Б. АППАРАТУРА И ТЕХНИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

§ 3. Полярографы

Полярографические определения проводят на визуальных и автоматических полярографах.

Схема полярографической установки показана на рис. 46. При помощи внешнего источника тока 1 (например, батареи аккумуляторов на 4—6 в) напряжение подается на реохорд 3, с которого подвижным контактом 4 можно снимать нужное напряжение и подавать его на электроды 7 и 9. Сила тока в цепи контролируется чувствительным гальванометром 5. Так как при максимальной чувствительности гальванометра нельзя снимать полярограммы в растворах различных концентраций, параллельно гальванометру подключают градуированное сопротивление (шунт) 6.

Визуальные полярографы. В качестве примера рассмотрим полярограф Геоприборцветмет . Он смонтирован в деревянном ящике. Все ручки для управления прибором расположены на панели. Схема полярографа аналогична схеме, показанной на рис. 46.

Аккумуляторная батарея (обычно 4—6 в) присоединяется к клеммам полярографа. Напряжение, подаваемое на реохорд, регулируется с помощью реостата и измеряется вольтметром.

Электроды присоединяются к соответствующим клеммам полярографа. На электроды напряжение подается через реохорд, на шкале которого нанесены деления (обычно 100); напряжение на электродах постепенно увеличивают, вращая ручку реохорда. Каждое деление реохорда соответствует 0,01 всего напряжения на реохорде (например, 0,04 в при общем напряжении на реохорде, равном 4 в). Напряжение на электродах может быть также проконтролировано вольтметром (после переключения).

Для измерения силы тока, проходящего через электролизер во время полярографирования, применяют зеркальный гальванометр с чувствительностью на . Гальванометр установлен на кронштейне на высоте приблизительно от поверхности стола на котором расположен полярограф. Зеркальная шкала гальванометра укрепляется на уровне глаз работающего так, чтобы луч света, отраженный от зеркальца гальванометра, падал на середину шкалы Для понижения чувствительности гальванометра (при сравнительно больших концентрациях растворов анализируемых веществ) имеется шунт. Включение и установка его на определенную чувствительность проводится при помощи соответствующей ручки на панели прибора.

Для установки светового зайчика на требуемом делении шкалы гальванометра (чаще, на ) служит электрокорректор. Электрокорректор это устройство, с помощью которого в рамку гальванометра подается . д. с. того или иного направления, благодаря чему происходит передвижение светового зайчика вдоль шкалы. Питается электрокорректор от элемента с напряжением 1,5 в.

Для уничтожения «конденсаторных» или «остаточных» токов, образующихся на поверхности ртутной капли, в полярографе имеется «компенсатор» — устройство, при помощи которого на электролизер подается ток, обратный по направлению току, протекающему в электролизере.

Для изменения поляризации электродов (катодной на анодную или обратно) в полярографах обычно имеется соответствующий переключатель.

Иногда заранее необходимо установить определенную высоту волны. Для этой цели служит корректор высоты волны, позволяющий изменять (при помощи дополнительных реостатов) силу тока, протекающего через гальванометр.

Автоматические полярографы. Из автоматических полярографов очень распространен полярограф системы Гейровского.

Принцип действия его основан на том, что при непрерывном изменении напряжения на электродах световой зайчик гальванометра движется вдоль щели вращающегося барабана со светочувствительной бумагой и, таким образом, автоматически записывается кривая зависимости силы тока от напряжения.

Рис. 46. Схема полярографической установки: 1 — батарея аккумуляторов; 2 — вольтметр; 3 — реохорд; 4 — подвижной контакт; 5 — гальванометр — шунт; 7 — ртутный капельный электрод; 8 — электролизер; -ртутный анод.

Рис. 47. Схема измерения тока электролитической ячейки на электронном полярографе: — эталонное сопротивление; 2 — электролитическая ячейка; 3 — сопротивление; 4— измерительный реохорд; -задающий реохорд.

Подробное описание прибора можно найти в руководстве, прилагаемом к прибору.

В автоматическом полярографе также производится фотографическая запись полярограмм. Воспроизводимость определения в этом полярографе увеличена благодаря замене подвижного потенциометрического барабана неподвижным потенциометром с движком. Скорость изменения напряжения, подаваемого на электроды, изменяется в широких пределах.

В электронных самопишущих полярографах, например электронном полярографе , полярограммы автоматически записываются чернилами на диаграммной бумаге. Схема измерения тока электролитической ячейки на электронном полярографе приведена на рис. 47.

Для плавного подъема напряжения на ячейке электролизера служит задающий реохорд 5. Движок реохорда с постоянной скоростью перемещается электродвигателем. При достижении максимального значения напряжения (1 или 2 в) на задающем реохорде электродвигатель автоматически выключается. Одновременно с перемещением движка реохорда барабан лентопротяжного механизма протягивает диаграммную бумагу для записи полярограммы.

Сила тока, проходящего через ячейку электролизера, определяется по падению напряжения на постоянном эталонном сопротивлении 1, включенном последовательно с ячейкой.

Падение напряжения на эталонном сопротивлении измеряется компенсационным методом — по падению напряжения на сопротивлении 3, включенном так же, как и эталонное, последовательно с электролизером. Через это сопротивление пропускается ток, проходящий через измерительный реохорд 4, который соединен с электронным усилителем, в направлении, обратном направлению тока в электролизере. Если падение напряжения на сопротивлении 3 и эталонном сопротивлении 1 от тока электролизера равно падению напряжения на сопротивлении 3 от тока, идущего с измерительного реохорда 4, то напряжение на входе усилителя будет равно нулю. Если ток электролизера изменится, то на входе усилителя появится напряжение разбаланса. Оно затем сильно увеличится усилителем и вызовет вращение электродвигателя включенного на выходе усилителя, и перемещение движка реохорда 4 в сторону уменьшения разбаланса. Когда движок реохорда дойдет до положения, при котором напряжение разбаланса будет равно нулю, двигатель остановится. Таким образом, каждому значению тока в электролизере соответствует определенное положение движка реохорда 4. Движок реохорда 4 связан с записывающим устройством.

Для измерения силы тока в широком интервале с большой точностью в схему включен набор различных эталонных сопротивлений.

Полярограф дает возможность снимать также дифференциальные полярограммы, показывающие зависимость производной тока по напряжению от напряжения (рис. 48). Высота пиков пропорциональна концентрации вещества, расстояние их от начала координат характеризует природу вещества.

Съемка дифференциальных полярограмм рекомендуется в тех случаях, когда проводится анализ растворов, содержащих несколько веществ с близкими потенциалами восстановления.

Электронные полярографы дают возможность повысить точность и чувствительность полярографических определений. Эти полярографы не чувствительны к вибрации, поскольку в их схемы не включены гальванометры.