Методические указания к практическим занятиям по спецкурсу: Физико-химические методы исследования и анализа Полярографический метод анализа (Правила работы в лаборатории полярографического анализа)

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к практическим занятиям по спецкурсу Физико-химические методы исследования и анализа Полярографический метод анализа (Правила работы в лаборатории полярографического анализа)

Ростов-на-Дону 2004

Печатается по решению кафедры аналитической химии РГУ Протокол № 9 от 22 марта 2004 г. Ответственный редактор – доцент Евстифеев М.М. Автор – доцент Садименко Л.П.

3

ВВЕДЕНИЕ Методические указания предназначены для студентов 4, 5 курсов дневного и 6 курса вечернего отделений, специализирующихся на кафедре аналитической химии и изучающих курс "Электрохимические методы анализа". Основная составляющая этого курса " Полярографический метод анализа". В спецпрактикуме по полярографическому методу анализа используется ртутный капающий электрод и электрод сравнения с большой поверхностью ртути. Следует помнить, что пары ртути чрезвычайно опасны для организма. Однако, при соблюдении правил техники безопасности, возможность заражения воздуха парами ртути сводится к нулю. Кроме того, в лаборатории используется довольно сложное оборудование, которое требует к себе особо внимательного отношения. В методическом указании предложен материал, который поможет студентам тщательно изучить правила работы в лаборатории, правила работы на приборах, правила работы с ртутными электродами, поможет студентам подготовиться и пройти инструктаж по технике безопасности. 1. ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 1.1 Инструкция по охране труда при работе с ртутью в лаборатории полярографического анализа 1.1.1 Общие требования безопасности Одним из наиболее опасных загрязнений в химической лаборатории является загрязнение ртутью. Металлическая ртуть токсически индифферентна, но пары ртути и её соединения обладают чрезвычайно высокой токсичностью: ПДК паров ртути в воздухе рабочей зоны составляет 0,01 мг/м3. Поэтому основными мерами предосторожности при работе с ртутью является возможно большая герметизация аппаратуры, предотвращение попадания

4

паров ртути в воздух, активная вентиляция последних и строгое соблюдение правил личной гигиены. К работе с ртутью допускаются только те лица, которые прошли инструктаж по технике безопасности работы с ртутью. Сотрудники и студенты обязаны соблюдать инструкции по охране труда и технике безопасности. За нарушение инструкций, правил, норм по технике безопасности во время производства работ или проведения занятий ответственность несут те лица, которые нарушили существующие положения по охране труда. Все работы с ртутью должны проводиться в специально оборудованных лабораториях в соответствии с санитарными нормами и правилами проектирования оборудования, эксплуатации и содержания производственных и лабораторных помещений, предназначенных для проведения работ с ртутью, ее соединениями и приборами с ртутным наполнением. (Утверждены Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения CCCР 06.03.69г. №780-69). Работа с ртутью разрешается только в том случае, если ее нельзя заменить более безопасными веществами. Проведение работ, связанных с применением металлической ртути, допускается с разрешения органов государственного санитарного надзора. 1.1.2 Требования к помещениям и рабочему месту, в которых производятся работы с ртутью Стены помещения, в котором ведутся работы с ртутью на 2/3 высоты должны быть окрашены масляной краской, полы должны быть покрыты линолеумом с отбортовкой у стен на 20 см, тщательной заделкой и шпаклевкой швов, краев и мест прохождения ртути. Рабочие поверхности столов должны покрываться линолеумом или пластиковым материалом с возвышающимся бортом и отверстиями для стоков ртути.

5

Конструкция и отделка лабораторной мебели должны обеспечивать удобство работы, должна иметься возможность для легкого сбора пролитой ртути, возможность применения химических демеркуризаторов. Необходимо исключить вероятность скопление ртути в щелях и попадания ртути на пол при розливе ее по рабочей поверхности. Установки с ртутным заполнением, помещаются на эмалированные поддоны вдали от нагревательных приборов, обязательно в вытяжных шкафах. Металлические части приборов (каркасы, подставки, стойки) должны быть гладкими, окрашены нитроэмалями, лаками. При работе с ртутью необходимо пользоваться толстостенной химической посудой или посудой из небьющегося стекла. 1.1.3 Защитные приспособления и одежда при работе с ртутью. Меры безопасности при работе с открытой ртутью Работающие с ртутью обеспечиваются спецодеждой, предохранительными приспособлениями в соответствии с нормами, утвержденными Постановлением Минтруда и социального развития РФ от 18.12.98г. № 51. Сотрудники лаборатории, постоянно работающие с ртутью, обеспечиваются халатами, застегивающимися сзади и не имеющими карманов, головными косынками или шапочками. Спецодежду меняют или стирают не реже одного раза в неделю. При аварийных ситуациях защита органов дыхания должна осуществляться с помощью противогаза марки Г или респираторов Ф-46к. Манипуляции с открытой ртутью следует проводить только в хлорвиниловых или тонких резиновых перчатках на поддонах внутри вытяжных шкафов при работающей вентиляции. Категорически запрещается брать ртуть незащищенными руками. Вентиляция должна включаться за 15 мин до работы и выключаться за 30 мин после работы.

6

Заполнение ртутью сосудов должно проводиться через специальную воронку с оттянутым капилляром, лить ртуть необходимо по стенкам сосуда. В лаборатории ртуть должна храниться в вытяжном шкафу в небьющейся посуде или толстостенной стеклянной с притертыми пробками (аналогично хранится и отработанная ртуть), установленной на металлических подносах. 1.1.4 Требования безопасности при работе с ртутью Лабораторные помещения, в которых возможно выделение ртутных паров, должны оборудоваться общей приточно-вытяжной вентиляцией с подогревом воздуха в зимнее время и местной вытяжной вентиляцией. Вытяжка осуществляется преимущественно из мест возможного поступления паров ртути в воздух рабочей зоны. Вытяжные шкафы должны быть снабжены верхним и нижним отсосом. Мощность вентиляционных установок 460 м3/час на 1 м2 площади вытяжного шкафа. В лаборатории полярографии температура воздуха не должна быть выше 18оС. Для улавливания из сточных вод металлической ртути должны устанавливаться ловушки в затворах раковин. Условия отведения, очистки и спуска сточных вод в водоемы должны удовлетворять «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» №372-61. Категорически запрещается хранение и прием пищи, а также курение в помещениях, где проводятся работы со ртутью и ее соединениями. Перед приемом пищи необходимо снять спецодежду, вымыть руки и прополоскать рот слабым 0,025% раствором перманганата калия. В помещениях, где проводятся работы со ртутью, необходимо периодически, не реже 2-х раз в год, в том числе обязательно в летнее время года, определять содержание паров ртути в воздухе. При обнаружении в рабочих помещениях паров ртути выше предельно допустимых концентраций немедленно прекращается работа и производится демеркуризация.

7

1.1.5 Требования безопасности в аварийных ситуациях. Демеркуризация помещения и мебели В случае случайного розлива металлической ртути необходимо срочно провести демеркуризацию всего помещения и мебели. 1.1.5.1 Механическая демеркуризация Всю поверхность разлитой ртути немедленно засыпают порошкообразной серой, что препятствует испарению ртути. Затем ртуть следует собрать ловушкой с резиновой грушей в специально отведенный сосуд, оставшиеся видимые шарики ртути собирают с помощью свинцовой или амальгамированной медной пластинок, влажной фильтровальной бумагой. 1.1.5.2 Химическая демеркуризация Обработать место разлива, мебель, пол и стены помещения 20%-ным хлорным железом, 15%-ным раствором бихромата калия или перманганата калия. Через три часа обработать все 10%-ным раствором комплексона III. Через пять дней необходимо провести контрольный анализ на содержание ртути в воздухе лаборатории. 1.1.6 Правила работы с ртутным капающим электродом при выполнении лабораторных работ Запрещается работать с ртутью вне специального подноса. При обнаружении капель ртути на подносе или при проливании ртути необходимо немедленно сообщить преподавателю. Нельзя оставлять РКЭ на воздухе, не подставив под капилляр стакан с водой или электролизер с раствором. Категорически запрещается сливать отработанные растворы в раковину. Растворы с ртутью сливают в находящийся под электролизером кристаллизатор, а по окончании работы – в сосуд для отходов ртути. По окончании работы ртутный электрод промывают из промывалки

8

дистиллированной водой над кристаллизатором, затем промокают фильтровальной бумагой и закрепляют на штативе (выполняется только лаборантом или преподавателем). 1.1.7 Оказание доврачебной помощи Ртуть попадает в организм через органы дыхания, пищеварения и неповрежденную кожу. В организме образует депо в печени, костях и оттуда может вторично поступать в кровоток. Из организма выводится медленно. В лабораторных условиях острые отравления возникают при нарушении техники безопасности в аварийных ситуациях (при разливе на большой поверхности). При этом может наблюдаться металлический вкус во рту, ртутный стоматит, повышение температуры, озноб, воспаление дыхательных путей и легких, потеря аппетита, тошнота, головные боли, дрожание и т.д. При отравлении ртутью необходимо принять активированный уголь. Полезны слизистые отвары, молоко, белок, витамины (тиамин, аскорбиновая кислота), антигистаминные препараты (димедрол). Следует немедленно обратиться к врачу!). При острых отравлениях рекомендуют антидот – димеркаптопропанол (БАЛ) или унитиол (внутримышечно). 1.2 Правила подготовки ртутных электродов к работе 1.2.1 Очистка ртути для изготовления ртутного капающего электрода Для полярографических определений необходимо применять очень чистую ртуть. Различные примеси - механические, жир, органические вещества засоряют капилляр и затрудняют проведение работы. Собранная после проведения полярографических исследований ртуть загрязнена металлическими примесями и нуждается в тщательной очистке. Все отходы ртути регенерируются. Для очистки ртути от механических примесей, необходимо тщательно промыть ее под струёй воды, а затем отфильтровать через бумажный фильтр,

9

вставленным в воронку диаметром 7–8 см и многократно проколотым тонкой иглой в нижней его части. Затем ртуть очищают от органических примесей, встряхивая ее 15 мин в толстостенной делительной воронке на 0,5л: 1) с 3 порциями 10%-ного раствора К2Cr2O7; 2) с 3 порциями 10%-ного раствора KMnO4. После чего ртуть освобождают от возможных жировых примесей, встряхивая ее с 3–4 порциями 5%-ного раствора гидроксида натрия. Приготовленная таким образом ртуть готова к очистке от металлических примесей. Для чего собирается специальная колонка (рис.1). Колонка (а), сделанная с многочисленными специальными внутренними выступами (типа дефлегматора, б), заполняется раствором, составленным из 5 г азотнокислой закисной ртути и 77 мл концентрированной азотной кислоты на 1 л раствора. В верхнее отверстие колонки вставляется воронка (в), нижний конец которой оттянут до диаметра 1 мм и изогнут. Вытекая из воронки тонкой струйкой, ртуть разбрызгивается, попадая на выступами колонки, что приводит к максиРис.1 . Прибор для очистки ртути.

мальному соприкосновению ртути с раствором и полной очистке ее. Ртуть пропускают через

раствор 3-4 раза, после чего раствор заменяется и операцию повторяют еще 3 раза. Затем ртуть пропускают через колонку с дистиллированной водой до 9 раз, каждый раз меняя воду (необходимо сделать пробу рН воды над промытой ртутью, чтобы убедиться, отмыта ли она от кислоты). Далее ртуть сушат в специальном сушильном шкафу при температуре 50°С и отфильтровывают через стеклянный фильтр для удаления пленки и бумажных волокон фильтра. Хранить ртуть необходимо в толстостенной склянке с притертой пробкой в специально отведенных для этого местах. Сильно загрязненную ртуть можно очистить, перегнав ее под вакуумом

10

после предварительного ее промывания азотной кислотой. 1.2.2 Изготовление ртутного капающего электрода Небольшим количеством очищенной ртути заполняют специальный резервуар, представляющий собой толстостенный стакан с отводом в нижней его части, к которому через полихлорвиниловую трубку (примерно 30 см) присоединен капилляр. Емкость с ртутью герметично закрывают специальной крышкой и закрепляют на штативе. Под давлением ртути ею заполняется трубка и капилляр, из которого ртуть вытекает в виде мелких капель. Период капания зависит от высоты столба ртути и от величины сечения капилляра (0,01 – 0,08 мм). Ртутный капающий электрод (РКЭ) готов к работе. В нерабочем состоянии капилляр закрепляется на штативе выше уровня ртути в резервуаре. 1.2.3 Изготовление насыщенного каломельного электрода При проведении вольтамперометрических исследований в качестве электрода сравнения используется насыщенный каломельный электрод. В большинстве случаев его готовят сами исследователи. При правильной подготовке, использовании и хранении такой электрод может прослужить несколько лет. Сосуд для изготовления каломельного электрода может иметь различную форму, но все составляющие электрода постоянны. При изготовлении электрода на дно склянки диаметром 40 мм и емкостью 50 мл, снабженную пробкой с двумя отверстиями, помещают химически чистую ртуть. В одно из отверстий пробки вставляют стеклянную трубку, в которую впаяна платиновая проволока (примерно 10 мм). Один конец платинового контакта выступает из трубки примерно на 5 мм, и его полностью погружают в ртуть, налитую на дно сосуда. К другому концу платинового контакта припаивают медную проволоку, проходящую через всю трубку и являющуюся выходным контактом.

11

После погружения платинового контакта в ртуть пробку больше не вынимают! Через второе отверстие пробки, поверх ртути, через специальную воронку помещают слой каломелевой пасты толщиной 10 –12 мм, а сверху заливают вводят теплый насыщенный раствор хлористого калия. После остывания раствора на поверхности каломелевой пасты образуется некоторое количество кристалликов хлористого калия, что обеспечивает неизменность потенциала электрода при изменении температуры. В отверстие трубки вставляют мостик, заполненный раствором насыщенного хлористого калия. Во второе отверстие пробки вставляют солевой мостик заполненный насыщенным раствором хлористого калия. Электрод выдерживают 24 часа, проверяют потенциометрически потенциал электрода (EНКЭ = 0,248 В). Электрод сравнения служит эталоном, по отношению которого измеряют потенциал рабочего электрода. В полярографии потенциал насыщенного каломельного электрода равен нулю. Каломельный электрод не поляризуется в условиях эксперимента. Амальгамирование платиновой проволоки. Платиновая проволока не должна соприкасаться с насыщенным раствором хлористого калия, так как это может привести к изменению потенциала электрода. Поэтому ее предварительно амальгамируют. С этой целью Pt-контакт очищают азотной кислотой, промывают дистиллированной водой и электролитически покрывают слоем ртути. Электролиз проводят 1-2 мин при напряжении 2,0 В, электролитом является 1%-ный раствор азотнокислой ртути. Амальгамированный электрод промывают дистиллированной водой. Изготовление каломелевой пасты. В фарфоровой ступке растирают 10-15 г свежепромытой каломели с 3-5 каплями ртути и с 10 мл теплого насыщенного раствора хлористого калия до получения однородной массы.

12

1.3 Правила работы на полярографе переменного тока 1.3.1 Описание полярографа переменного тока Полярограф переменного тока (ППТ-1) позволяет регистрировать классические и переменнотоковые подпрограммы. В комплект полярографа (ППТ-1) входят прибор, регистратор, стабилизатор напряжения, полярографический датчик (ячейка) и эквивалент ячейки (внутренний эквивалент). Прибор состоит из четырех блоков. 1.3.1.1 Блок питания (БП) обеспечивает питание прибора всеми необходимыми видами напряжений. Тумблер "сеть" позволяет включить прибор. 1.3.1.2 Блок поляризующих напряжений (БПИ) обеспечивает установку начального постоянного напряжения, линейную развертку напряжения (изменение налагаемого на электроды напряжения во времени), переключение переменного напряжения с заданной амплитудой. Переключателем "V" и ручкой "mV" осуществляют установку начального напряжения. Переключатель "V" позволяет изменять напряжение дискретно ступенями по 0.5 (в пределах от 0 до 3 В), а ручка "mV" – плавно, в пределах от 0 до 500 мВ. Необходимую полярность начального напряжения задают тумблером "+, –". С помощью переключателя "+, 0, –" проводят развертку напряжения в сторону более отрицательных или более положительных значений потенциала. Положение "0" соответствует остановке развертки на достигнутом значении напряжения. Положение "+" соответствует анодной, а " –" – катодной поляризации индикаторного электрода. Переключателем "скорость, mV/S" устанавливают скорость развертки в пределах от 1 до 50 мВ/с (положение тумблера "скорость" х1) или от 10 до 400 мВ/с (положение тумблера "скорость" х10). Переключателем "вкл. сброс, авт." в положении "вкл." осуществляют включение развертки, а в положении "сброс" – выключение развертки (сня-

13

тие напряжения). Ручкой "уст. 0 " производится регулировка нуля схемы развертки. Тумблер "форма" и переключатель "амплитуда, мВ" переменного напряжения используют в режиме полярографии переменного тока. 1.3.1.3 Блок компенсации и усиления (БКУ) позволяет поддерживать постоянную величину потенциала рабочего электрода, формировать импульсы напряжения в момент отрыва ртутной капли. Измерительный прибор со стрелкой служит для установки нулей компенсатора и развертки (градуировки прибора), а также для контроля величины налагаемого на электроды напряжения. Переключатель "диапазон тока" и тумблер "х1, х100" служат для регулировки чувствительности прибора. В режиме классической полярографии переключатель калиброван в мкА на всю шкалу самописца. Но в режиме переменнотоковой полярографии регистратор указывает только на относительное, а не на абсолютное уменьшение чувствительности при переключении от 0.5 (х1) до 10Т/25Т (х100). Положение переключателя 10Т/25Т (х1) или 10Т/25Т (х100) отвечают чувствительностям 10000 или 25000 соответственно. Переключатель "род работы" служит для предварительной регулировки прибора, подключения и отключения электролитической ячейки или ее эквивалента. Перед началом и по окончании работы на приборе переключатель "род работы" устанавливают в положение "внутр. экв.". Переключатель

"синхронизация" обеспечивает определенную дли-

тельность регистрации в "таст "-режиме при отрыве каждой капли ртути, вытекающей из капилляра. В положении "0" синхронизация отключена. Ручкой "уст. 0 комп." устанавливают нуль выходного напряжения компенсатора. 1.3.1.4 Блок синхронизации (БС) управляет запуском развертки при заданном времени задержки (времени от начала роста ртутной капли до момента запуска развертки) и обеспечивает регистрацию тока в определенный

14

момент жизни капли. Переключатель "режим" позволяет проводить работу в режиме классической или переменнотоковой полярографии. Тумблер "регистрация": "непр., таcт" служит для выбора способа регистрации полярограммы. В непрерывном режиме постоянно регистрируется ток в ячейке в ходе образования и отрыва ртутной капли. В "таст"–режиме регистрируются мгновенные значения тока в заданные моменты времени. Величину задержки при таст–регистрации выбирают равной 0.7 от периода капания, чтобы регистрировать ток в момент, когда поверхность ртутной капли почти достигла максимального значения и практически не изменяется. Переключатель "задержка" используют при регистрации в таст–режиме. Время задержки отсчитывают по циферблату "задержка" (положение х1 соответствует номиналу, положение х0.1 соответствует уменьшению времени задержки в 10 раз). Ручка "смещение записи" служит для установления каретки самописца в любое начальное положение по шкале самописца (регистратора). Регистратор – электронный самопишущий потенциометр КСП-4 позволяет записывать полярограммы на диаграммной ленте. С правой стороны на передней панели регистратор имеет тумблеры "прибор" и "диаграмма", отвечающие включению прибора в сеть и моменту включения записи на диаграммной ленте. 1.3.2 Порядок работы на приборе 1.3.2.1 Перед включением прибора в сеть и после завершения работы поставить тумблеры и ручки прибора в следующие положения: Тумблеры "сеть " и "мешалка" выключены; начальное напряжение "0"; развертка - "0" и "сброс "; род работы – "внутр.экв."; компенсация емкостного тока – отключена; диапазон тока – 10Т/25Т (х1); синхронизация – "0"; регистрация – "непр"; режим – "классический"; тумблеры регистратора "прибор " и "диаграмма" – выключены.

15

1.3.1.2 Включение и настройка прибора 1.3.1.2.1 Подключить прибор к сети переменного тока 220 В, вставив штепсель в розетку, включить щиток на рабочем столе и далее тумблер "сеть". При этом загорается контрольная лампа зеленого цвета. Одновременно включить тумблер "прибор" на потенциометре КСП-4. Дать лампам прибора прогреться в течение 30 мин. 1.3.1.2.2 Переключатель "род работы" (БКУ) поставить в положение "уст. 0 комп." и ручкой "уст. 0 комп" поставить стрелку измерительного прибора (БКУ) в положение "0". 1.3.1.2.3 Переключатель "род работы" перевести в положение "уст. 0 разе." и ручкой "уст. 0" установить стрелку измерительного прибора в положение "0". Переключатель "род работы" вернуть в положение "внутр. же". Для наблюдения за разверткой потенциала в процессе регистрации полярограммы полезно определить цену деления (мВ) шкалы вольтметра-миллиамперметра. Для этого после установки нуля, как описано выше, переключателем "начальное напряжение" устанавливают –0.1 В и по отклонению стрелки рассчитывают цену деления шкалы. 1.3.1.2.4 Проверка работы электрической схемы прибора (проверка выполнения закона Ома). Проверку работы прибора проводят переключателем "род работы" в положении "внутр. экв.". При этом к прибору подключается имитатор электрохимической ячейки с определенными параметрами сопротивления и емкости (Rp = 100 Ом – эквивалент сопротивления раствора, Rя =510 Ом – эквивалент протекания электрохимической реакции в растворе. Ся = 0.5 мкФ – эквивалент емкости двойного электрического слоя). Для проверки выполнения закона Ома переключатель "диапазон тока" устанавливают в положение "20", переключатель "скорость" – в положение "20", переключатель знак развертки "+, 0, –" – в положение "–". Включают тумблер "диаграмма" регистратора, проверяют визуально – движется ли диаграммная лента регистратора и включают тумблер блока развертки "вкл.

16

сброс, авт. " в положение "вкл.". Регистрируют график зависимости силы тока от наложенного напряжения в интервале 0 – 1.0 В, после чего производят "сброс" развертки и выключают тумблер "диаграмма" регистратора. Переключатели "диапазон тока", "скорость" и знака развертки возвращают в исходное положение. Если получена прямолинейная зависимость, то электрическая схема прибора исправна. 1.3.1.2.5 Регистрация классических полярограмм При качественном полярографическом анализе, т.е. когда значения Е1/2 деполяризаторов неизвестны, регистрацию ведут от начального напряжения "0". Если значения Е1/2 известны, регистрацию полярограммы начинают с потенциала на 0.15 – 0.20 В более положительного, чем Е1/2. Примечание. В случае применения аммиачного и щелочных фонов начальное напряжение устанавливают –0.15 В. Устанавливают выбранное начальное напряжение переключателем "V" и ручкой "mV" (БПН). Подбирают чувствительность, включив полярографическую ячейку (переключатель "род работы" переводят в положение "датчик вкл."). Чувствительность прибора подбирают визуально. Для этого ручками "V" и "mV" (на блоке БПН) вручную устанавливают потенциал, соответствующий потенциалу предельного тока (приблизительно на 0.1 – 0.2 В отрицательнее, чем E1/2). Затем изменяют чувствительность прибора (переключателем "диапазон ток") от более низкой к более высокой и добиваются, чтобы перо самописца доходило до 60-80 условных делений шкалы. После подбора чувствительности прибора ручками "V" и "mV" устанавливают начальное напряжение и приступают к съемке полярограммы. Для съемки полярограммы опускают перо самописца на диаграммную ленту, включают тумблер "+, 0, –" в положение "–", задают скорость разверт-

17

ки 4 мВ/с и включив одновременно тумблер "вкл., сброс, авт." в положение "вкл." и тумблер "диаграмма" регистратора, записывают полярограмму. Если высота полярограммы мала, повторяют запись при более высокой чувствительности. По окончании записи выключают тумблер "диаграмма" регистратора и устанавливают ручку "вкл., сброс, авт." в положение "сброс". 1.3.1.2.6 Регистрация переменнотоковых полярограмм Положение переключателей на приборе: Начальное напряжение выбирают как указано в п. 1.3.1.2.5 (при съемке полярографического спектра на щелочном фоне начальное напряжение –0.2 В, на остальных фонах начальное напряжение – 0.05 В); диапазон тока – "25000"; режим – "анализ

"; скорость – 4 мВ/с; форма – "

"; ампли-

туда "2–8 мВ"; регистрация – "непр", синхронизация – "Т"; развертка "–" и ''сброс". Чувствительность прибора подбирают, записывая пробные полярограммы. Для этого устанавливают перо регистратора ручкой "смещение записи – точно " на начало шкалы диаграммной ленты. Внимание! В таст–регистрации положение пера не регулируется. "Род работы" – "датчик вкл.". Включают тумблер "диаграмма" регистратора, развертку по п. 1.3.1.2.5 и регистрируют подпрограмму. Чувствительность прибора изменяют до получения хорошо измеримого пика. 1.3.1.2.7 Регистрация классических и переменнотоковых полярограмм в таст–режиме Если осцилляции на полярограммах велики (более 5 мм), целесообразно использовать таст–режим регистрации. Для этого предварительно измеряют период капания капилляра. В момент отрыва капли включают секундомер и, отсчитав 10 капель, выключают

18

его. Найденное значение (tкап) умножают на 0.7. Устанавливают переключатель "задержка" в положение, соответствующее максимально близкому к 0.7 tкап, переключатель "синхронизация" – в положение "1", "2" или "3" (при правильном положении переключателя 3 лампочки в нижнем блоке прибора согласованно вспыхивают) и далее поступают, как описано в пункте 5 и 6. 1.3.1.2.8 Определение масштаба диаграммной ленты Масштаб зависит от сочетания скоростей развертки потенциала (мВ/с) и движения диаграммной ленты (мм/ч). Для установления масштаба можно воспользоваться паспортными данными прибора или рассчитать его самостоятельно. Например, если скорость движения диаграммной ленты 720 мм/ч, т.е. 0,2 мм/с, а скорость развертки потенциала 4 мВ/с, масштаб диаграммной ленты 20 мВ/мм. 1.3.1.2.9 Выключение прибора После окончания работы на приборе необходимо перевести переключатель "род работы" я положение "внутр. же." и переключатель "диапазон тока" – в положение 10Т/25Т. Вылить исследуемый раствор из ячейки через сливной кран. Промыть ячейку несколько раз дистиллированной водой и заполнить дистиллированной водой. Перед выключением прибора поставить все тумблеры в исходное положение (см. "Порядок работы на приборе"), затем отключить прибор от сети. 1.4 Порядок работы на полярографическом анализаторе PA-2 1.4.1 Описание полярографического анализатора РА-2 Прежде чем начать работу на приборе необходимо тщательно ознакомиться с его описанием. Полярографический анализатор PА-2 состоит из трех основных составляющих: полярографического анализатора, координат-

19

ного самописца и датчика с ртутным капающим электродом и молоточком для принудительного отрыва капель. Все приборы подключают к полярографу РА-2 и одновременно к сети 220В/50Гц. Перед подключением электродов (RDE) переключатель OPERATION МОDE и потенциометр INITIAL РОТЕNTIAL выводят в нулевое положение и нажимают кнопку INITIAL. При работе с двумя электродами

кнопку переключают в положение

2ЕL, при работе с тремя электродами - 3EL. К разъёму REF подключают опорный электрод. Таким образом, полярографический анализатор подготовлен для измерения. Переключатель OPERATION МОDЕ имеет четыре положения:"0, DС, TAST и DIEF.PULSE" и позволяет выбрать нужный режим работы. Положение 0 – все функции выключены. В положении DС (классической полярографический режим) переключатель MODULATION AMPLITUDE должен быть в положении 0 мВ и переключатель CLOCK в положении 0 сек. При работе с регулируемым периодом капания необходимо установить переключатель СLОСК/сек/ из положения 0 в положение 1, 2 или 4 секунды. TAST режим позволяет работать в ждущем режиме. В положении DIFF.PULSE работают в режиме дифференциальной импульсной полярографии и при дифференциальной импульсной инверсионной вольтамперометрии. Кнопка MAINS работает как выключатель сети. При включении загорается контрольная лампа накаливания. Потенциометр INITIAL POTENTIAL предназначен для настройки начального напряжения. Диапазон 0–23/1000 делений/. Переключателем INITIAL POTENTIAL подбирают полярность начального напряжения. Переключателем SCAN RATE,

мВ/с, подбирают скорость подачи

поляризующего напряжения 0,5, 1,2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, мВ/сек. Переключателем SCAN RATE устанавливают диапазон переменного тока /0, 0,75, 1,5, 3 В/. Переключателем DIRECTION /±/ подбирают направление прироста на-

20

пряжения. Кнопкой INITIAL POTENTIAL устанавливают поляризационное напряжение на начальное значение. Кнопкой HOLD прерывают прирост напряжения. Кнопкой SCAN запускают прирост переменного напряжения. Переключателем SENSITIVITY (переключатель чувствительности), который имеет 18 положений, можно установить следующие диапазоны тока: 2·10-8, 5·10-8, 10-7, 2·10-7, 5·10-7, 10-6, 2·10-6, 5·10-6,10-5, 2·10-5, 5·10-5, 10-4, 2 ·10-4, 5·10-4, 10-3, 2·10-3, 5·10-3, 10-2 A. Переключателем CELL SELLECTOR выключают электроды. Положение DUMMY CELL переключает сопротивление 10к на входе электродов AUX н WORK. Это положение используется также для настройки и контроля прибора. Переключатель 2EL, 3ЕL включает систему электродов. Контрольная лампа накаливания OVERLOAD сигнализирует перегрузку прибора. Если она загорается, переключателем SENSITIVITY необходимо установить более низкое значение тока. Кнопкой REVERSE меняют направление прироста переменного напряжения. Механический отрыватель капель подключается к клеймам HAMMER на задней стенке прибора. Скорость отрыва капель /0, I, 2, 4 сек/ регулируют переключателем CLOCK/сек/. Потенциометром OFFSET можно сдвинуть нулевую линию на 800% при работе в дифференциальном импульсном режиме. К клеммам RECORDER Х и RECORDER Y подключают самописец XY 4103. Подводящие провода механического открывателя капель подключают к полярографическому анализатору РА-2. Кабель с двумя красными банановыми штепселями вставляют в гнёзда НАMMER на задней стенке прибора РА-2. Кабель с двумя банановыми штепселями и разъёмом соединяют следующим образом: черный штепсель соединяют с разъёмом REFF, жёлтый

21

банановый штепсель с клеммой WОRК красный банановый штепсель с клеммой АUХ. Зажим механического отрывателя капель соединяют с отдельным кабелем с клеммой заземления полярографического анализатора РА-2. 1.4.2 Примеры настройки полярографического анализатора 1.4.2.1 Полярография DС ( классическаяя) с двумя электродами и свободно падающей каплей. Самописец подключают клеммами Х к клеммам RECORDER Х, а именно положительный полюс подключают к красной клемме. Клеммы Y самописца подключают к клеммам RECORDER Y, а именно отрицательный полюс к красной клемме прибора. В таком случае запись не будет демпфирированна. Самая подходящая чувствительность для обоих направлений самописца – 50 мВ/сек. Направление отклонения по одной из осей меняют переключателем самописца. Ртутный капающий электрод подключают к клемме WORK на молоточке, который подключён к одинаково обозначенной клемме в приборе /совпадение цветов концевых муфт/. Вспомогательный или опорный электрод подключают к клемме АUХ, который подключён аналогичным образом к прибору. Переключатель электродов /CELL SELECTOR/ ставят в положение OFF. Кнопку 2EL/3BL переключают на 2EL .Переключатель OPERATION MODE в положение DC. Переключатель MODULATION AMPLITUDE в положение 0. Положения переключателя SENSITIVITY обозначены номерами по порядку. Минимальная чувствительность в положении 1, максимальная в положении 18. Если самописец установить на 50 мВ/см, то в положении 1 будет чувствительность 5·10-4 А/см. Порядок прыжков 1–2–5. Это означает, что три прыжка переключателя повышают чувствительность в 10 раз.

22

Переключатель SCAN RАNGЕ переключают в одно из положений, которое удовлетворяет диапазон прироста напряжения. Прим: требуется, чтобы напряжение достигло –1,5 В от нулевого начального напряжения. Устанавливают 1,5 В. Кнопкой под переключателем устанавливает направление прироста напряжения + или –. Потенциометром INITIAL POTENTIAL устанавливают начальное напряжение от 0 до 2 В, причём 1 деление равно 2 мВ. Полярность устанавливают кнопкой +, –. Переключатель SCAN RATE переключают в положение, которое отвечает требуемому приросту напряжения, т.е. от 0,5 мВ/сек до 500 мВ/сек. В классической полярографии обычно применяют прирост 2 или 5 мВ/сек. Например, нужно чтобы напряжение росло в направлении отрицательных значении вплоть до –1000 мВ от начального +0,2 В. В таком случае потенциометр устанавливают на 100 делений и нажимают кнопку в положение +. Напряжение будет расти вплоть, до –1ЗОО мВ, если будет установлен 1,5 В. Кнопка DIRECTION должна быть в положении "–". Когда прибор подготовлен и электроды опущены в раствор, переключатель CELL SELECTOR переключают в положение ENTER, и нажимают кнопку SCAN. Напряжение будет расти вплоть до значения –1300 мВ и прирост его потом остановится. Если необходимо остановить прирост, нужно нажать кнопку HOLD. Когда нужно продолжать прирост напряжения после остановки, нажимают опять кнопку SCAN. Когда нужно изменить направление прироста в любой точке кривой, нажимают кнопку REVERSE. Когда нужно быстро вернуть напряжение на начальное значение, нажимают кнопку INITIAL POTENTIAL. Контрольная лампа накаливания OVERLOAD сигнализирует перегрузку цепи преобразователя ток – напряжение. Когда лампа накаливания горит, прибор работает не правильно. Если нужно поменять настройку элементов прибора или отключить прибор от сети, необходимо отключить электроды переключателем CELL SELLECTOR.

23

1.4.2.2 Полярография DC (классическая) с тремя электродами и регулируемым периодом капания. При работе с тремя электродами элементы настраивают аналогично пункту 1.4.2.1 только с той разницей, что опорный электрод подключают через разъём к выводу RЕF и вспомогательный электрод к клеммам AUX. Кнопку переключают в положение 3 EL. Когда требуется регулируемая капля, переключатель CLOCK переключают в одно из положений: 1 сек, 2 сек, 4 сек (устанавливается экспериментально). Когда нужно демпфирировать осцилляции, кабель отсоединяют от клемм Y и присоединяют его к вспомогательной клемме DC DAMP. Речь идёт о подводящем приводе к красной клемме. 1.4.2.3 Полярография TAST (ждущий режим) Когда нужно работать в ждущем режиме, прибор настраивают аналогично пункту 1.4.2.1 только с той разницей, что работают всегда с регулируемым периодом капания и никогда не включают демпфирирование (погашение) осцилляции. Переключатель OPERATION MODE переключают в положение TAST. Подбирают интервал капель /СLOCK/ 1 сек, 2 сек, 4 сек. 1.4.2.4 Дифференциальная импульсная полярограффия Элементы регулируют также аналогично пункту 1.4.2.1, работают с регулированным периодом капания и никогда не включают демпфирирование осцилляций. Переключатель OPERATION MODE переключают в положение DIFF.PULSE. Потом подбирают величину вводимого импульса в 12,5 мВ – 100 мВ переключателем MODULATION AMPLITUDE - оптимальная величина 50 мВ. Потенциометром OFFSET устанавливают ноль на индикатор запоминающего устройства /измеритель/ при отключенных электродах. Во время работы этим потенциометром можно регулировать чувствительность.

24

1.4.2.5 Запись полярограммы Начиная работу на приборе, его включают в сеть и прогревают 30 минут. На панели полярографического анализатора выставляют условия, согласно описанным выше. Когда прибор подготовлен и электроды опущены в раствор, переключатель CELL SELECTOR переключают в положение ENTER, и нажимают кнопку SCAN, после чего начинают записывать полярограмму. Окончив запись, переключатели CELL SELECTOR и INITIAL POTENTIAL одновременно переводят в начальное положение. ЛИТЕРАТУРА 1. Салихджанова Р М-Ф, Гинзбург Г.И. Полярографы и их эксплуатация в практическом анализе и исследованиях. –М.: Химия, 1988. 2. Коваленко П.Н., Багдасаров К.Н. Физико–химические методы анализа. – Ростов.: РГУ, 1966.