水中痕量Cu 、Pb 、Cd 的阳极溶出伏安法测定
一、实验目的
1.掌握阳极溶出伏安法的基本原理;
2.熟悉阳极溶出伏安法测定水中痕量Cu 、Pb 、Cd 的方法。
二、实验原理
阳极溶出伏安法的测定分为两个基本过程,先将被测金属离子在一定的电压条件下,以同位镀汞法,电解一定时间富集在玻碳电极上;然后将电压从负往正的方向扫描,使还原的金属从电极上氧化溶出,并记录其氧化波,根据氧化波的高度或面积确定被测物的含量。阳极溶出伏安法的全过程可表示为: Me(Hg) Hg e Me +++n n 溶出是富集的逆过程,但富集是缓慢的积累,溶出是突然的释放,因而作为信号的法拉弟电流大为增加,从而提高测定的灵敏度。
影响峰电流大小的因素主要有:预电解的时间,搅拌的速度,电极的面积,溶出时电位的扫描速度等等,所以必须使测定的各种条件保持一致。
本实验以NH 4Cl -NH 3?H 2O (pH=7)为支持电解质,玻碳电极为工作电极(同位镀汞),Ag -AgCl 电极为参比电极,在-1.0 V 处富集,然后溶出,根据峰高及溶出电位,可对Cu 、Pb 、Cd 同时进行定性定量测量。
三、仪器和试剂
1.电化学分析仪
2.工作电极(玻碳电极)
3.饱和甘汞电极
4.Pt 辅助电极
5.电磁搅拌器
四、实验步骤
准确移取5.00ml 水样,依次加入0.5ml 醋酸钠溶液、1滴氯化亚汞溶液,测定,得到各金属离子的峰高h ;再加入混合标准0.5ml ,再次测定,得到各金属离子加标后的峰高H 。
本实验的谱图有三个溶出峰:Cd 约0.7 V ,Pb 约0.5 V ,Cu 2+约0.3 V ,如要确认某一金属峰,可加入该种金属溶液,重复测定,观察谱图中第几个峰高有增高,该峰即为该种金属的溶
出峰。根据该峰原来的峰高h 及加标后的峰高H 即可进行定量测定。
x Kc h =
s s s x V V V c V c K H +?+??
= Vh
H V V V c h c s s s x -+??=)( 其中,h 为未加标时的溶出峰高,H 为加标后的溶出峰高,c s 为所加标准液的浓度,V s 为所加标准液的体积。
附录:电极的处理
1.玻碳电极操作条件要求严格,电极表面的处理与沾污对波谱影响很大,故经常用无水酒精,氨水或酒精-乙酸乙酯(1:1)混合液擦拭,必要时应抛光表面。
2.玻碳电极表面抛光在抛光布轮上进行,抛光材料最好用MgO 或CaCO 。条件不允许时亦可用牙膏在绒布上抛光。抛光后一定要在2 mol/L HCl 中浸泡,然后在1 mol/L NH 3·H 2O+l mol/L NH 4Cl 中处理。
3.Ag -AgCl 电极的处理:氯化前用药棉擦去污粉,擦净银电极表面,甩蒸馏水冲洗干净。以银电极为阳极,铂电极为阴极,外加0.5 V 电压,在0.1 mo1/L HCl 溶液中氯化,使银电极表面逐渐呈暗灰色,即得Ag -AgCl 电极,为使制备的电极性能稳定,可再以银电极为阴极,铂电极为阳极,外加1.5 V 电压,使Ag -AgCl 电极还原,表面变白,然后再氯化,如此反复几次,即成。
五、思考题
1.为什么阳极溶出伏安法测定时要搅拌,而经典极谱不要求搅拌?
2.为什么阳极溶出伏安法可同时进行定性及定量测量?