Kaja Fac środa, 30.03.2011 r.Paulina KrzemińskaAleksandra Ługowska
Ćwiczenie 2: Metody woltoamperometryczne w analizie chemicznej
Opis poznanych metod:
1. Polarografia pulsowa różnicowa – na napięcie wzrastające liniowo w czasie nakładamy niewielkie impulsy; na jeden impuls przypada jedna kropla z KER, a natężenie prądu każdej kropli mierzymy 2 razy: przed przyłożeniem impulsu i pod koniec trwania impulsu, rejestrowana jest różnica w natężeniu prądu dla tych dwóch pomiarów. Maksimum piku odpowiada potencjałowi półfali danego jonu.
2. Woltoamperometria cykliczna – polega na elektrolizie w której po przekroczeniu potencjału piku, następuje odwrócenie kierunku zmian potencjału.
3. Woltoamperometria odwrócona (inwersyjna) – jej głównym etapem jest zatężanie analitu poprzez wydzielanie go na stacjonarnej elektrodzie pracującej. Następnie rozpuszczamy analit z kropli rtęci, przez odwrócenie kierunku zmian potencjału elektrody. Dzięki takiemu postępowaniu możemy jeszcze bardziej obniżyć granicę oznaczalności analitu.
Najczulszą z poznanych przez nas metod jest woltoamperometria odwrócona, której granica oznaczalności jest rzędu 10-7-10-8 [mol/l]. W tej technice możemy wykorzystać polarografię pulsową różnicową.
Identyfikacja pików:
Polarogram powstały przy wykorzystaniu polarografii pulsowej różnicowej pozwolił nam ustalić położenie poszczególnych jonów:
· Cu2+ odpowiada potencjałowi ok. +0,340 [V]
· Pb2+ odpowiada potencjałowi ok. -0,130[V]
· Cd2+ odpowiada potencjałowi ok. -0,400[V]
Na krzywych woltoamperometrycznych powstałych przy użyciu innych metod również otrzymałyśmy piki o potencjałach, które pozwalają na stwierdzenie obecności tych samych pierwiastków (taki sam potencjał pików).
Opis przebiegu analizy:
Nasze doświadczenie było podzielone na dwie części.
Pierwsza polegała na zapoznaniu się z obsługą polarymetru oraz przeprowadzeniem wstępnych pomiarów dotyczących potencjału jonów Cu2+, Pb2+ i Cd2+ o znanym stężeniu i znanej objętości. W tym etapie zapoznałyśmy się również z podstawowymi (opisanymi wcześniej) metodami instrumentalnymi oraz sporządziłyśmy roztwór z odczynnikiem niezbędnym do przeprowadzenia drugiego etapu.
Drugi etap polegał na określeniu zanieczyszczenia analizowanego ZnO. Aby to ustalić posłużyłyśmy się metodą wielokrotnego dodatku wzorca.
Opracowanie wyników oznaczenia:
Stężenia roztworów wzorcowych obliczyłyśmy w trakcie doświadczenia i przedstawiamy je w następującej tabeli:
Rodzaj jonu
Stężenie roztworu bazowego [mol/l]
Stężenie wzorca [mol/l]
Stężenie wzorca [mg/l]
Cd2+
10-3
4*10-5
4,48
Pb2+
2*10-3
2*10-4
2,54
Cu2+
4,14
Mając obliczone stężenia możemy określić jaką ilość moli substancji wzorcowych w kolejnych dwóch dodatkach wzorca.
Pierwszy dodatek wzorca [mol]
Drugi dodatek wzroca [mol]
8*10-10
1,6*10-9
8*10-9
1,6*10-8
1,2*10-9
2,4*10-9
Podczas kolejnych dodatków wzorca natężenie prądu zmieniało się następująco:
Natężenie początkowe [A]
Po pierwszym dodatku [A]
Po drugim dodatku [A]
1,34*10-8
6,00*10-8
9,15*10-8
1,38*10-8
3,72*10-7
6,57*10-7
4,32*10-8
6,84*10-8
1,07*10-7
Obliczoną masę zanieczyszczeń wprowadzonych w postaci wzorców zamieszczamy w poniższej tabeli:
Liczba moli zanieczyszczenia po drugim dodatku wzorca [mol]
Masa molowa [g/mol]
Masa zanieczyszczeń [g]
112,4
1,80*10-7
207,2
3,32*10-6
63,55
1,53*10-7
Aby obliczyć masę zanieczyszczeń w analizowanej próbce musimy wykreślić krzywą kalibracyjną ze wzoru: y=ax+b, gdzie x oznaczał dodaną objętość wzorca, a y natężenie prądu.
Z powyższych krzywych możemy wyznaczyć początkową objętość zanieczyszczeń (przecięcie z osią OX). Otrzymujemy:
pu_lina