Pracownia Analizy Śladowej

Wydział Chemii UMCS w Lublinie

Ćwiczenie nr 4.

Oznaczanie rt*ci metod* AAS i woltamperometrii stripingowej po nagromadzaniu z fazy gazowej

z wykorzystaniem techniki zimnych par

Wstęp

Technika zimnych par jest wykorzystywana do wyeliminowania wpływu matrycy na oznaczanie rtęci oraz do obniżenia granicy wykrywalności w wielu metodach analitycznych
np. AAS (atomowa spektrometria absorpcyjna), ICP OES (optyczna spektrometria emisyjna z plazmą wzbudzoną indukcyjnie), ICP MS (spektrometria mas z plazmą wzbudzoną indukcyjnie jako źródłem jonów), AFS (atomowa spektrometria fluorescencyjna), woltamperometrii z zatężaniem.

Aby oznaczyć całkowitą zawartość rtęci w próbce wykorzystując technikę zimnych par należy:

● w pierwszym etapie utlenić wszystkie związki rtęci (m. in. połączenia organiczne rtęci) do rtęci dwuwartościowej. Wstępne utlenienie związków rtęci jest konieczne ponieważ nie dysponujemy reduktorami, które ilościowo redukują rtęć do postaci metalicznej ze związków organicznych rtęci.
● w następnym etapie jony rtęci dwuwartościowej redukowane są za pomocą SnCl₂ lub NaBH₄ do rtęci metalicznej. Przepuszczenie gazu nośnego przez próbkę zawierającą rtęć w postaci metalicznej powoduje całkowite przejście jej do gazu nośnego w postaci pary jeżeli zastosujemy odpowiedni czas przepuszczania gazu nośnego.

● gaz nośny zawierający pary rtęci analizowany jest jedną z wyżej wymienionych metod analitycznych. Fakt, że pary rtęci w kontakcie ze złotem tworzą bardzo szybko amalgamat, wykorzystuje się do zatężania rtęci i dzięki temu można oznaczać jej bardzo niskie stężenia. Technika zimnych par jest również wykorzystywana do oznaczeń zawartości par rtęci w powietrzu.

WYKONANIE POMIARÓW

1. Oznaczanie rt*ci metod* AAS

W kolbach miarowych na 50 ml przygotować roztwory wzorcowe rt*ci zawierające w ca*ej kolbie: 10; 20; 50; 100; 200 μg Hg²⁺ . Do każdej z kolb doda* 100μl roztworu stabilizującego (1% roztwór K₂Cr₂O₇ w (1:1) HNO₃) odpowiedni* obj*to** roztworu rt*ci
i uzupe*ni* do kreski H₂O.

Do naczynka reakcyjnego pobiera* 1 ml 1M H₂SO₄ i 500 μl roztworu SnCl₂ . Po dodaniu SnCl₂ naczynko reakcyjne zamkn** i przepuszczać gaz przez 1 min. Następnie dodać 200μl roztworu wzorcowego i po wymieszaniu i odczekaniu przez 30 s przepuszcza* przez naczynko powietrze jako gaz no*ny. Gaz no*ny po przej*ciu przez p*uczk* z C₂H₅OH kierowany jest do atomizera kt*rym jest rura kwarcowa. Mierzymy warto*ci absorbancji przy długości fali 253,7 nm pobieraj*c do analizy wszystkie przygotowane roztwory wzorcowe. Na podstawie otrzymanych warto*ci wykre*lić krzyw* kalibracyjn* . Na osi odci*tych odk*adamy mas* rt*ci w pobranym do analizy wzorcu w μg.

Wyj*ciowy roztw*r wzorcowy rt*ci ma st**enie 500 mg/l.

WYKONANIE POMIARÓW

2. Oznaczanie rtęci metodą woltamperometrii z zatężaniem po nagromadzeniu z roztworu

Do oznaczania rtęci metodą woltamperometrii z zatężaniem stosuje się elektrody złote lub błonkowe elektrody złote. Problem, który pojawia się przy oznaczaniu rtęci z wykorzystaniem elektrod zawierających złoto polega na tym, że po nagromadzeniu rtęci na złocie zmienia się jego struktura i trudno jest uzyskać odtwarzalne wyniki. W literaturze podana jest duża liczba procedur regeneracji elektrod ale najlepiej odtwarzalne wyniki uzyskuje się jeżeli błonka złota jest nagromadzana przed każdym pomiarem.

Elektrolitem, który umożliwia uzyskanie dobrze ukształtowanych sygnałów analitycznych

utleniania rtęci z amalgamatu jest 0.1M HClO₄ + 3 × 10^-3 M HCl.

Przebieg pomiaru

Elektrod* wypolerować stosuj*c Al₂O₃ i na*o*y* na ni* błonkę z*ota w wyniku elektrolizy roztworu HAuCl₄ przy potencjale -0.6 V w czasie 60 s. Po wypłukaniu elektrody przenieść ją do naczynka zawierającego 0.1M HClO₄ + 3 × 10^-3 M HCl. Po etapie nagromadzania w czasie 120 s przy potencjale 0,2 V zarejestrować woltamperogram techniką impulsową różnicową w zakresie potencjałów od 0,2 do 0,85 V. Po każdym pomiarze usunąć błonkę złota stosując roztwór 0,7 mol L^-1 HCl + 0,3 mol L^-1 HNO₃ i przemienną 20-krotną polaryzację selektody 1 s impulsami o wartości -0,6 i 0,85 V. W kolejnych pomiarach dodawać do naczynka Hg(II) tak by jej stężenie w naczynku wynosiło 2 × 10^-8 , 5 × 10^-8 , 1 × 10^-7 mol L^-1. Na podstawie uzyskanych wyników wykreślić krzywą kalibracyjną.

3. Oznaczanie rt*ci metod* woltamperometri z zat**aniem po nagromadzeniu z fazy gazowej

3A. Zastosowanie wytrząsania do przejścia rtęci metalicznej do fazy gazowej

Elektrod* wypolerować stosuj*c Al₂O₃ i na*o*y* na ni* błonkę z*ota w wyniku elektrolizy roztworu HAuCl₄ przy potencjale -0.6 V w czasie 60 s. Elektrod* wyp*uka*, osuszy*
w strumieniu powietrza i w*o*y* do zestawu do nagromadzania.

Do naczynka reakcyjnego pobiera*: w pierwszym pomiarze 0 ng Hg²⁺ a w drugim 50 ng Hg²⁺. Do naczynka doda* tak*e 2.5 ml 1M H₂SO₄ i 2.5 ml SnCl₂. Następnie próbkę rozcieńczyć wodą do 15 mL i wytrząsać na wytrząsarce w czasie 5 min. Po odczekaniu 2 min. do naczynka włożyć przygotowaną wcześniej elektrodę z węgla szklistego pokrytą błonką złota tak by złoto nie dotykało do roztworu i pozostawić na 5 min. Po 5 min. nagromadzania przenie** elektrod* do naczynka elektrolitycznego zawieraj*cego roztw*r 0.1M HClO₄
+ 3 × 10^-3 M HCl i zarejestrowa* krzyw* utleniania rtęci z amalgamatu stosując technikę pulsow* r**nicow*.

3B. Zastosowanie ultradźwięków do przejścia rtęci metalicznej do fazy gazowej

Pomiar wykonać jak poprzednio ale zamiast wytrząsania wstawić naczynko reakcyjne do łaźni ultradźwiękowej.

3C. Zastosowanie zestawu do nagromadzania rtęci metalicznej z fazy gazowej

Do naczynka reakcyjnego pobiera*: w pierwszym pomiarze 0 ng Hg²⁺ a w drugim 50 ng Hg²⁺. Następnie do naczynka dodać roztworu redukującego zawierającego SnCl₂ .

Elektrod* wypolerować stosuj*c Al₂O₃ i na*o*y* na ni* błonkę z*ota w wyniku elektrolizy roztworu HAuCl₄ przy potencjale -0.6 V w czasie 60 s. Elektrod* wyp*uka*, osuszy*
w strumieniu powietrza i w*o*y* do zestawu do nagromadzania.

Nagromadzać w czasie 5 minut przepuszczając przez próbkę powietrze. Po 5 min. nagromadzania przenie** elektrod* do naczynka elektrolitycznego zawieraj*cego roztw*r 0.1M HClO₄ + 3 × 10^-3 M HCl i zarejestrować krzyw* utleniania rtęci z amalgamatu stosując technikę impulsow* r**nicow*.

.

3D. Zastosowanie zestawu do nagromadzania rtęci metalicznej z fazy gazowej do oznaczeń zawartości par rtęci w powietrzu

Wyżej wymieniony zestaw wykorzystać do oznaczania zawartości par rtęci w powietrzu laboratoryjnym. Wzorcowanie przeprowadza się znając objętość przepuszczonego powietrza a masę rtęci obliczamy korzystając z wzorców wykonanych do oznaczeń w pkt. 3C.

---