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