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简述国内极谱仪的发展及应用

发布时间2014-01-10        浏览次数:387

    我国第一代极谱仪为883出生于50年代,这种连续快速滴汞的仪器至今仍用于教育与演示极谱分析基本原理。光谱仪是以原子,分子等离子的特定官能团吸收特定波长的光的能量,而产生能级跃迁。此时如果此定吸收前后光的强度变化叫吸收光谱仪,如果测定当吸收后跃迁能级还原的能级的发射的光叫发射光谱。质谱通过把分子打成碎片离子,然后通过检测荷质比来确定质量关系和官能团。极谱是通过一定电压下,溶液电极周围离子的扩散速度来确定离子的类型,性质等。
    极谱仪具有广泛的用途范围,可用于无机离子分析,也可用于有机物的分析,国内有诸多国标, 行业标准,地方标准都采用极谱分析,尤其是在地质、冶金、土壤、卫生防疫、理化检验。尽管极谱 分析采用滴汞电极作为工作电极,在环保呼声日高的今天有些不合时宜,但处理得当,汞在封闭环境 下运行,对环境并无影响,如同血压计,尽管多种方式都有,但许多大夫习惯使用水银血压计,且这 种血压计的汞并不外泄,在封闭系统内使用。除此之外极谱仪的优势明显,分析范围从无机物到有机 物,从微量到常量,价格适中,尤其适应基础实验室的分析检验工作。
    极谱法是通过测定电解过程中所得到的极化电极的电流-电位(或电位-时间)曲线来确定溶液中被测物质浓度的一类电化学分析方法。于1922年由捷克化学家J.海洛夫斯基建立。极谱法和伏安法的区别在于极化电极的不同。极谱法是使用滴汞电极或其他表面能够周期性更新的液体电极为极化电极;伏安法是使用表面静止的液体或固体电极为极化电极。
    原理极谱法的基本装置。极化电极(滴汞电极)通常和极化电压负端相连,参比电极(甘汞电极)和极化电压正端相连。当施加于两电极上的外加直流电压达到足以使被测电活性物质在滴汞电极上还原的分解电压之前,通过电解池的电流一直很小(此微小电流称为残余电流),达到分解电压时,被测物质开始在滴汞电极上还原,产生极谱电流,此后极谱电流随外加电压增高而急剧增大,并逐渐达到极限值(极限电流),不再随外加电压增高而增大。这样得到的电流-电压曲线,称为极谱波。极谱波的半波电位E1/2是被测物质的特征值,可用来进行定性分析。扩散电流依赖于被测物质从溶液本体向滴汞电极表面扩散的速度,其大小由溶液中被测物质的浓度决定,据此可进行定量分析。
    分类极谱法分为控制电位极谱法和控制电流极谱法两大类。在控制电位极谱法中,电极电位是被控制的激发信号,电流是被测定的响应信号。在控制电流极谱法中,电流是被控制的激发信号,电极电位是被测定的响应信号。控制电位极谱法包括直流极谱法、交流极谱法、单扫描极谱法、方波极谱法、脉冲极谱法等。控制电流极谱法有示波极谱法。此外还有极谱催化波、溶出伏安法。
    直流极谱法又称恒电位极谱法。通过测定电解过程中得到电流-电位曲线来确定溶液中被测成分的浓度。其特点是电极电位改变的速率很慢。它是一种广泛应用的快速分析方法,适用于测定能在电极上还原或氧化的物质。
    交流极谱法将一个小振幅(几到几十毫伏)的低频正弦电压叠加在直流极谱的直流电压上面,通过测量电解池的支流电流得到交流极谱波,峰电位等于直流极谱的半波电位E1/2,峰电流ip与被测物质浓度成正比。该法的特点是:①交流极谱波呈峰形,灵敏度比直流极谱高,检测下限可达到10-7mol/L。②分辨率高,可分辨峰电位相差40mV的相邻两极谱波。③抗干扰能力强,前还原物质不干扰后还原物质的极谱波测量。④叠加的交流电压使双电层迅速充放电,充电电流较大,限制了低可检测浓度进一步降低。
    单扫描极谱法在一个汞滴生长的后期,其面积基本保持恒定的时候,在电解池两电极上快速施加一脉冲电压,同时用示波器观察在一个滴汞上所产生的电流?电压曲线。该法的特点是:①极谱波呈峰形,灵敏度比直流极谱法高1~2个数量级,检测下限可达到10-7mol/L。②分辨率高,抗干扰能力强。可分辨峰电位相差50mV的相邻两极谱波,前还原物质的浓度比后还原物质浓度大100~1000倍也不干扰测定。③快速施加极化电压,产生较大的充电电流,故需采取有效补偿充电电流的措施。④不可逆过程不出现极谱峰,减小以至完全消除了氧波的干扰。