Phương phỏp Von - Ampe hũa tan là một trong những phương phỏp quan trọng nhất trong số cỏc phương phỏp phõn tớch điện húa. Phương phỏp
hoạt từ trong lũng dung dịch đến bề mặt điện cực làm việc và ghi đo đường Von - Ampe (đường biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dũng Faraday vào giỏ trị thế của điện cực làm việc so với điện cực so sỏnh).
Để tiến hành phõn tớch bằng phương phỏp Von - Ampe hũa tan người ta dựng bộ thiết bị gồm: Mỏy cực phổ tự ghi để theo dừi dũng hũa tan khi đặt tốc độ quột thế, thay đổi cỏc thụng số tự động cho giai đoạn hũa tan vào một bỡnh điện phõn gồm 3 điện cực:
- Điện cực làm việc (WE): là điện cực trờn đú xảy ra phản ứng kết tủa chất cần phõn tớch dưới dạng kim loại hoặc hợp chất khú tan. Điện cực làm việc cú thể là điện cực thủy ngõn tĩnh (SMDE), điện cực giọt thủy ngõn treo (HMDE), điện cực đĩa rắn quay (RDE), điện cực rắn (SSE).
Điện cực là giọt thủy ngõn lỏng cú kớch thuớc nhỏ, đường kớnh khoảng 1mm được treo trờn một mao quản bằng thủy tinh hơi lừm ở giữa cú một mẩu nhỏ gắn platin để dẫn điện. Giọt được hỡnh thành rất nhanh và giữ ở đầu mao quản trong suốt quỏ trỡnh đo.
Ưu điểm của điện cực giọt thủy ngõn:
+ Khoảng thế cho phộp của thủy ngõn rất rộng, nờn xỏc định được một số lớn kim loại. Trong mụi trường axit khoảng thế axit tốt là -0,15 ữ -1,2V và trong mụi trường bazơ khoảng thế tốt là -0,15ữ2V.
+ Dựng điện cực thủy ngõn thuận lợi cho việc chọn nền phõn tớch, chọn thế điện phõn, cú độ lặp lại cao.
+ Bề mặt trơn luụn đổi mới và khụng làm bẩn bởi sản phẩm của phản ứng điện cực.
- Điện cực so sỏnh (RE): cú thể khụng đổi trong suốt quỏ trỡnh làm việc, thường sử dụng điện cực calomen hoặc điện cực bạc clorua cú bề mặt lớn.
- Điện cực phụ trợ (AE): thường là một điện cực platin (Pt). Điện cực phự trợ được lắp thờm vào để khi điện phõn đảm bảo ở thế U=const.
Nắp bỡnh cú một lỗ nhỏ để dẫn khớ trơ là khớ nitơ hoặc argon vào dung dịch để đuổi khớ oxi hũa tan. Khi điện phõn làm giàu chọn thế điện phõn
thớch hợp và giữ khụng đổi trong suốt quỏ trỡnh điện phõn. Thế này phải khảo sỏt sơ bộ.
Đối với quỏ trỡnh khử trờn catot thế điện phõn thường õm hơn 300 - 500 mV so với thế đỉnh và đối với quỏ trỡnh anot thế điện phõn thường dương hơn thế đỉnh một lượng tương tự. Khụng phải thế đỉnh càng õm hay càng dương thỡ càng tốt vỡ lỳc đú sẽ kộm tớnh chọn lọc và giảm hiệu suất điện phõn.
Trong quỏ trỡnh điện phõn sẽ khuấy dung dịch từ 2000 - 4000 vũng/phỳt để khuếch tỏn dung dịch dưới dạng chảy tầng chứ khụng phải là chuyển động xoỏy. Sau quỏ trỡnh điện phõn thỡ ngừng khuấy và cú một thời gian nghỉ từ 3-60 s để cho toàn bộ hệ thống dung dịch được yờn tĩnh và kim loại được phõn bố đều trờn hỗn hống.
Sau đú là buớc hũa tan kết tủa được làm giàu trờn điện cực:
Điện cực sẽ bị phõn cực ngược với quỏ trỡnh điện phõn và ghi đo dũng Von - Ampe. Nếu quỏ trỡnh điện phõn là quỏ trỡnh catot thỡ quỏ trỡnh húa tan sẽ là quỏ trỡnh anot và phương phỏp phõn tớch gọi là phương phỏp Von -Ampe hũa tan anot (ASV). Khi quột thế trong quỏ trỡnh Von - Ampe anot thỡ thế sẽ quột từ õm sang dương.
+ Cơ chế của phương phỏp Von -Ampe hũa tan Anot (ASV): Bước 1: Làm giàu chất phõn tớch trờn catot:
M2+ +ne Hg+ ⇔ M Hg( )
Bước 2: Hũa tan kết tủa trờn anot: quỏ trỡnh anot, quet thế từ õm sang dương dần.
M(Hg)−ne→Mn++Hg
Với quỏ trỡnh điện cực thuận nghịch và điện cực làm việc là cực giọt thủy ngõn treo, người ta cú thể tớnh cường độ dũng điện và điện thế pic theo:
I Ipic K m D rV CT E3/ 2 1/2 1/2 ; pic E1/2 1,1RT
NF
′
= − = +
Trong đú:
K′: là hằng số
C: là nồng độ chất nghiờn cứu, (mol/m3) R: là bỏn kớnh giọt, (mm)
V : là vận tốc quột thế anot, (V/s) T : thời gian điện phõn tớch gúp, (s) E : điện thế của pic, (V)
E1/2: điện thế nửa súng của chất xỏc định, (V) D : hệ số khuếch tỏn, (m2/s) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
m : là tham số mà giỏ trị và thứ nguyờn của nú được xỏc định theo điều kiện tiến hành điện phõn tớch gúp.
+ Cơ chế của phương phỏp Von - Ampe hũa tan catot (CSV): Bước 1: 2 2 2 2 2 2 2 2 2 A Hg A Hg e Hg Hg → + + → − + + Bước 2: Hg2A2+2e→2Hg+2A−
Trong phương phỏp CSV quỏ trỡnh làm giàu là quỏ trỡnh anot, quỏ trỡnh hũa tan là quỏ trỡnh catot, thế quột trong quỏ trỡnh hũa tan từ dương sang õm.
Phương phỏp Von - Ampe được sử dụng để phõn tớch cỏc dung dịch cú nồng độ rất loóng (10−9mol l.−1 hoặc thấp hơn).
Đõy là phương phỏp cú độ nhạy, độ chọn lọc và độ lặp lại cao, thực hiện nhanh và khỏ đơn giản, phự hợp phõn tớch lượng vết nờn chỳng tụi đó chọn làm phương phỏp nghiờn cứu trong đồ ỏn này.