SU1138725A1

SU1138725A1 - Electromechanical cell for ultra-microanalysis

Info

Publication number: SU1138725A1
Application number: SU823502126A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Николаевич Доронин; Григорий Георгиевич Мунтяну
Original assignee: Ордена Ленина Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1982-08-30
Publication date: 1985-02-07

Abstract

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ УЛЬТРАМИКРОАНАЛИЗА, содержаща индикаторный электрод, размещенный в стекл нном капшш ре, вспомогательный электрод и электрод сравнени , о тличающа с тем, что, с целью повышени точности измерени путем уменьшени диффузии анализируемого раствора в фоновый электролит, она снабжена двум держател ми, устат новленными одни над другим с возможностью вертикального перемещени , при этом капилл р индикаторного электрода размещен- в нижнем держателе, верхн поверхность которого отщлифовап на, вспомогательный электрод выполнен в виде графитовой шайбы, установленной на нижнем торце верхнего держате- С . о л , в полости которого размещен элект (Л род срав1}ени , причем полость электрода сравнени сообщена с капилл ром, выполненным в графитовой шайбе, а . нижн поверхность шайбы отшлифована. ELECTROCHEMICAL CELL FOR ULTRAMICROANALYSIS, containing an indicator electrode placed in a glass capsule, an auxiliary electrode and a reference electrode, which, in order to improve the measurement accuracy by reducing the diffusion of the analyzed solution into the background electrolyte, is equipped with two holders one above the other with the possibility of vertical movement, while the capillary of the indicator electrode is placed in the lower holder, the upper surface of which is grinding The body electrode is made in the form of a graphite washer mounted on the lower end of the upper holder. The electrolyte is located in the cavity of the cavity (L is a type of comparison), the cavity of the reference electrode is communicated with a capillary made in a graphite washer, and the bottom surface of the washer is ground.

Description

соwith

0000

1one

Is9 01 Изобретение относитс к аналитической химии и может быть использова но при электрохимических исследовани и анализе малых объемов растворов в химической, нефтехимической и других . отрасл х промьшленности. Известна электрохимическа чейка используема дл исследовани и анал за малых количеств раствора, элект ды которой изготовлены из благородны металлов. Рабочий электрод в форме цилиндра с изолированной боковой поверхностью торцом соприкасаетс с анализируемым раствором толщиной 10 см. Вспомогательный электрод и электрод сравнени расход тс в боль шом объеме фонового электролита, который соедин етс с анализируемым раствором через капилл р J. Однако в силу того, что исследуемый раствор сообщаетс с фоновым, имеет место диффузи исследуемого раствора в макрообъеме, что приводит к изменению его концентрации во врем ни и в конечном счете к увеличению погрешности измерений. Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс электрохимическа чейка дл ультрамикроанализа , содержаща индикаторный электрод, размещенный в стекл нном капилл ре, вспомогательный электрод электрод сравнени . Исследуемьй раствор в капилл ре соедин етс с фоновым электролитом через торец чейки капилл ра 2j. Недостатком известной чейки вл етс значительна погрешность измерений за счет диффузии вещества и капилл ра в, объем фонового электролита , котора может составить пор дка 20%. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем умень шении диффузии анализируемого раство ра в фоновой электролит. Поставленна цель достигаетс тем, что электрохимическа чейка дл ультрамикроанализа, содержаща индикаторный, электрод, размещенный в стекл нном капилл ре, вспомогатель ный электрод и электрод сравнени , снабжена двум держател ми, установленными один над другим с возможностью вертикального перемещени ,при. этом капилл р индикаторного электрода размещен в нижнем держателе, верх н поверхность которого отшлифована , вспомогательный электрод выполнен в виде графитовой шайбы, установленной на нижнем торце верхнего держател , в полости которого размещен электрод сравнени , причем полость электрода сравнени сообщена с капилл ром , выполненным в графитовой шайбе , а нижн поверхность щайбы отшлифована . В предлагаемой чейке торец нижнего держател с индикаторным электродом закрываетс пришлифованной поверхностью торца вспомогательного электрода , сообщающимс с камерой электрода сравнени . Пленка электролита между шлифованными поверхност ми торцов верхнего и нижнего держател осуществл ет электрический контакт вспомогательного , индикаторного и электрода сравнени , а также позвол ет уменьшить диффузию анализируемого раствора из капилл ра индикаторного электрода . В данной чейке предлагаетс использовать в качестве индикаторного электрода углеродное волокно, что позвол ет расширить область потенциалов измерени вследствие того, что на углеродных материалах перенапр жение выделени водорода выше, чем на благородных металлах. Углеродные волокна имеют толщину в пределах 1-30 мкм. Получение из благородных металлов проволоки микронного диаметра невозможно. Использование углеродных волокон с диаметром несколько микрон позвол ет использовать капилл ры с малым диаметром и, как следствие , уменьшить объем исследуемого раствора. Например, дл капилл ра длиной i IQ мм радиусом мкм и диаметром волокна 3 мкм объем раствора равен ,5-Ю, см. На чертеже изображена предложенна чейка, общий вид. Ячейка состоит из прецизионного стекл нного капилл ра 1, впрессованного в изолирующей втулке 2, котора крепитс в нижнем держателе 3, имеющем резьбу 4, позвол ющую передвигать держатель 3 по направл ющему цилиндру 4. Нижний держатель 3 имеет внутреннюю полость, в которой помещаетс капл ртути 5, котора через контакт 6 подсоедин етс к измерительной схеме. На резьбе в направл ющем цилиндре 4 вставлен верхний держатель 7, который также передвигаетс в направл ющем цилиндре 4. В верхний держатель 7 впрессован вспомогательньй электрод 8 со стекл нным капилл ром 9. В верхнем держателе 7 имеютс отверсти 10, через которые подводитс инертный газ, а также подсоедин ют вспомогательный электрод 8 к измерительной схеме через контакт 1 1. В верхнем держателе 7 имеетс полость в которую вставл етс электрод 12 сравнени .Is9 01 The invention relates to analytical chemistry and can be used in electrochemical studies and analysis of small volumes of solutions in the chemical, petrochemical, and others. industrial areas. A known electrochemical cell used for research and anal for small amounts of solution, the electrons of which are made of noble metals. The working electrode in the form of a cylinder with an insulated side surface ends in contact with the analyzed solution with a thickness of 10 cm. The auxiliary and reference electrodes are consumed in a large volume of background electrolyte, which is connected to the analyzed solution through a capillary J. However, due to the fact that the solution communicates with the background, there is a diffusion of the test solution in the macrovolume, which leads to a change in its concentration during time and ultimately to an increase in the measurement error. The closest technical solution to the invention is an electrochemical cell for ultramicroanalysis, comprising an indicator electrode placed in a glass capillary, an auxiliary electrode, a reference electrode. The test solution in the capillary is connected to the background electrolyte through the end of the capillary cell 2j. A disadvantage of the known cell is the considerable measurement error due to the diffusion of the substance and the capillary, the volume of the background electrolyte, which can be as much as 20%. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the diffusion of the analyzed solution into the background electrolyte. This goal is achieved by the fact that an electrochemical cell for ultramicroanalysis, containing an indicator electrode placed in a glass capillary, an auxiliary electrode and a reference electrode, is provided with two holders mounted one above the other with the possibility of vertical movement at. This capillary of the indicator electrode is placed in the lower holder, the upper surface of which is ground, the auxiliary electrode is made in the form of a graphite washer mounted on the lower end of the upper holder, in the cavity of which a reference electrode is placed, and the cavity of the comparison electrode is in communication with the capillary made in graphite washer, and the bottom surface of the face is sanded. In the proposed cell, the end of the lower holder with the indicator electrode is closed by the ground surface of the end of the auxiliary electrode, which communicates with the camera of the reference electrode. The electrolyte film between the ground surfaces of the ends of the upper and lower holders makes electrical contact between the auxiliary, indicator and reference electrode, and also reduces the diffusion of the analyzed solution from the indicator electrode capillary. In this cell it is proposed to use carbon fiber as an indicator electrode, which allows to expand the range of measurement potentials due to the fact that over carbon materials, the overpotential of hydrogen evolution is higher than that of noble metals. Carbon fibers have a thickness in the range of 1-30 microns. Obtaining micron-diameter wire from precious metals is impossible. The use of carbon fibers with a diameter of several microns makes it possible to use capillaries with a small diameter and, as a result, to reduce the volume of the test solution. For example, for a capillary of length i IQ mm with a radius of microns and a fiber diameter of 3 microns, the volume of the solution is equal to 5-S, see. The drawing shows the proposed cell, a general view. The cell consists of a precision glass capillary 1, pressed into an insulating sleeve 2, which is mounted in a lower holder 3, having a thread 4, allowing the holder 3 to be moved along the guide cylinder 4. The lower holder 3 has an internal cavity in which a drop of mercury is placed 5, which is connected via pin 6 to the measuring circuit. An upper holder 7 is inserted in the thread in the guide cylinder 4, which also moves in the guide cylinder 4. In the upper holder 7, an auxiliary electrode 8 with a glass capillary 9 is pressed in. In the upper holder 7 there are holes 10 through which inert gas is supplied, and an auxiliary electrode 8 is connected to the measuring circuit via pin 1 1. In the upper holder 7 there is a cavity into which the comparison electrode 12 is inserted.

Датчик работает следующим образом . .The sensor works as follows. .

Раствор с анализируемым веществом помещаетс в измерительном капилл ре 1f который заполн етс под действием капилл рных сил. В этом же капилл ре помещаетс углеродное волокно, после чего втулка 2 крепитс в нижнем держателе 3 так, чтобы волокно расходи.лось в контакте с каплей ртути. Сверху волокно срезаетс на одном уровне с капилл ром. Нижний держатель 3 ввинчиваетс в направл ющий цилиндр 4. В камеру верхнего-держател 7 заливаетс раствор, в который помещаетс электрод сравнени . Через Отверсти 10 подаетс инертный газ дл создани инертной атмосферы. После выдержки определенного времени в инертной атмосфере держатели 3 и 7 привод тс в соприкосновение и прижимаютс друг к другу. Предварительно на торец одного из держателей наноситс капл фонового раствора. При соприкосновении и сжатии эта капл растекаетс между поверхност ми , образу тонкую пленку, котора обеспечивает электролитический контакт индикаторного электрода (углеродного волокна ) с электродами вспомогательным и сравнени , после чего можно произвести определение тем или иным электрохимическим методом .The solution with the analyte is placed in the measuring capillary 1f which is filled under the action of capillary forces. The carbon fiber is placed in the same capillary, after which the sleeve 2 is attached to the lower holder 3 so that the fiber disperses in contact with a drop of mercury. From above, the fiber is cut at the same level as the capillary. The lower holder 3 is screwed into the guide cylinder 4. A solution is poured into the chamber of the upper holder 7, into which the reference electrode is placed. Through Hole 10, an inert gas is supplied to create an inert atmosphere. After a certain time in an inert atmosphere, holders 3 and 7 are brought into contact and pressed against each other. Preliminarily, a drop of the background solution is applied to the end of one of the holders. Upon contact and compression, this droplet spreads between the surfaces, forming a thin film that provides an electrolytic contact of the indicator electrode (carbon fiber) with auxiliary and comparison electrodes, after which it is possible to make a determination by one or another electrochemical method.

По окончании измерени держатель 3 вывинчиваетс из направл ющего цилиндра 4,дл замены раствора, а если необходимо и углеродного волокна , подготавлива измерительный ка- пилл р дл новых измерений.At the end of the measurement, the holder 3 is unscrewed from the guide cylinder 4, to replace the solution, and if necessary the carbon fiber, by preparing a measuring capillary for new measurements.

Предложенна чейка обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известной: уменьшаетс возможность диффузии анализируемого вещества из капилл ра, что уменьшает ошибку измерений , до 20%; предлагаема чейка позвол ет значительно уменьшить объе исследуемого раствора вплоть до величины 10 см (подобных результатов не было получено); использование углеродного волокна позвол ет расширить область потенциалов измерений , осуществить замену благородны металлов, увеличить чувствительность определени до .The proposed cell provides the following advantages over the known one: the possibility of diffusion of the analyte from the capillary is reduced, which reduces the measurement error by up to 20%; the proposed cell allows a significant reduction in the volume of the test solution up to a value of 10 cm (no such results were obtained); the use of carbon fiber allows to expand the range of measurement potentials, to replace noble metals, to increase the detection sensitivity to.

пP

11eleven

f f

Claims

An electrochemical cell for ultramicroanalysis, containing an indicator electrode placed in a glass capillary, an auxiliary electrode and a reference electrode, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy by reducing diffusion of the analyzed solution into the background electrolyte, it is equipped with two holders, mounted one on top of the other with the possibility of vertical movement, while the capillary of the indicator electrode is placed in the lower holder, the upper surface of which has been ground by Yelnia electrode is formed as a graphite washer, hydrochloric mounted on the lower end of the upper holder, which is placed in the cavity of the reference electrode, the reference electrode communicates with the capillary cavity formed in the graphite washer, the washer and the lower surface is ground.

(L oo oo <4

Yu SP

I 138725