Міністерство освіти та науки України Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра електронних приладів Лабораторна робота №3 з дисципліни: «Методи дослідження органічних наноструктур» на тему: «Полярографія» Мета роботи Описати поняття полярографії та отримати базові навички по дослідженню за її допомогою. Теоретична частина Полярографія - метод якісного і кількісного хімічного аналізу, заснований на отриманні кривих залежності величини струму від напруги в ланцюзі складається з досліджуваного розчину і занурених у нього електродів, один з яких сильно поляризующийся, а інший практично неполяризующийся. Отримання таких кривих - полярограмм - виробляють за допомогою полярографів. / Рис.1. Схема найпростішого полярографа: від потенціометра 2, з'єднаного з акумулятором 1, подають поступово зростаюча напруга на поляризующийся, зазвичай ртутний краплинний електрод 3 і неполяризующийся електрод 4 - шар ртуті з відносно великою поверхнею. Величину струму, що проходить через аналізований розчин 5, вимірюють гальванометром 6. При визначенні відновлюючих речовин електрод, що поляризується з'єднують із негативним полюсом джерела струму, при визначенні окислюющихся речовин - з позитивним полюсом. На підставі отриманих даних створюють полярограмму. У автореєстручих полярографах крива викреслюється автоматично. При наявності в розчині одної речовини полярограмма має вигляд, такий як показано на рис.2. Криву ab називають полярографічною хвилею. Висота h цієї хвилі пропорційна концентрації аналізованої речовини в розчині. Напруга E1/2, відповідає половині висоти хвилі і називається потенціалом півхвилі, залежить від природи аналізованої речовини. Якщо у розчині міститься кілька речовин, здатних відновлюватися або окислюватись на електроді, що поляризується, полярограмма складається з декількох хвиль. При цьому природа кожної речовини визначається за величинами Е1/2, а їх концентрації в розчині - по висотах h відповідних хвиль. / Рис.2. Полярограмма. Полярорафія з використанням крапельного ртутного електрода одержала назву класичної полярографії. Крапельний ртутний мікроелектрод — скляний капіляр діаметром 0,03–0,05 мм та завд. декілька сантиметрів, з якого витікає ртуть у розчин, що аналізують, зі швидкістю 1–10 крапель на 1 с. Швидкість витікання ртуті регулюється висотою стовпа ртуті, що знаходиться у спеціальному резервуарі, сполученому з капіляром гумовою трубкою. Як макроелектрод у класичній полярографії використовують шар ртуті на дні полярографічної комірки. Її зазвичай називають донною ртуттю. Ртутний крапельний електрод має низку переваг: високе перенапруження виділення на ньому гідрогену дозволяє працювати в широкій області потенціалів (від +0,3 В до –2,0 В); безперервне відновлення поверхні електрода після відриву краплі; утворення нової краплі ртуті запобігає її забрудненню продуктами електролізу і отруєнню. Єдиним недоліком такого електрода є токсичність пари ртуті. Тому необхідно дотримуватися спеціальних правил техніки безпеки при роботі з ртутним електродом. У сучасній полярогграфії також застосовують тверді мікроелектроди, виготовлені з платини, золота, різних вуглецевих матеріалів: графітних стрижнів, графітних паст тощо. Ці електроди дозволяють працювати у більш позитивній області потенціалів, ніж ртутні. Проте вони мають низку серйозних недоліків: у таких електродів не відбувається постійного оновлення поверхні, як у ртутних, і на електродах нагромаджуються продукти електролізу, що робить їх потенціал погано відтворюваним; матеріал електрода робить специфічний вплив на електродний процес. Для зменшення цих недоліків твердий мікроелектрод обертають із постійною швидкістю, що приводить до очищення його поверхні. При полярографічному аналізі водних розчинів, окрім класичної полярографії, найбільше застосування знаходять диференційна та інверсійна полярографії. Диференційна полярографія заснована на диференціюванні звичайних полярограм і отриманні залежності dI/dE = f(E). На такій полярограмі з’являються чітко виражені максимуми, що відповідають потенціалам напівхвиль іонів, які окиснюються або відновлюються в суміші, що аналізують. Диференційну полярографію використовують при аналізі суміші іонів з близькими значеннями Е½. Диференційну полярограму отримують графічним диференціюванням звичайної полярограми чи диференціюванням її безпосередньо полярографом з автоматичним записом. Інверсійна полярографія катіонів або аніонів заснована на виділенні шляхом електролізу з розчину і концентруванні іонів, які аналізують у краплі ртуті мікроелектрода, що висить, або на поверхні твердого електрода з подальшим електролізним розчиненням продуктів, які утворилися. На кривій залежності струму розчинення від напруги утворюється «обернений пік», глибина якого (h) пропорційна концентрації іона, що аналізують. Інверсійну полярографію застосовують при аналізі дуже розбавлених розчинів — до 10–9 моль/дм3. Проте час аналізу при цьому різко зростає і становить декілька десятків хвилин. Висновок У цій лабораторній роботі я описати поняття полярографії та отримати базові навички по дослідженню за її допомогою.