Способ определения иодид-ионов катодной вольтамперометрией

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к определению иодид-ионов вольтамперометрическим методом.

Известен вольтамперометрический способ измерения концентрации йода - патент РФ №2238551 от 22.01.2003, Бюл. №29 от 20.10.04// Соколов М.А., Агафонова Н.А.//, заключающийся в том, что на поверхность твердого электрода предварительно наносят металлическую ртуть в виде пленки, электрохимически осаждают на этой пленке йодсодержащие продукты из анализируемого раствора, представляющего собой анализируемое вещество, растворенное в фоновом электролите, изменением потенциала рабочего электрода электрохимически растворяют указанные осажденные йодсодержащие продукты, измеряют величину катодного тока растворения указанных йодсодержащих продуктов, идентифицируют пик йода на вольтамперной кривой и по величине пика йода определяют концентрацию йода в анализируемом растворе, отличающийся тем, что предварительное нанесение металлической ртути на поверхность твердого электрода осуществляют электрохимическим формированием ртутной пленки из рабочего раствора, содержащего ионы ртути в присутствии ионов йода.

Изобретение позволяет измерять концентрации на уровне единиц мкг/дм³.

Недостатком вольтамперометрического способа измерения концентрации йода является использование токсичных растворов ртути с целью формирования на электроде ртутной пленки из рабочего раствора.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту - прототипом является патент РФ №2459199 от 30.03.2011, Способ количественного определения йода методом инверсионной вольтамперометрии // Дерябина В.И., Слепченко Г.Б. Фам Кам Ньунг, Кириллова М.Е. //

Накопление йодид-ионов в перемешиваемом растворе проводят на серебряном электроде в течение 10-20 с при потенциале электролиза Еэ, равном 0,00±0,05 В относительно хлоридсеребряных электродов на фоне 0,1 моль/дм³ раствора сернокислого гидразина (рН 2-3) с последующей регистрацией катодного пика в режиме съемки вольтамперограмм при скорости развертки потенциала 20 мВ/с, концентрацию йодид-ионов определяют по высоте пика в диапазоне потенциалов (-0,40±0,05)В методом добавок аттестованных смесей. Исследования проводят в дифференциально-импульсном режиме регистрации вольтамперограмм, с использованием трехэлектродной ячейки: индикаторный электрод - серебряный; вспомогательный и сравнения - хлоридсеребряные электроды. Диапазон измерения массовых концентраций йода в различных типах вод от 0,003 до 1,5 мг/дм³, в продуктах более сложного состава от 0,05 до 100 мг/кг.

Недостаток прототипа:

Недостаточная чувствительность для определения следовых количеств йода в водных растворах.

Общим для прототипа и заявляемого изобретения является применение для определения йода серебряного электрода.

Данное изобретение отличается от прототипа:

тем, что концентрацию йода определяют из фонового раствора 0,1 М ацетата натрия в присутствии ионов серебра с использованием двухэлектродной ячейки: индикаторный электрод - серебряный; сравнения - хлоридсеребряный электрод в постояннотоковом режиме, регистрируя пик в диапазоне потенциалов (-0,15±0,05) В при скорости развертки 20 мВ/с - 50 мВ/с.

Сущность изобретения

Способ определения йодид-ионов катодной вольтамперометрией, заключающийся в том что, определение концентрации йодид-ионов проводят на серебряном электроде в фоновом растворе 0,1 М ацетата натрия, выдерживая потенциал электролиза в диапазоне потенциалов (-0,15±0,05) В при скорости развертки 20 мВ/с - 50 мВ/с от 1 мин до 3 мин. Иодид-ион восстанавливается на поверхности электрода в виде малорастворимого соединения с серебром. При введении различных добавок ионов серебра высота тока пика возрастает в несколько раз. Вольтамперограмму регистрируют при линейной развертке потенциала от 20 мВ/с до 50 мВ/с, так как скорость развертки более 50 мВ/с несущественно повышает ток пика.

Осуществление изобретения

В двухэлектродную электрохимическую ячейку с серебряным электродом и хлоридсеребряным электродом сравнения [в насыщенном хлориде калия (KCl), соединенным с ячейкой электролитическим ключом, заполненным нитратом калия (KNO₃)], емкостью 10 мл, помещают 5 мл фонового раствора - 0,1 М ацетата натрия и добавку ионов серебра до концентрации 2,5⋅10^-4 М или при следовых количествах - 1,5⋅10^-3 М.

Отсутствие аналитических сигналов свидетельствует о чистоте фонового электролита (Рис. 1, кривая 1). Затем в фон вводят пробу, содержащую йодид-ион, и перемешивают в течение 10-30 с. На индикаторный электрод подают потенциал электроконцентрирования (+0,15 В), так как при этом потенциале регистрируется максимальное значение тока пика (Рис. 2). Иодид-ион восстанавливается на поверхности электрода в виде малорастворимого соединения с серебром. (Рис. 1, кривая 2). При введении различных добавок ионов серебра высота тока пика возрастает в несколько раз (Рис. 1, кривые 3, 4, 5). Вольтамперограмму регистрируют при линейной развертке потенциала от 20 мВ/с до 50 мВ/с, так как скорость развертки более 50 мВ/с несущественно повышает ток пика (Рис. 3), в течение времени накопления от 1 мин до 3 мин (в зависимости от содержания йодид-ионов). Регистрируют ток пика определяемого вещества в диапазоне потенциалов (-0,15±0,05)В при скорости развертки потенциала 20 мВ/с, линейно зависящем от концентрации йодид-ионов в водных растворах. Содержание йода оценивают методом стандартных добавок. Нижняя граница определяемых концентраций йодид-ионов в присутствии ионов серебра

1⋅10^-9М (Sr=0,20).

Способ определения серебра позволяет на порядок снизить нижнюю границу определяемых содержаний до 1⋅10^-9М (Sr=0,12) (Рис. 4, табл).

Результаты определения йодид-ионов методом стандартных добавок