1
ĆWICZENIE NR 4
ANALIZA POLAROGRAFICZNA
Celem ćwiczenia jest analiza jakościowa otrzymanego roztworu na podstawie
wartości potencjałów półfali E
1/2
(otrzymana analiza może zawierać kationy Cd
2+
i Zn
2+
)
oraz analiza ilościowa otrzymanej próbki metodą prostej wzorcowej.
WYKONANIE ĆWICZENIA
1.
Włączyć polarograf do sieci.
2.
Przygotować następujące roztwory:
a)
próbkę badaną: Do kolby w której otrzymano analizę dodać 25 cm
3
elektrolitu
podstawowego, ok. 0,5 g siarczanu(IV) sodu, 2 cm
3
0,2 % roztworu żelatyny (ostrożnie),
uzupełnić wodą destylowaną do kreski i wymieszać roztwór.
b)
wzorcowe roztwory kadmu i cynku: Do kolby miarowej o pojemności 50 cm
3
odmierzyć:
- 3 cm
3
roztworu kadmu o stężeniu 2x10
-2
M
- 25 cm
3
roztworu elektrolitu podstawowego,
- 0,5 g siarczanu(IV) sodu,
- 2 cm
3
0,2 % roztworu żelatyny i uzupełnić wodą destylowaną do kreski.
Podobnie wykonać wzorcowy roztwór cynku.
c)
w celu ilościowego oznaczenia otrzymanej analizy sporządzić serię pięciu roztworów
wzorcowych, zawierających te same co analiza kationy lecz o znanych stężeniach.
Przygotować pięć kolb o pojemności 50 cm
3
; do każdej dodać:
Nr kolby
Roztwór Cd
2+
Roztwór Zn
2+
1.
2.
3.
4.
5.
2 cm
3
4 cm
3
6 cm
3
8 cm
3
10 cm
3
10 cm
3
8 cm
3
6 cm
3
4 cm
3
2 cm
3
2
Następnie do każdego z roztworów wzorcowych dodać 25 cm
3
elektrolitu podstawowego,
0,5 g Na
2
SO
3
i 2 cm
3
0,2% roztworu żelatyny i uzupełnić wodą destylowaną do kreski.
3.
Zarejestrować kolejno polarogramy dla wzorcowych roztworów kadmu i cynku oraz
badanej próbki (p. a i b). Warunki doboru potencjału startu i czułości podczas rejestracji
polarogramów dla roztworów wzorcowych i próby badanej podane są w tabeli 1.
Tabela 1. Warunki doboru potencjału startu i czułości podczas rejestracji polarogramów dla
roztworów wzorcowych próby badanej.
Roztwór
Potencjał startu
mV
Czułoś osi X
mV/cm
Czułość osi Y
Tłumienie
Szybkość
przesuwu
papieru
cm/min
Cd
Zn
próbka
badana
- 300
- 600
-300
50
50
50
Dobrać przy
pot. - 1100
dobrać przy
pot. - 1600
dobrać przy
pot. - 1600
2
2
2
4
4
4
4.
Zarejestrować polarogramy dla przygotowanych roztworów wzorcowych (p. c). Warunki
rejestracji dobrać zależnie od składu jakościowego roztworu, podobnie jak w punkcie 3.
Rozpocząć pomiary od roztworu nr 3, dla którego wybrać właściwą czułość prądową tak,
aby otrzymany polarogram obejmował ok. 80% szerokości taśmy rejestratora. W takim
przypadku nie będzie konieczna zmiana czułości prądowej przy rejestracji polarogramów
pozostałych roztworów.
U W A G A !
Po każdym pomiarze należy elektrody i naczyńko pomiarowe opłukać wodą destylowaną
i wysuszyć bibułą.
Pomiary wykonać w obecności prowadzącego ćwiczenia!
3
O G Ó L N E Z A S A D Y U Ż Y T K O W A N I A
P O L A R O G R A F U
1.
Włączenie polarografu do sieci.
Do tego celu służy przycisk, oznaczony zazwyczaj MAINS (od ang. sieć zasilająca).
Większość przyrządów ma oznaczenia pochodzące od wyrazów angielskich. W dalszej
części opisu będzie podane znaczenie tych słów w tłumaczeniu na j. polski.
2.
Polarograf może służyć do rejestracji krzywych stałoprądowych, zmiennoprądowych lub
krzywych pochodnych.
Wyboru dokonuje się za pomocą przycisków:
DC - polarografia stałoprądowa
DC - NORM - polarografia stałoprądowa normalna
DC - DER - polarografia stałoprądowa różniczkowa
AC - polarografia zmiennoprądowa.
3.
Do kompensacji prądów pojemnościowego i dyfuzyjnego używa się następujących
pokręteł:
COND CURR COMP - kompensacja prądu pojemnościowego
DIFF CURR COMP - kompensacja prądu dyfuzyjnego.
4.
Podłączenie elektrod.
D - elektroda wskaźnikowa (najczęściej KER)
R - elektroda porównawcza (najczęściej rtęć rozlana na dnie naczynka polarograficznego
lub NEK)
P - elektroda pomocnicza (najczęściej Pt, jeżeli pomiar jest prowadzony w układzie
trójelektrodowym).
5.
DAMPING - służy do tłumienia oscylacji prądu chwilowego przy pracy z KER. Należy
stosować wartość 2.
6.
Wybór czułości i warunków pracy w osi X.
Położenie zerowe pisaka ustawia się potencjometrem ZERO. W zależności od zakresu
potencjałów oczekiwanego polarogramu należy wybrać:
STARTING POT - potencjał startu
END POT - potencjał końcowy.
Potencjometrem POT RANGE ustawia się czułość w osi X w mV/cm.
Potencjometrem SPEED DRIVE dobiera się szybkość polaryzacji w mV/min.
4
W zależności od potrzeb można prowadzić polaryzację elektrody lub tylko przesów
papieru odpowiednio:
FORW - do przodu
BACKW - do tyłu.
7.
Wybór czułości i warunków pracy w osi Y.
Położenie zerowe pisaka ustawia się pokrętłem ZERO. Do regulacji czułości służy
pokrętło CURRENT SENSIVITI. Należy rozpoczynać rejestrację od najmniejszej czułości
i zwiększać ją kolejno tak, aby maksymalne wychylenie pisaka odpowiadało około
80 - 90 % szerokości papieru rejestracyjnego. Przy rejestracji fal polarograficznych
najwygodniej jest ustalić potencjał odpowiadający prądowi granicznemu i przy tym
potencjale dobrać czułość rejestracji. W takim przypadku jest pewność, że cała fala
zmieści się na zastosowanym papierze rejestracyjnym.
O P R A C O W A N I E W Y N I K Ó W
1.
Narysować schemat blokowy polarografu trójelektrodowego.
2.
Na podstawie zarejestrowanych fal polarograficznych roztworów wzorcowych i próbki
badanej określić skład jakościowy otrzymanej analizy. Podać odpowiednie wartości E
1/2
w miliwoltach dla wzorców i próbki badanej.
3.
Wykreślić krzywe wzorcowe dla kationów w układzie współrzędnych: natężenie prądu lub
wysokość fali w cm, od stężenia roztworów wzorcowych.
4.
Na podstawie krzywych wzorcowych odczytać stężenie oznaczonych kationów w badanej
próbce i obliczyć ich zawartość podając wynik w miligramach.
5.
Polarogramy dołączyć do sprawozdania.
Z A G A D N I E N I A
1.
Schemat elektryczny i blokowy polarografu.
2.
Kroplowa elektroda rtęciowa (KER) jej modyfikacje i właściwości. Zalety i wady.
3.
Kalibrowanie KER w polarografii ilościowej.
4.
Naczynka polarograficzne.
5.
Powstawanie prądów dyfuzyjnych.
6.
Pojęcie prądu granicznego.
7.
Inne rodzaje prądów polarograficznych.
5
8.
Krzywa elektrokapilarna.
9.
Równanie Ilkovica.
10.
Równanie fali polarograficznej.
11.
Potencjał półfali i jego znaczenie dla analiz polarograficznych.
12.
Ilościowa analiza polarograficzna i metody analizy.
13.
Jakościowa analiza polarograficzna.
14.
Maksima polarograficzne - przyczyny i tłumienie.
15.
Obsługa aparatury i sposób wykonania pomiarów.
L I T E R A T U R A
1.
J.J. Lingane, Elektroanaliza chemiczna, PWN, Warszawa 1960.
2.
G.W. Ewing, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa 1980.
3.
E. Szyszko, Instrumentalne metody analityczne, PZWL, Warszawa 1982.
4.
J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, tom 3, PWN, Warszawa 1985.
5.
J. Garaj, Fizyczne i fizykochemiczne metody analizy, WNT, Warszawa 1981.
6.
W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa
2002.
7.
Z. Szmal, T. Lipiec, Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, PZWL,
Warszawa 1996.
8.
A. Cygański, Metody elektroanalityczne, WN-T, Warszawa 1995.
9.
A. Cygański, Podstawy metod elektroanalitycznych, WN-T, Warszawa 1999.
10.
Chemia analityczna, tom 2, red. R. Kocjan, PZWL, Warszawa 2002.
6