WOLTAMPEROMETRYCZNE OZNACZANIE JONÓW Cd2+
METODĄ WIELOKROTNEGO DODATKU WZORCA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem metody wielokrotnego dodatku wzorca (MSAM, multistandard addition method) na przykładzie woltamperometrycznego oznaczania jonów Cd2+. Elektrodę wskaźnikową stanowi kroplowa elektroda rtęciowa.
WYKONANIE ĆWICZENIA
1.
Sporządzanie roztworu wzorcowego jonów kadmu o stężeniu ok. 0.02 M
Odważyć odpowiednią ilość CdCl
O i przenieść ilościowo do kolby o poj.
2 2.5 H2
50 ml, rozpuścić w niewielkiej ilości wody, dodać ok. 0.5 g Na2SO3, 25 ml elektrolitu podstawowego, 2 ml 0.2 % roztworu żelatyny i uzupełnić wodą do kreski. Dokładnie wymieszać. Obliczyć dokładne stężenie jonów kadmu w roztworze wzorcowym.
2.
Przygotowanie próbki badanej
Do kolby z badaną próbką dodać 25 ml elektrolitu podstawowego, 2 ml 0.2 % roztworu żelatyny i ok. 0.5 g Na
. Uzupełnić wodą do kreski i dokładnie wymieszać.
2SO3
3.
Zapoznać się z ogólnymi zasadami obsługi polarografu.
Podłączyć elektrody do odpowiednich gniazd polarografu:
elektrodę wskaźnikową (KER) do gniazda oznaczonego symbolem D,
elektrodę odniesienia (SCE) do gniazda R,
elektrodę przeciwną (Pt) do gniazda P.
4.
Do naczynka polarograficznego odmierzyć za pomocą pipety jednomiarowej 10 ml
roztworu badanego i wrzucić element mieszający. Naczynko wraz z roztworem
zamontować w uchwycie z elektrodami.
5.
Dobrać czułość w osi prądowej przy potencjale -1100 mV. Wysokość fali dla wyjściowego
roztworu powinna zajmować ok. 20 % papieru. Czułość w osi potencjału: 50 mV/cm, szybkość przesuwu papieru: 4 cm/min, tłumienie: D = 2.
6.
Przy tak ustawionych parametrach zarejestrować polarogram dla próbki badanej w zakresie potencjałów od – 300 do -1200 mV.
7.
Przygotować biuretę o poj. 10 ml, przepłukać i napełnić roztworem wzorcowym.
8.
Do naczynka polarograficznego dodać 0.5 ml roztworu wzorcowego, włączyć mieszadło magnetyczne i wymieszać zawartość.
Po upływie ok. 2 min od wyłączenia mieszadła zarejestrować polarogram dla próbki z dodatkiem wzorca. Warunki rejestracji jak dla wyjściowego roztworu.
10. Czynność dodawania wzorca w porcjach po 0.5 ml powtórzyć jeszcze cztery razy. Po każdym dodatku zarejestrować polarogram.
11. Czynności opisane w p. 4, 6 – 10 powtórzyć jeszcze dwukrotnie dla nowych porcji roztworu badanego.
UWAGA !
Po każdym pomiarze elektrody i naczynko pomiarowe należy opłukać wodą destylowaną
i osuszyć bibułą.
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1.
Obliczyć kolejne stężenia jonów Cd2+ w próbce badanej ( c ). Uwzględnić zmianę wz
objętości roztworu w naczynku polarograficznym spowodowaną dodatkiem kolejnych
porcji wzorca ( V ). Sposób obliczeń przedstawić na przykładzie pierwszego dodatku.
wz
Wyniki zestawić w tabeli.
V wz , ml
c , mmol dm-3
h, cm
0.0
0.00
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.
Odczytać wysokości kolejno rejestrowanych fal polarograficznych. Wyniki zestawić w tabeli.
3.
Na podstawie wyników numerycznych zestawionych w tabeli sporządzić wykres
zależności wysokości fali polarograficznej od stężenia wzorca w próbce badanej.
Skomentować przebieg uzyskanej krzywej. Z krzywej odczytać stężenie jonów Cd2+
w próbce badanej. Uwzględniając wyjściową objętość próbki obliczyć masę jonów kadmu.
Wynik podać w mg.
1.
Teoretyczne podstawy polarografii.
2.
Naczynko polarograficzne 3 – elektrodowe: rodzaje elektrod, ich właściwości
i zastosowanie.
3.
Kroplowa elektroda rtęciowa, jej modyfikacje i właściwości. Inne elektrody wskaźnikowe w woltamperometrii.
4.
Powstawanie i właściwości prądu dyfuzyjnego. Inne rodzaje prądów w polarografii.
5.
Analiza jakościowa w polarografii. Pojęcie potencjału półfali.
6.
Metody analizy ilościowej: algebraiczna, krzywej kalibracyjnej, porównywania z wzorcem, dodatku wzorca ( jedno- i wielokrotnego), wzorca wewnętrznego.
7.
Obsługa aparatury i sposób wykonania ćwiczenia.
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 2005.
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.
11. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, tom II, PWN, Warszawa 2007.
12. Instrumentalne metody analizy chemicznej, red. W. Kubiak, J. Gołaś, skrypt AGH
w Krakowie, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków 2005.
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.
W zależności od potrzeb można prowadzić polaryzację elektrody lub tylko przesów papieru odpowiednio: FORW - do przodu, BACKW - do tyłu.
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.
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.