Доклад: Полярографическое определение цинка в присутствии меди

Методика инверсионного полярографического разделения Cu, Pb, Cd и Zn известна очень давно и по праву считается классической. Известным также является и то обстоятельство, что в этом определении Cu и Zn мешают друг другу. Для определения Cu проблема решается просто - меняется потенциал накопления с -1,45В на -0,95В. При новом потенциале накопление цинка не происходит, что и устраняет его негативное влияние на определение меди. История с цинком сложнее.

Создатели методики для полярографа АВС-1 решили эту проблему способом, который будет изложен ниже. Напомним сначала содержание этой методики. Предварительно минерализованную пробу растворяют в фоновом растворе. Фоновый раствор содержит KCl (0,1М), HCl (0,01М) и соль Hg(II). Полученный раствор подвергают анализу, помещая в электрохимическую ячейку, индикаторным электродом которой служит стеклографит, запрессованный во фторопласт. Во время стадии накопления из соли Hg(II) образуется на индикаторном электроде металлическая Hg, которая образует амальгаму с анализируемыми металлами, помогая формировать воспроизводимый аналитический сигнал.

По словам создателей методики, есть возможность определять цинк в присутствии меди методом добавок. Процедура анализа состоит в том, что после традиционной процедуры измерения высоты пика цинка, в пробу вводится добавка стандартного раствора цинка. После добавки высота пика измеряется еще раз. Затем, пользуясь утверждением о том, что приращение пика после введения добавки прямо пропорционально высоте пика в начальном анализируемом растворе, производятся расчеты.

Мне показалось настораживающим то обстоятельство, что в тексте методики совсем нет никакого упоминания о соотношении цинка и меди, при котором определение цинка становится невозможным. Это выглядит подозрительно, так как получается так, что в очень большом интервале концентраций мешающего вещества, каким является медь, градуировочный график по цинку является линейным и выходит строго из нуля, как того требует метод добавок. Для разрешения этих сомнений были предприняты необходимые исследования. Исследования были просты: на фоне известных концентраций меди были построены градуировочные графики по цинку. Результаты этих опытов представлены на рисунке.

Градуировка по Zn при следующем содержании Cu 1 - Cu = 0 мкг/л; 2 - Cu = 192 мкг/л; 3 - Cu = 370 мкг/л.

Рассматривая графики градуировок, напрашивается один главный вывод о том, что присутствие меди в анализируемой пробе искажает линейный вид градуировочных графиков! Если подходить к этому выводу очень принципиально, то итог может быть только один: применение метода добавок в условиях нелинейной градуировки невозможно. Однако, если быть менее принципиальным, но более практичным, то можно использовать метод добавок, обставив процедуру анализа некоторыми необходимыми условиями и ограничениями.

Несложные расчеты показывают, что для графика 2 ошибка при использовании метода добавок может составлять 35-60% в интервале концентраций цинка 200-600 мкг/л. Эти расчеты верны только в том случае, если введенные добавки вызывают приращение пика в 1,5-2,5 раза. (Чем меньше приращение пика, тем меньше ошибка.) Для графика 3 и без расчетов видно, что ошибка расчетов будет совершенно неприемлема для большинства химиков.

Эти выводы, безусловно, нельзя считать очень утешительными, но некоторый оптимизм в этом присутствует, поскольку снижение содержания меди непременно приведет к снижению ошибки анализа.

За неимением ничего лучшего будем считать содержание меди в 200 мкг/л критическим для определения цинка. При содержании меди в больших количествах, определять цинк, очевидно, нецелесообразно! Если же такая задача существует, то следует либо разбавлять анализируемую пробу, либо удалять медь из пробы.