E2

OPRACOWANIE WYNIKÓW

WOLTAMPEROMETRYCZNE OZNACZANIE OŁOWIU I KADMU W WODZIE WODOCIĄGOWEJ

1. Krótko opisuję zastosowaną metodę wraz z reakcjami zachodzącymi na elektrodzie rtęciowej

podczas zatężania i anodowego rozpuszczania.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stężenia kadmu i ołowiu w wodzie wodociągowej metodą

wielokrotnego dodatku wzorca.

Anodowa woltamperometria inwersyjna (ASV, z ang. Anodic Stripping Voltammetry) jest

jedną z najczulszych metod stosowanych w analizie chemicznej. Pozwala na oznaczenie wielu

pierwiastków na poziomie stężeń 10

-8

– 10

-11

mol L

-1

.

Proces analityczny w woltamperometrii inwersyjnej składa się z dwóch etapów: elektrolizy

zatężającej i anodowego utlenienia. W pierwszym etapie analizy zachodzi elektrolityczne wydzielenie

śladowych ilości oznaczanych pierwiastków na wiszącej kroplowej elektrodzie rtęciowej,

a w konsekwencji - ich jednoczesne zatężanie, które prowadzi się przy z góry ustalonym potencjale

(elektroliza zatężająca). Proces zatężania zwykle jest katodowy. W omawianym oznaczaniu jony

ołowiu i kadmu redukują się na elektrodzie rtęciowej i tworzy z rtęcią amalgamat.

Pb(Hg)

e

2

Pb

Cd(Hg)

e

2

Cd

redukcja

(roztwór)

2

redukcja

(roztwór)

2





 









 









W drugim etapie po zatrzymaniu mieszania roztworu, zredukowane uprzednio kationy (ołów, kadm)

przeprowadzane są przez anodowe utlenienie z powrotem do roztworu. Jest to właściwy proces

oznaczania i polega na rozpuszczeniu wydzielonej na elektrodzie substancji , przy odwróceniu

( inwersji) kierunku zmian potencjału elektrody. W przypadku analizy Cd

2+

mamy proces anodowego

rozpuszczania kadmu z elektrody, czyli:

e

2

Pb

Pb(Hg)

e

2

Cd

Cd(Hg)

(roztwór)

2

nie

rozpuszcza

anodowe

(roztwór)

2

nie

rozpuszcza

anodowe









































W tym etapie rejestruje się krzywą woltamperometryczną związaną z utlenianiem anodowym.

Oznaczanie może następować w wyniku anodowego rozpuszczania, ponieważ prąd utleniania (przy

zachowaniu stałych warunków zatężania) jest proporcjonalny do stężenia kationów (ołowiu, kadmu)

w badanej próbie.

E2

2. Znajduję w Poradniku Fizykochemicznym potencjał półfali dla kadmu i ołowiu we właściwym

elektrolicie podstawowym i porównuję te wartości z otrzymanymi wartościami pików dla

kadmu i ołowiu.

Wartości literaturowe potencjału pólfali dla ołowiu i kadmu wynoszą odpowiednio:



- 440 mV dla ołowiu



- 640 mV dla kadmu

Natomiast wyznaczone potencjały pików dla ołowiu i kadmu podczas przeprowadzonego

doświadczenia wyniosły:



- 365 mV dla ołowiu



- 565 mV dla kadmu

Otrzymane wartości potencjału pików różnią się od literaturowych nie znacznie. Różnica ta

może być spowodowana zmianą wartości pH zakwaszonej wody wodociągowej.

3. Obliczam stężenie ołowiu i kadmu po dodaniu do badanej próbki kolejnych dodatków wzorca.

Stężenia te zarówno dla kadmu i ołowiu zawsze będą identyczne, ponieważ stężenie roztworu

wzorcowego kadmu jest takie samo jak stężenie roztworu wzorcowego ołowiu, a także objętości

kolejnych dodatków wzorca są identyczne.

C

r-ru wzorcowego ołowiu

= 1 ∙ 10

-4

mol/l



Po I dodatku wzorca

V

dod. r-ru wz.

= 20 µl = 2 ∙ 10

-5

l

V’

łączna obj. r-ru w nacz. woltamp.

= 11.04 ml = 0.01104 l

n = C ∙ V = 1 ∙ 10

-4

mol/l ∙ 2 ∙ 10

-5

l = 2 ∙ 10

-9

mola ołowiu / kadmu została dodana do próbki

7

9

1

10

1.812

0.01104l

mola

10

2

C













mol/l



Po II dodatku wzorca

V

dod. r-ru wz.

= 40 µl = 4 ∙ 10

-5

l

V’

łączna obj. r-ru w nacz. woltamp.

= 11.08 ml = 0.01108 l

n = C ∙ V = 1 ∙ 10

-4

mol/l ∙ 4 ∙ 10

-5

l = 4 ∙ 10

-9

mola ołowiu / kadmu została dodana do próbki

7

9

2

10

3.610

0.01108l

mola

10

4

C













mol/l

E2



Po III dodatku wzorca

V

dod. r-ru wz.

= 60 µl = 6 ∙ 10

-5

l

V’

łączna obj. r-ru w nacz. woltamp.

= 11.12 ml = 0.01112 l

n = C ∙ V = 1 ∙ 10

-4

mol/l ∙ 6 ∙ 10

-5

l = 6 ∙ 10

-9

mola ołowiu / kadmu została dodana do próbki

7

9

1

10

5.396

0.01112l

mola

10

6

C













mol/l

4. Wykonuję wykres właściwy dla metody wielokrotnego dodatku wzorca, tj. wykres zależności

natężenia od stężenia roztworu - oddzielnie dla kadmu i ołowiu.

5. Wyznaczam stężenia kadmu i ołowiu w wodzie wodociągowej. Interpretuję uzyskane wyniki.

Dla ołowiu:

y = 795288x + 0.2379

y = 0

795288x = ǀ - 0.2379 ǀ

x = 2.991 ∙ 10

-7

mol/l

stężenie roztworu w całym naczynku

n = C ∙ V = 2.991 ∙ 10

-7

mol/l ∙ 0.01112 l = 3.326 ∙ 10

-9

mola Pb

7

9

wodoc.

woda

'

10

3.326

0.01l

mol

10

3.326

V

n

C















stężenie ołowiu w wodzie wodociągowej

Dla kadmu:

y = 869952x + 0.1416

y = 0

869952x = ǀ - 0.1416 ǀ

x = 1.628 ∙ 10

-7

mol/l

stężenie roztworu w całym naczynku

n = C ∙ V = 1.628 ∙ 10

-7

mol/l ∙ 0.01112 l = 1.810 ∙ 10

-9

mola Cd

7

9

wodoc.

woda

'

10

1

0.01l

mol

10

1

V

n

C















810

.

810

.

stężenie kadmu w wodzie wodociągowej

Dopuszczalna

ilość

kadmu

w

wodzie

wynosi

0,05

mg/l

(4,45

, zaś ołowiu 0,05 mg/l (

). Na podstawie powyższego wzoru oraz

znając interpretację wyniku metody prostej wzorcowej otrzymana zawartość kadmu w wodzie

wodociągowej wynosi

, zaś ołowiu

. W wyniku przeprowadzonego

doświadczenia można stwierdzić, że ilość kadmu w badanej wodzie nie stanowi zagrożenia dla

E2

zdrowia, dzięki czemu nie powoduje uszczerbku na zdrowiu u osób spożywających tę wodę z

wodociągu, jednakże zawartość ołowiu lekko przekracza, zakres dopuszczalny, dlatego też stanowi już

pewne zagrożenie dla zdrowia człowieka.