Спосіб визначення цинку методом інверсійної хронопотенціометрії у водних розчинах

Спосіб визначення цинку методом інверсійної 3 60068 situ (ртуть-вуглецевовмісний електрод з режимом його формування в процесі сумісного електролізу модифікуючого елемента (ртуті) та елемента, що визначається) або ТМГЭ-Hg (товстоплівковий графітовмісний електрод, модифікований нерозчинною сполукою, що містить йони одновалентної ртуті) або Hg-ИГЭ (імпрегнований ртуттю графітовмісний електрод). Корисною моделлю ставиться завдання створити спосіб визначення масової концентрації цинку методом інверсійної хронопотенціометрІЇ у водному розчині (пробах води різного природного походження) у необхідному для практики діапазоні 3 3 від 0,001 мг/дм до 1,0 мг/дм з відносною похибкою вимірювання концентрації не більше 5 %. Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що інверсійнохронопотенціометричне визначення цинку у пробах води, виконують після їх випаровування і мінералізації органічних речовин 66-70 %-ною азотною кислотою та 30 %-ним пероксидом водню, розчинення мінералізату у розчині 2М НСІ з наступним вимірюванням концентрації металу за методом добавок на твердому срібному електроді, покритому амальгамою ртуті, з допоміжним хлоросрібним електродом при заданих електрохімічних параметрах вимірювання цинку. Порядок виконання вимірювання концентрації цинку наступний: аналізують контрольний (фоновий) розчин, одержаний аналогічно до приготування проб води для аналізу з використанням у якості проби бідистильованої води, та визначають час інверсії ф; - аналізують пробу досліджуваного розчину (мінералізат), та визначають час інверсії проби п; - у пробу вносять добавку стандартного роз2+ чину йонів Zn (одну або декілька добавок з кон3 центрацією цинку відповідно 100,0 мкг/см ; 10,0 3 3 мкг/см та 1,0 мкг/см , одержаних шляхом розведення розчином 2М НСl стандартного зразку розчину йонів цинку (МСО 0150:2000; ГСО 8053-94 8055-94) та визначають час інверсії проби з добавкою д. 4 За одержаними значеннями часу інверсії контрольного (фонового) розчину, проби досліджуваного розчину (мінералізату), та проби з добавкою 2+ стандартного розчину йонів Zn розраховують масову концентрацію цинку у досліджуваному роз  чині за формулою C  k  m  п ф , де с - конценд  п 2+ 3 трація Zn в г/дм ; k - коефіцієнт переведення значень концентрації розчину електродізера у від3 повідні значення концентрації проби води в 1/дм ; m - маса добавки стандартного зразку розчину 2+ іонів Zn в г. Приклад 1. Визначення масової концентрації 2+ Zn у модельних розчинах. Для цього готують 2+ модельні розчини з концентрацією Zn 5,0; 1,0; 3 0,1; 0,01; 0,001 і 0,0005 мкг/см , шляхом додавання у фоновий розчин 2М HСl відповідної кількості стандартного розчину цинку. Для виконання вимірювань індикаторний електрод (твердий срібний електрод) покривають амальгамою ртуті, порівняльний електрод (хлоросрібний електрод) заповнюють розчином 2М НСl і занурюють їх у розчин електролізера, встановлений на магнітну мішалку. Проводять вимірювання при таких параметрах: потенціал регенерації +0,02 В; час регенерації 120 с; значення опору у ланцюгу окислення 150 кОм; потенціал концентрування -1,500 В; час концентрування залежить від очікуваної концентрації та знаходиться у діапазоні від 15 с до 210 с; діапазон визначення потенціалів потенціограми від -1,500 В до -0,700 В; час інверсії іонів цинку визначають по одержаній потенціограмі в діапазоні потенціалів від -1,200 В до -0,800 В. За одержаним значенням часу інверсії фону, проби та проби з добавкою виконують обробку результатів вимірювання. У табл. 1 наведені результати вимірювання концентрації цинку, абсолютні та відносні похибки, а також значення середньоквадратичного відхилення для п'яти вимірювань у вказаних модельних розчинах. Таблиця 1 2+ Похибки вимірювань концентрації Zn у модельних розчинах 3 № п/п. похибки вимірювань 1 2 3 4 5 3 Середнє значення, мкг/см 3 Середньоквадратичне відхилення, мкг/см 3 Абсолютна похибка, мкг/см Відносна похибка, % Значення концентрації цинку у модельному розчині, мкг/см 5,0 1,0 0,1 0,01 0,001 0,0005 6,78 1,21 0,101 0,0096 0,00105 0,00089 6,23 0,87 0,115 0,0086 0,00096 0,00065 6,78 1,04 0,095 0,0107 0,00106 0,00074 5,95 0,96 0,089 0,0095 0,00087 0,00048 5,45 1,08 0,115 0,0112 0,00128 0,00037 6,24 1,04 0,103 0,0099 0,00104 0,00063 0,57 0,10 0,012 0,0010 0,00015 0,00021 1,24 0,04 0,003 -0,0001 0,00004 0,00013 24,76 4,00 3,00 0,80 4,34 25,20 За результатами досліджень, наведеними в прикладі 1, встановлено, ідо відносна похибка вимірювання концентрації цинку не перевищує ±5 % 2+ у діапазоні концентрацій Zn від 0,001 до 1 3 мкг/см , який є оптимальним для вимірювання ци2+ 3 нку. При підвищенні концентрації Zn до 5 мкг/см 3 і зменшенні її до 0,0005 мкг/см відносна похибка вимірювання більша 20 %. 5 60068 Приклад 2. У пробі води з озера визначали 2+ вміст Zn методом інверсійної хронопотенціометрії, як описано в Прикладі 1, та порівнювали з результатами аналізу, одержаними за методом атомно-абсорбційної спектроскопії (Фомин Г.С. 6 Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности но международным стандартам. Энциклопедический справочник. М.: Из-во «Протектор», 1995. - С. 201-211. - ISO 8288). Результати вимірювань наведено в табл. 2. Таблиця 2 Порівняння результатів вимірювання концентрації Zn 2+ у воді озера різними методами аналізу 2+ Методи аналізу Атомно-абсорбційний аналіз Інверсійна хронопотенціометрія За прикладом 2 встановлено співпадання кон2+ центрації Zn у зразках природної води, одержаних різними методами аналізу, з різницею результатів вимірювання в межах ± 7%. При необхідності для досягнення заданої точності вимірювання масової концентрації цинку у пробі води потрібно: - розбавити мінералізат проби розчином 2М НСl та повторити вимірювання концентрації цинку, якщо результати вимірювання концентрації у мінералізаті проби перевищують значення 1,0 3 мкг/см ; - попередньо сконцентрувати пробу, для чого Комп’ютерна верстка А. Крулевський 3 Результати вимірювання концентрації Zn мкг/дм проба 1 проба 2 проба 3 середнє значення 1,012 0,987 0,907 0, 969 1,008 1,123 0,985 1,039 збільшити початковий об'єм фільтрату проби води 3 3 з 100 см до 250 см , та повторній вимірювання концентрації цинку, якщо результати вимірювання 2+ концентрації Zn у мінералізаті проби менші зна3 чення 0,001 мкг/см . Запропонований спосіб визначення цинку методом інверсійної хронопотенціометрії в пробах води різного природного походження може використовуватись у необхідному для практики діапа3 3 зоні вимірювань від 0,001 мг/дм до 1,0 мг/дм з відносною похибкою вимірювання концентрації цинку, що не перевищує ± 5 %. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601