- Каким из методов – кондуктометрией,
потенциометрией или инверсионной вольтамперометрией можно определить ионы цинка, концентрация которых в растворе равна 1·10–8 моль/дм3?
Ответ: Инверсионная вольтамперометрия
является одним из вариантов электрохимических
методов анализа, основанных на предварительном
концентрировании определяемого компонента.
Предварительное концентрирование осуществляется
за счет перевода определяемого компонента
из большого объема раствора с малой концентрацией
на поверхность или в малый объем электрода.
Перевод определяемого компонента из
раствора на поверхность или в объем электрода
может быть осуществлен за счет протекания
соответствующей электрохимической реакции
или за счет процесса адсорбции. После
накопления на поверхности или в объеме
электрода определяемое вещество подвергается
электрохимическому превращению (восстановлению
или окислению), причем этот процесс можно
проводить в разных режимах:
Наибольшее применение получил
вариант инверсионной вольтамперометрии
(переменнотоковой или дифференциально-импульсной).
На записываемой при этом вольтамперограмме
(кривой “ток - потенциал”) будет наблюдаться
пик, высота которого определяется концентрацией
накопленного на электроде вещества и,
следовательно, является аналитическим
сигналом. Для повышения чувствительности
используются различные варианты переменнотоковой,
дифференциально-импульсной, квадратно-волновой
и других видов вольтамперометрии.
Существенными преимуществами
инверсионных электрохимических методов
(ИЭАМ) перед другими методами определения
следовых количеств неорганических и
органических веществ в растворах являются:
- возможность определения значительного
числа химических элементов Периодической
системы и многих органических веществ;
- низкие пределы обнаружения,
достигающие для некоторых элементов
(Cd, Bi, Tl, Pb, Sb, Ni) и органических веществ
уровня 10-8 - 10-10 М;
- высокая селективность ИЭАМ
и хорошие метрологические характеристики
методик на их основе;
- легкость компьютеризации и
автоматизации аналитических определений;
- относительная простота и сравнительная
дешевизна приборов для ИЭАМ.
В качестве рабочих электродов
в инверсионной вольтамперометрии чаще
всего используют ртутный капельный электрод
(висящая ртутная капля), ртутный пленочный
электрод, платиновый, стеклоуглеродный
электроды, электрод из графитовой пасты
и другие. На ртутном электроде удобно
проводить определение концентрации катионов
некоторых металлов, которые обратимо
восстанавливаются в определенной области
потенциалов (от потенциала окисления
ртути до потенциалов восстановления
фоновых катионов) и образуют со ртутью
амальгамы. К таким элементам относятся,
в частности, Cu, Cd, Zn и Pb. Накопление определяемых
компонентов на электроде проводят при
постоянном значении потенциала электрода.
Значение потенциала предварительного
накопления должно быть таким, чтобы процесс
электровосстановления протекал на предельном
токе (Id). При этом с помощью перемешивания
раствора поддерживают условия стационарной
диффузии, т.е. постоянные гидродинамические
условия. В результате этого количество
восстановившегося за определенное время
компонента оказывается прямо пропорционально
его исходной концентрации в растворе.
По окончанию стадии предварительного
катодного накопления перед съемкой анодных
вольтамперных кривых перемешивание раствора
прекращают, и в течение 10 – 15 сек осуществляют
стадию успокоения раствора. Процесс окисления
образовавшейся амальгамы проводят в
неперемешиваемом электролите в потенциодинамическом
режиме. Для увеличения чувствительности
метода при съемке вольтамперограмм используют
дифференциальную импульсную квадратно-волновую
методику, которая позволяет исключить
влияние емкостного и фонового токов на
получаемые зависимости.
- Укажите типы радиоактивных
превращений, используемых в радиометрических
методах анализа.
Ответ: Радиометрический анализ, метод анализа
химического состава веществ, основанный
на использовании радиоактивных изотопов
и ядерных излучений. В радиометрический
анализе для качественного и количественного
определения состава веществ используют
радиометрические приборы. Различают
несколько способов радиометрического
анализа. Прямое радиометрическое определение
основано на осаждении определяемого
иона в виде нерастворимого осадка избытком
реагента известной концентрации, содержащего
радиоактивный изотоп с известной удельной
активностью. После осаждения устанавливают
радиоактивность осадка или избытка реагента.
Радиометрическое титрование
основано на том, что определяемый
в растворе ион образует с
реагентом малорастворимое или
легкоэкстрагируемое соединение. Индикатором
при титровании служит изменение, по мере
введения реагента, радиоактивности раствора
(в 1-м случае) и раствора или экстракта
(во 2-м случае). Точка эквивалентности
определяется по излому кривой титрования,
выражающей зависимость между объёмом
введённого реагента и радиоактивностью
титруемого раствора (или осадка). Радиоактивный
изотоп может быть введён в реагент или
определяемое вещество, а также в реагент
и определяемое вещество.
Радиоактивность (от лат. radio — излучаю,
radius — луч и activus — действенный) - самопроизвольное (спонтанное)
превращение неустойчивого изотопа химического
элемента в другой изотоп (обычно — изотоп
другого элемента). Сущность явления радиоактивности
состоит в самопроизвольном изменении
состава атомного ядра, находящегося в
основном состоянии либо в возбуждённом
долгоживущем (метастабильном) состоянии.
Такие превращения сопровождаются испусканием
ядрами элементарных частиц либо других
ядер, например ядер 2He (α-частиц).
Все известные типы радиоактивных превращений
являются следствием фундаментальных
взаимодействий микромира: сильных взаимодействий
(ядерные силы) или слабых взаимодействий.
Первые ответственны за превращения, сопровождающиеся
испусканием ядерных частиц, например
α-частиц, протонов или осколков деления
ядер: вторые проявляются в β-распаде ядер. Электромагнитные взаимодействия ответственны за квантовые
переходы между различными состояниями
одного и того же ядра, которые сопровождаются
испусканием гамма-излучения. Эти переходы
не связаны с изменениями состава ядер
и поэтому, согласно современной классификации,
не принадлежат к числу радиоактивных
превращений. Понятие «Радиоактивности»
распространяют также на β-распад нейронов.
Радиоактивность следует отличать
от превращений составных ядер, образующихся
в процессе ядерных реакций в результате
поглощения ядром-мишенью падающей на
него ядерной частицы. Время жизни такого
ядра значительно превышает время пролёта
падающей частицей расстояния порядка
ядерных размеров (10-21—10-22 сек) и может
достигать 10-13—10-14 сек. Поэтому
условно нижней границей продолжительности
жизни радиоактивных ядер считается время
порядка 10-12 сек.
Типы радиоактивных превращений.
Все известные виды радиоактивности можно
разделить на две группы: элементарные
(одноступенчатые) превращения и сложные
(двухступенчатые). К первым относятся:
1) Альфа-распад, 2) все варианты Бета-распада (с испусканием электрона,
позитрона или с захватом орбитального
электрона), 3) спонтанное деление ядер,
4) протонная радиоактивность, 5) двупротонная
радиоактивность, 6) двунейтронная радиоактивность.
В случае β-распада достаточно большое
время жизни ядер обеспечивается природой
слабых взаимодействий. Все остальные
виды элементарных радиоактивных процессов
обусловлены ядерными силами. Замедление
таких процессов до промежутков времени
≥ 10-12 сек вызвано
наличием потенциальных барьеров (кулоновского
и центробежного), которые затрудняют
вылет ядер или ядерных частиц.
К двухступенчатым радиоактивным
превращениям относят процессы испускания
т. н. запаздывающих частиц: протонов, нейтронов,
α-частиц, ядер трития и 3He, а также
запаздывающее спонтанное деление. Запаздывающие
процессы включают в себя β-распад как
предварительную стадию, обеспечивающую
задержку последующего, мгновенного испускания
ядерных частиц. Т. о., в случае двухступенчатых
процессов критерий радиоактивности относительно
времени жизни удовлетворяется только
для первой стадии, благодаря её осуществлению
за счёт слабых взаимодействий.
Список используемой
литературы:
- Аверяскина Е.О., Ермаков С. С., Москвин
Л. Н. Определение ртути в воздухе методом
инверсионной вольтамперометрии c электрогенерированием
йода / Тезисы VII конференции "Аналитика
Сибири и Дальнего Востока - 2004";
- Алесковский В.Б., Бардин В.В., Булатов
М.И. Физико-химические методы анализа.
Практическое руководство.- Л.: Химия, 1998.;
- Баталова В. Н., Э. А. Захарова, Г.Б. Слепченко,
В.М. Пичугина, О.В. Рихерт. Аналитические
проблемы определения ртути в пищевых
продуктах методом инверсионной вольтамперометрии
/ Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири
и Дальнего Востока - 2004";
- Березина Е.С., Киселева А.А., Филиппова
Ю.В. / Вестник Пермской государственной
фармацевтической академии №2 - Пермь,
2007 г., с.123-125;
- Будников Г.К., Майстренко В.Н., Вяселев
М.П. Основы современного электрохимического
анализа. М: Мир, 2003;
- Булгакова О.Н., Халфина П. Д. Определение
мышьяка в воде / Тезисы VII конференции
"Аналитика Сибири и Дальнего Востока
- 2004";
- Васильева В.П. Аналитическая химия. Книга
2. Физико-химические методы анализа. Под
ред. В.П. Васильева, - М.: Дрофа, 2004. - 384с.;
- Виноградова Е.Н., Галлай З.А., Финогенова
З.М. «Методы полярографического и
амперометрического анализа», МГУ, 2003г.;
- Глушко И.А.. Применение инверсионной
вольтамперометрии в анализе кислотных
вытяжек из почв для определения Cu, Pb и
Cd. // Вестник удмуртского университета
/ Химия 2005 №8 с. 88 – 101.;
- Гиндуллина Т.М. Хроматографические методы
анализа: учебно-методическое пособие/Т.М.Гиндуллина,
Н.М. Дубова – Томск:Изд-во Томского политехнического
университета, 2010. – 80с.;
- Дорохова Е.Н. Аналитическая химия. Физико-химические
методы анализа. Под ред. Е. Н. Дорохова,
Г. В. Прохорова, - М.: Высш. шк.., 2001. - 256с.;
- Дорохова Е.Н. Прохорова Г.В. Задачи и
вопросы по аналитической химии. - М.: Мир,
2001. - 267с. ил.;
- Захаров И. А., Тимофеев В. Н. Люминесцентные
методы анализа. — Л., 2008. — 95 с.;
- Зотов Ю.А., Дорохова Е.Н. Основы аналитической
химии. В 2 кн. Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова,
В.И. Фадеева и др.; Под ред. Ю.А. Золотова.
- М.: Высш. шк., 2006.;
- Кальвода Р. Электроаналитические методы
в контроле окружающей среды/ Р. Кальвода,
Я. Зыка, К- Штулик и др. Пер. с англ. Под
ред. Е. Я. Неймана. —М.: Химия, 1990. —240 с.;
- Каплан Б. Я., Ф. Выдра, К. Штулик, Э. Юлакова.
Инверсионная вольтамперометрия / пер.
с чешского. В.А. Немова. // Под ред. Б. Я.
Каплана. М.: Мир, 2000. с. 257 – 265.;
- Каплин А. А., Катюхин В. E., Стромберг А.
Г. Завод. лаб., 2000, 36с.;
- Кнорре Д.Г., Крылова Л.Ф., Музыкантов В.С.
Физическая химия. - М.: Высш. шк., 2000. с. 190.;
- Кнунянц И.Л. Краткая химическая энциклопедия.
Гл. редактор И. Л. Кнунянц М.: Советская
энциклопедия, 1961.;
- Комиссаренков А.А., Пругло Г.Ф. Кондуктометрия
и высокочастотное титрование: учебно-методическое
пособие / Комиссаренков А.А., Пругло Г.Ф.;
ГОУ ВПО СПбГТУРП СПб., 2009.-42с.;
- Курс аналитической химии: Учеб. для с.-х.
вузов. - 6-е изд., испр. и доп. - М .: Высш. шк.
2004. - 495с.;
- Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии.
— М.: Мир, 2006. - 496 с.;
- Патяковский В. М. Гигиенические основы
питания и экспертизы продовольственных
товаров. — Новосибирск: Издательство
Новосибирского Университета, 2009. -431с.;
- Плембэк Д. Электрохимические методы
анализа. - М.: Мир, 2005 - 496с.;
- Полторанина Т.Н., Соколова О.Ю., Халфина
П.Д. Инверсионно-вольтамперометрическое
определение цинка, кадмия, свинца и меди
при совместном присутствии в различных
объектах окружающей среды.;
- Сизых А.Г., Слюсарева Е.А. Тушение люминесценции
в жидких растворах: Метод. указания / Красноярск.
гос. ун-т .- Красноярск, 2003. - 26с.;
- Сонгина О.А. «Амперометрическое титрование»,
Химия, 2006. – 230с.;
- Столяров К. П., Григорьев Н. Н. Введение
в люминесцентный анализ неорганических
веществ. - Л., 2007. - 364 с.;
- Чакчир Б.А., Алексеева Г.М. Фотометрические
методы анализа: Методические указания.
- СПб.: Изд-во СПХФА, 2002.-44с.;
- Чеботарев В.К., Пасека А.Е., Терентьев
Р.А., Полякова И.Ю., Шапоренко К.В. Прогнозирование
выбора индикаторных электродов в потенциометрических
титрованиях. – М.: Мир, 2009. – 195с., ил.