonlahuseid järgmiste metallioonide kontsentratsioonidega (ml):
Kolvi nr.
Cu 2+
Cd2+
Zn2+
1
1
2
1
2
2
3,5
1,3
3
3
5
1,5
Neljandas kolvis oli kontrolllahus. Kolvid täitsin peaaegu mõõtjooneni foonilahusega. Igasse kolbi lisasin 0,3-0,5 g naatriumsulfiti lahustunud hapniku redutseerimiseks ja 0,5 ml 0,5 % želatiini lahust maksimumide tekke vältimiseks. Seejärel täitsin kolvid foonilahusega mõõtjooneni, loksutasime ja jätsin 15 min seisma.
Seejärel pesin elektrolüüseri analüseeritava lahusega, täitsin selle nii, et lahuse pind oleks 10-15 mm tilkelektroodist kõrgemal. Mõõtsin voolu sõltuvust pingevahe muudusest.
Difusioonivoolu tugevuse, mis iseloomustab elektroodil kulgeva protsessi, ja depolarisaatori kontsentratsiooni vahel tasakaalu olukorras on lineaarne seos:
Id = kC
kus Id – difusiooni piirvoolu tugevus, k – Ilkovitši konstant, C – depolarisaatori kontsentratsioon.
Esimesena mõõtsin kontroll-lahust. Vastavalt poolainepotentsiaalile kontroll-lahuses olid vaskioonid, selle pärast etalonlahustes mõõtsime ainult vaskioone.
Lainepikkused:
h1 = 1,80 cm h3 = 5,70 cm
h2 = 3,50 cm hcont = 3,70 cm
Lahuste kontsentratsoonid:
Lainekõrguste ja lahuste kontsentratsioonide põhjal tegin kalibratsioonkõvera:
Vastavalt kalibratsioonikõverale lahuses lainekõrgesuga 3.70 cm vaskioonide kontsentratsioon oli 0.041 mg/ml