ĆWICZENIE NR 4

ANALIZA POLAROGRAFICZNA

Celem ćwiczenia jest analiza jakościowa otrzymanego roztworu na podstawie wartości potencjałów półfali E

(otrzymana analiza może zawierać kationy Cd2+

1/2

i Zn2+)

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 cm3 elektrolitu podstawowego, ok. 0,5 g siarczanu(IV) sodu, 2 cm3 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 cm3 odmierzyć:

- 3 cm 3 roztworu kadmu o stężeniu 2x10-2 M

- 25 cm3 roztworu elektrolitu podstawowego,

- 0,5 g siarczanu(IV) sodu,

- 2 cm3 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 cm3; do każdej dodać:

Nr kolby

Roztwór Cd2+

Roztwór Zn2+

1.

2 cm3

10 cm3

2.

4 cm3

8 cm3

3.

6 cm3

6 cm3

4.

8 cm3

4 cm3

5.

10 cm3

2 cm3

1

Następnie do każdego z roztworów wzorcowych dodać 25 cm3 elektrolitu podstawowego, 0,5 g Na2SO3 i 2 cm3 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.

Szybkość

Roztwór

Potencjał startu Czułoś osi X Czułość osi Y

Tłumienie

przesuwu

mV

mV/cm

papieru

cm/min

Cd

- 300

50

Dobrać przy

2

4

pot. - 1100

Zn

- 600

50

dobrać przy

2

4

pot. - 1600

próbka

-300

50

dobrać przy

2

4

badana

pot. - 1600

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!

2

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.

3

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 E1/2

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.

4

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.

5

6