ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ НИОБАТОВ СТРОНЦИЯ, ДОПИРОВАННЫХ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
Кадникова Е.Н.,1 Юровская Н.Л.2
1Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина,
Екатеринбург, Россия.
Студент IV курса.
Anatoliy.Podkorytov@usu.ru
2Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия. Студент IV курса.
Научный руководитель: Подкорытов А.Л., Штин С.А.
Одной из важнейших задач современной аналитической химии является количественное определение тяжелых металлов в различных объектах окружающей среды. Для контроля их содержания необходимы точные, чувствительные и экспрессные методы анализа. Одним из таких методов является потенциометрия с использованием ионоселективных электродов. На основе сложнооксидных соединений – Sr4-хCdхNb2O9, (х = 0,1; 0,3; 0,5; 0,7) и Sr4Cu2Nb2O11, Sr3CuNb2O9 изготовлены и апробированы в ионометрии пленочные электроды с твердым контактом (инертные матрицы – полистирол, полиметилметакрилат, поливинилхлорид). В работе изучены основные характеристики ИСЭ: область линейности, крутизна основной электродной функции, рабочая область pH и воспроизводимость этих характеристик (табл. 1, 2).
Таблица 1. Электрохимические характеристики ИСЭ
| Состав мембраны | Матрица | Область линейно- сти моль/л | Крутизна мВ/рМе | Рабочая область рН | Коэффициенты селективности | |||
| K+ | Zn2+ | Ni2+ | Cd2+ | |||||
| Sr4Cu2Nb2O11 | ПС* | 10-5 - 10-1 | -32,7 | 1,6-4,5 | 0,020 | 0,052 | 0,050 | 0,043 |
| ПС | 10-4 - 10-1 | -30,8 | 1,6-4,5 | 0,011 | 0,112 | 0,076 | 0,017 | |
| ПММА* | 10-7 - 10-1 | -38,2 | 3,9-5,0 | 0,012 | 0,113 | 0,724 | 0,271 | |
| ПММА | 10-4 - 10-1 | -29,5 | 3,9-5,0 | 7,9*10-5 | 0,020 | 0,036 | 0,020 | |
| ПВХ | 10-4 - 10-1 | -30,0 | 3,9-5,3 | 7,5*10-6 | 0,017 | 0,032 | 0,023 | |
| Sr3CuNb2O9 | ПВХ | 10-4 - 10-1 | -21,3 | 2,0-4,9 | 0,813 | 0,056 | 0,056 | 0,260 |
*новая конструкция ИСЭ
Таблица 2. Воспроизводимость электрохимических характеристик ИСЭ
| Состав мембраны | Матрица | Результаты | |||
| Весна | Осень 2011 | Весна 2011 | Осень 2011 | ||
| Область линейности, моль/л | Крутизна электродной функции, мВ/рМе | ||||
| Sr3,9Cd0,1Nb2O9 | ПВХ | 10-4 – 10-1 | 10-6 – 10-1 | -12,6 | -14,1 |
| Sr3,9Cd0,1Nb2O9 | ПММА | 10-4 – 10-1 | 10-3 – 10-1 | -14,2 | -15,5 |
| Sr3,7Cd0,3Nb2O9 | ПВХ | 10-4 – 10-1 | 10-5 – 10-1 | -12,1 | -16,9 |
| Sr3,5Cd0,5Nb2O9 | ПВХ | 10-4 – 10-1 | 10-6 – 10-1 | -15,8 | -28,7 |
| Sr3,3Cd0,7Nb2O9 | ПВХ | 10-4 – 10-1 | 10-5 – 10-1 | -17,7 | -24,6 |
| Sr4Cu2Nb2O11 | ПС | 10-4 – 10-1 | 10-4 – 10-1 | -30,8 | -21,2 |
| Sr4Cu2Nb2O11 | ПВХ | 10-4 – 10-1 | 10-4 – 10-1 | -30,0 | -33,2 |
| Sr4Cu2Nb2O11 | ПММА | 10-4 – 10-1 | 10-4 – 10-1 | -29,5 | -29,9 |
Время отклика всех изученных электродов составило от 2 до 5 минут. Для Сu-СЭ электродов проведено комплексонометрическое титрование с потенциометрической индикацией конечной точки титрования. Установлено, что погрешность определения меди не превышает 10 %. Определению не мешают ионы никеля, кадмия, цинка, натрия и калия с концентрацией до 10-2 моль/л. При внесении некоторых конструкционных изменений область линейности основной электродной функции на основе Sr4Cu2Nb2O11 (ПММА) составила 6 порядков: от 10-7 до 10-1 моль/л (рис. 1).
Рис. 1 Градуировочный график для электрода на основе Sr4Cu2Nb2O11 (ПММА) при рН=4,5
Кадмийселективные электроды были испытаны в качестве индикаторных при потенциометрическом титровании кадмийсодержащих объектов растворами ЭДТА и K4[Fe(CN)6]. Удовлетворительные результаты получены при использовании в качестве титранта гексацианоферрата (II) калия. Относительная погрешность определения кадмия не превышает 3%.
НИР выполнена при поддержке Министерства образования и науки в рамках ФЦП «Научные и научно – педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы (ГК № П984 от 27 мая 2010).