线性扫描伏安法测定水样中的微量铜
1、实验目的
(1)了解线性扫描伏安法测定的基本原理和方法;
(2)学习相关伏安仪的使用方法;
(3)学习和掌握标准加入法;
2、实验原理
与经典极谱法不同,线性扫描伏安法将一锯齿形脉冲电压加在电解池的工作电极上,电压扫描速度比经典极谱法快得多,一般为每秒几十到几百毫伏。
由于电压扫描速度特别快,当达到待测物质析出的电位时,该物质在电极上迅速还原,产生很大的电流。
随后,电位继续变负,电极表面待测物质浓度迅速降低,由于电解时间的增加,扩散层厚度迅速增大,从而导致电流迅速下降,电流~电压关系呈现峰形。
当底液及其它条件一定时,其峰电位E p与被测物的性质及底液有关,而其峰电流i p则与被测物质浓度呈线性关系:
i p=Kc
据此可进行定量分析。
本实验采用标准加入法,测定水样中微量铜的含量,即在未知浓度的含铜水样中,先加入一定浓度的NaNO3作为支持电解质,测量其峰电流,然后逐次加入一定浓度的标准铜,每加入一次铜测量一次峰电流,最后用峰电流对标准铜的浓度作图,得一直线,它的外延线与浓度轴的交点即为水样中铜的含量。
3、仪器与药品
XJP-821(C)型新极谱仪;ATA-1B型旋转圆盘电极,ZF-10B数据采集存贮器;工作电极:玻碳电极;参比电极:饱和甘汞电极;辅助电极:Pt电极。
100微升微量移液器,10毫升量筒,5毫升移液管,电解池;
Cu2+标准贮备液:准确配制1.00mg·mL-1的Cu2+标准贮备液;
支持电解质溶液:1.0 mol·L-1 NaNO3+1.0 mol·L-1HNO3溶液;
待测水样。
4、实验步骤
1)将三根电极的导线分别与圆盘电极上的各电极连接,新极谱仪的输出连线与数
据采集存贮器相联;
2)参见新极谱仪面板示意图,熟悉仪器;
3)将仪器开关(后面板上)置开,预热仪器10分钟;
4)调节仪器参数:调节扫描速度14,使其为100mV/s,调节扫描上限4,使其为
-500mV,调节扫描下限6,使其为+500mV,调节扫描起始5,使其为+500mV;
将面板上各开关及旋钮设置如下:3置于“循环”,18置于“大电流量程”,17
置于“50μA”,9置于“i-E”,11置于“断”。
5)移取水样5.00mL置于电解池中,加入2 mL 1.0 mol·L-1NaNO3+1.0 mol·L-1HNO3,
加8 mL水,安装电极,开动圆盘电极的搅拌开关使之搅匀后,关闭搅拌开关。
6)将11置于“通”,10置于“扫描”,打开工作站,记录峰高。
7)往电解池中逐次(3~4次)加入100 L 1.00mg·mL-1Cu2+标准液,搅拌均匀后,
记录峰高。
8)实验结束后,将11置于“断”,10置于“停扫”,清洗电极。
5、数据及处理
测量各样品的峰高i p,以i p对标准Cu2+的浓度作图,然后利用外延线与C Cu2+轴的交点求出水样中Cu2+的浓度,以mol·L-1表示。
6、思考问题
1)改变扫描速度,对实验有何影响?
2)改变扫描上限,对实验有何影响?
3)改变扫描下限,对实验有何影响?
4)为何线性扫描伏安法记录的i-E曲线是峰形的?
5)标准加入法定量有何优缺点?。