RU2760479C1 - Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов сурьмы с помощью графитового электрода - Google Patents
Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов сурьмы с помощью графитового электрода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760479C1 RU2760479C1 RU2021100320A RU2021100320A RU2760479C1 RU 2760479 C1 RU2760479 C1 RU 2760479C1 RU 2021100320 A RU2021100320 A RU 2021100320A RU 2021100320 A RU2021100320 A RU 2021100320A RU 2760479 C1 RU2760479 C1 RU 2760479C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antimony
- electrode
- antimony ions
- voltammetric
- determining
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/42—Measuring deposition or liberation of materials from an electrolyte; Coulometry, i.e. measuring coulomb-equivalent of material in an electrolyte
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области аналитической химии ионов сурьмы и направлено на разработку вольтамперометрического способа определения ионов сурьмы в водных растворах. Технический результат заключается в повышении безопасности за счёт использования электрода без ртутной плёнки. В заявленном способе для определения ионов сурьмы задают отрицательный потенциал накопления стибнина -900 мВ в течение 60-180 с и развертку потенциала в анодном направлении от -600 мВ до +600 мВ со скоростью 60-120 мВ/с и регистрируют в режиме переменно-токовой вольтамперометрии с помощью вольтамперометрического анализатора аналитический сигнал в виде пика с максимум предельного диффузионного тока окисления элементной сурьмы до ее оксида при потенциалах +50…+200 мВ относительно хлоридсеребряного электрода сравнения и вспомогательного платинового электрода. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области аналитической химии ионов сурьмы и направлено на разработку вольтамперометрического способа определения ионов сурьмы в водных растворах.
Изобретение предназначено для практического химического анализа ионов сурьмы в жидких образцах(природных поверхностных и сточных вод, технологических растворов и т.д.) и применения в экологических, медицинских и других лабораториях, выполняющих химико-аналитические определения ионов сурьмы.
Наиболее близким по технической сущности (аналогом) служит гидридный метод восстановления ионных форм сурьмы щелочным раствором борогидрида натрия в хлороводородной кислоте с последующей атомизацией гидрида сурьмы до элементной сурьмы(0) и водорода по реакции
2SbH3 → 2Sb0+3Н2 ↑ (900°С). Температура атомизации гидрида сурьмы определяется прочностью связи элемента с водородом и необходимым условием атомизациистибнина выступает температура до 1000°С. Образующийся на стадии атомизации атомный пар Sb(0) поглощает излучение от монохроматического источника с длиной волны 217,6 нм. Как правило в атомно-абсорбционной спектрометрии в качестве источника монохроматического излучения с аналитической линией элемента служат лампы с полым катодом. Свет от источника направляется в аналитическую зону атомно-абсорбционного спектрометра, представляющую собой Т - образную оптическую кювету из кварца, индукционно или иным способом нагретую до температуры около 1000°С.
[Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. В трех томах. Ч. II. - Спб.: «Профессионал».2004, 2007. - С. 845-847. Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. В трех томах. Ч. II. - Спб.: «Профессионал».2004, 2007. - С. 845-847]
Основным фактором опасности служит высокая температура и выделяющиейся газообразный водород, который удаляется из индукционной кварцевой печи потоком инертного газа - аргона, который в серийных спектрометрах выступает в качестве рабочего тела:
- дозировка восстановителя,
- управление механизмами открывания и закрывания реактора и других исполнительных механизмов.
Если в качестве атомизатора гидрида сурьмы применяется графитовая кювета, то температура атомизации выше 1000°С.
Предлагаемый способ не основан на высоких температурах, использует комнатную температуру и электролиз с накоплением гидрида сурьмы из кислого водного раствора (фигура 1). В качестве рабочего электрода используется графитовый электрод (Экотест ВА, Москва).
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) выбран [Способ определения сурьмы в водах в диапазоне 0,00010-0,03 мг/дм3. «МУ 08-48/021. Методика выполнения измерений массовой концентрации сурьмы в природных, питьевых и очищенных сточных водах методом инверсионной вольтамперометрии». Томск. ТПИ, 1998, 2001], отличающийся тем, что для определения сурьмы в анализируемых кислых хлоридных растворах методом инверсионной вольтамперометрии использовали ртутно-пленочный рабочий электрод и хлорид серебряный электрод сравнения, электронакопление при постоянном катодном потенциале - 0,5 В в течение 60…300 с, диапазон развертки от -0,5 до +0,1 В и регистрировали аналитический сигнал сурьмы в виде тока пика при потенциалах 0,0…0,05 В.
Преимущество предлагаемого способа состоит в использовании графитового рабочего макроэлектрода КТЖГ 414324.005 №169, изготовленный в России и входящего в комплект программируемого анализатора Экотест ВА. Рабочий электрод не содержит токсичной ртутной пленки и безопасен в работе, может храниться в сухом виде, более удобен в эксплуатации, обеспечивает удовлетворительный коэффициент чувствительности 8,1 в уравнении (фигура 2)
I [мкА]=2,7+8,1 CAs [мкг/мл]
При восстановлении ионов сурьмы до стибнина 3%-ным щелочным раствором борогидрида натрия образуется избыток водорода
2NaBH4+2НСl → 2NaCl+В2Н6+4Н++4е
В2Н6↑ → ВН3↑+2е
2ВН4 -+2Н+ → В2Н6+2Н+Н2↑, который в предлагаемом способе удаляется из при электродной области во время накопления (задают потенциал электролиза Е=-900 мВ относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода сравнения). На рисунке (фигура 3) представлена зависимость величины аналитического сигнала от объема раствора восстановителя для рабочего раствора Sb(III) сконцентрацией 1 мкг/мл. Таким образом, оптимальный объем раствора восстановителя выбран 200 мкл. Экспериментальные величины вводили в программу анализатора Экотест ВА: потенциал накопления - 900 мВ, время накопления 90 с, диапазон анодной развертки - 600 мВ до +600 мВ, скорость анодной разверти 80 мВ/с. Уменьшение скорости развертки потенциала менее 60 мВ/с приводит к значительным погрешностям при анализе малых концентраций ионов сурьмы, а увеличение скорости развертки свыше 120 мВ/с связано с нелинейным увеличением тока пика ионов сурьмы (аналитического сигнала). В качестве вспомогательного противоэлектрода использовали проволочный платиновый электрод и трехэлектродная (классическая) схема измерения предельного диффузионного тока - аналитического сигнала.
В случае химического анализа низких концентраций предлагаемый способ предусматривает увеличение времени накопления (Фигура 4) и скорости развертки от 60 до 120 мВ/с. Вольтамперограммы регистрировали с помощью ЭКОТЕСТ ВА (Москва).
Пример.
В качестве модельных систем выбраны кислые водные растворы. В качестве фоновых - растворы хлороводородной кислоты (ХЧ) с добавками сурьмы(III). Приготовление серий рабочих растворов Sb(III) выполняли методом последовательного разбавления ГСО сурьмы(III) с содержанием 1000 мкгSb/см3 (Эко-аналитика, Москва). При этом рабочие растворы готовили в мерных колбах, доводя до метки раствором децимолярной хлороводородной кислоты. В качестве восстановителя всех форм сурьмы использовали 3%-ный щелочной раствор борогидрида натрия.
Например 100 г раствора восстановителя готовили следующим образом: в 96 г би-дистиллированной воды помещали в сосуд из полиэтилена, растворяли 1 г гидроксида натрия, затем добавляли 3 г борогидрида натрия. Серию модельных растворов готовили в пробирках объемом 15 мл с пробками. Серию модельных растворов равных объемов 10 мл и контрольный раствор объемом 10 мл помещали в пробирки и дозатором вносили по 200 мкл раствора восстановителя (Фигура 3), закрывали пробками и перемешивали. Все окисленные формы сурьмы в пробирках с добавками ГСО восстанавливали до гидрида сурьмы (стибнина)по реакции:
4 SbO- 2 (ГСО)+3 NaBH4+4Н+ → 4 SbH3↑+3NaBO2+2Н2O
Через 15-20 минут регистрировали вольтамперограммы (фигуры 1 - 4) в переменно-токовом режиме с амплитудно-частотной модуляцией, рекомендуемой для твердых электродов фирмой - изготовителем анализатора Экотест ВА(Москва).
Далее ацидокомплекс стибнина восстанавливали на рабочем электроде из графита, накаливая при - 900 мВ в течение 60…180 секунд, затем в анодном направлении разворачивали потенциал со скоростью 60…120 мВ/с и регистрировали аналитический сигнал окисления элементной сурьмы до ее оксида в области +(50…200) мВ, пропорциональный концентрации Sb(III) в растворе.
Типичные вольтамперограммы контрольного (1, фигура 1) и растворов с добавками Sb(III) (2, 3,4, фигура 1) представлены на фигуре 1.
В случае концентраций ионов сурьмы менее 0,01 мкг/мл способ предусматривает увеличение времени накопления стибнина на рабочем графитовом электроде до 180 секунд (фигура 4) и увеличение скорости развертки анодного потенциала до 120 мВ/с.
Claims (1)
- Вольтамперометрический способ определения ионов сурьмы с помощью графитового электрода, отличающийся тем, что в качестве рабочего электрода используют графит; задают отрицательный потенциал накопления стибнина -900 мВ в течение 60 - 180 с и развертку потенциала в анодном направлении от -600 мВ до +600 мВ со скоростью 60 - 120 мВ/с и регистрируют в режиме переменно-токовой вольтамперометрии с помощью вольтамперометрического анализатора аналитический сигнал в виде пика с максимум предельного диффузионного тока окисления элементной сурьмы до ее оксида при потенциалах +50…+200 мВ относительно хлоридсеребряного электрода сравнения и вспомогательного платинового электрода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100320A RU2760479C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов сурьмы с помощью графитового электрода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100320A RU2760479C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов сурьмы с помощью графитового электрода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760479C1 true RU2760479C1 (ru) | 2021-11-25 |
Family
ID=78719473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021100320A RU2760479C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов сурьмы с помощью графитового электрода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760479C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4804443A (en) * | 1987-04-13 | 1989-02-14 | Electrolytic Zinc Company Of Australia Limited | Method and apparatus for the determination of electrochemically active components in a process stream |
SU1693520A1 (ru) * | 1989-11-22 | 1991-11-23 | Свердловский институт народного хозяйства | Способ инверсионного вольт-амперометрического определени сурьмы на модифицированном электроде |
RU2223482C2 (ru) * | 2001-06-26 | 2004-02-10 | Томский государственный педагогический университет | Способ инверсионного вольтамперометрического определения селена |
RU2383014C1 (ru) * | 2008-09-29 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца и меди в природных водах |
RU2419786C1 (ru) * | 2010-03-22 | 2011-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ определения сурьмы, висмута, меди в водных растворах методом анодно-катодной вольтамперометрии |
RU2645003C2 (ru) * | 2016-04-13 | 2018-02-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Способ определения иодид-ионов катодной вольтамперометрией |
-
2021
- 2021-01-11 RU RU2021100320A patent/RU2760479C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4804443A (en) * | 1987-04-13 | 1989-02-14 | Electrolytic Zinc Company Of Australia Limited | Method and apparatus for the determination of electrochemically active components in a process stream |
SU1693520A1 (ru) * | 1989-11-22 | 1991-11-23 | Свердловский институт народного хозяйства | Способ инверсионного вольт-амперометрического определени сурьмы на модифицированном электроде |
RU2223482C2 (ru) * | 2001-06-26 | 2004-02-10 | Томский государственный педагогический университет | Способ инверсионного вольтамперометрического определения селена |
RU2383014C1 (ru) * | 2008-09-29 | 2010-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Экстракционно-вольтамперометрический способ определения цинка, кадмия, свинца и меди в природных водах |
RU2419786C1 (ru) * | 2010-03-22 | 2011-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Способ определения сурьмы, висмута, меди в водных растворах методом анодно-катодной вольтамперометрии |
RU2645003C2 (ru) * | 2016-04-13 | 2018-02-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" | Способ определения иодид-ионов катодной вольтамперометрией |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lingane | Coulometric analysis | |
Goolsby et al. | Electrochemical reduction of superoxide ion and oxidation of hydroxide ion in dimethyl sulfoxide | |
Hersch | Trace monitoring in gases using galvanic systems | |
US8216447B2 (en) | Total organic compound (TOC) analyzer | |
Christian et al. | Coulometric Titration of Ammonia with Hypobromite Using Direct Amperometric End Point Detection. | |
Arbab-Zavar et al. | Speciation and analysis of arsenic (III) and arsenic (V) by electrochemical hydride generation spectrophotometric method | |
RU2760479C1 (ru) | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов сурьмы с помощью графитового электрода | |
US3003932A (en) | Apparatus for the galvanic analysis of hydrogen | |
Furman et al. | Coulometric titrations with electrically generated ceric ion | |
Terry et al. | Determination of Technetium by Controlled-Potential Coulometric Titration in Buffered Sodium Tripolyphosphate Medium. | |
Christensen et al. | Reductive potentiometric stripping analysis for elements forming sparingly soluble mercury compounds with amalgamated metal as the reducing agent | |
RU2758975C1 (ru) | Безопасный вольтамперометрический способ определения ионов мышьяка с помощью золотого электрода | |
Maricle et al. | Polarography in a Sodium Chloride-Potassium Chloride Melt Using Tungsten-in-Vycor Microelectrodes | |
JP3106247B2 (ja) | 電解槽 | |
Knápek et al. | Determination of cadmium by electrothermal atomic absorption spectrometry using electrochemical separation in a microcell | |
Fenton et al. | Current and Titration Efficiencies of Electrically Generated Manganic Ion. Ferric-Manganous Sulfate Dual Intermediate System | |
Buděšínský et al. | The preparation and properties of the acetate complex of trivalent cobalt | |
Malmstadt et al. | Micro range iodometry by combining precision null-point potentiometry and electrolytic generation of iodine | |
Senftle et al. | Electrolytic corrosion of gold and the formation of Au2 (SO4) 3 in concentrated sulfuric acid | |
Clayton et al. | Equilibria in Solutions of Cadmium and Zinc Oxalates1 | |
Kovaleva et al. | Determination of barium by stripping voltammetry | |
Akhter et al. | Potentiometry | |
US3494838A (en) | Method for the instantaneous quantitative analysis of ozone | |
Pastor et al. | Electrogenerated iodine as a reagent for coulometric titrations in alcoholic media | |
Ezerskaya et al. | Coulometric determination of iridium in fluoride and chloride solutions |