AZOTANOWA ELEKTRODA JONOSELEKTYWNA

Transkrypt

1 Instrukcja obsługi oraz Przewodnik po doświadczeniach modelu PASCO scientific CI A 9/97 AZOTANOWA ELEKTRODA JONOSELEKTYWNA 1997 PASCO scientific $ Foothills Blvd. P.O. Box Roseville, CA USA Phone (916) FAX (916) web: better ways to teach science

2 Azotanowa Elektroda Jonoselektywna A Podczas pracy z chemikaliami zawsze chroń oczy i ręce.

3 Spis treści Wprowadzenie... 1 Teoria... 1 Wyposażenie... 3 Załączone... 3 Wymagane dodatkowe... 3 Wymagane roztwory... 3 Przygotowanie ogólne... 4 Przygotowanie elektrody... 4 Sprawdzanie krzywej elektrody za pomocą ScienceWorkshop... 4 Pomiary... 5 Wskazówki... 5 Wymagania dot. próbek... 5 Jednostki... 5 Procedura pomiaru... 6 Pomiar bezpośredni... 6 Pomiar niskiego poziomu azotanów... 7 Charakterystyka elektrody... 9 Powtarzalność... 9 Zakłócenia... 9 Wpływ temperatury Czas reakcji Ograniczenia wykrywania Wpływ ph Żywotność elektrody Konserwacja Przechowywanie elektrody Specyfikacja Rozwiązywanie problemów Części szklane/plastikowe Elektroda Standardy i reagenty Próbki Technika Wskazówki dot. problemów Wsparcie techniczne... 17

4 Prawa autorskie, gwarancja, zwrot urządzenia Prosimy kopiować poniższą instrukcję z zachowaniem praw autorskich. Prawa autorskie Niniejsza instrukcja PASCO scientific A objęta jest zastrzeżonymi prawami autorskimi. Instytucje nonprofit oraz edukacyjne mają prawo do kopiowania dowolnych fragmentów tej instrukcji wyłącznie do celów laboratoryjnych Sprzedaż kopii zabroniona. Kopiowanie instrukcji do innych celów bez zgody PASCO scientific zabronione. Ograniczona gwarancja PASCO scientific gwarantuje, że produkt będzie wolny od uszkodzeń materiałowych oraz wad wykonania w okresie jednego roku od dnia doręczenia do klienta. PASCO zobowiązuje się naprawić lub wymienić, zgodnie z własną ekspertyzą, wszelkie części produktu uznane za wadliwe. Gwarancja nie obejmuje uszkodzeń spowodowanych mechanicznie lub w wyniku niewłaściwego użytkowania. Ustalenie pochodzenia wady (błędy wykonania czy też niewłaściwe użycie) zostanie przeprowadzone wyłącznie przez PASCO scientific. Odpowiedzialność za zwrot produktu do naprawy gwarancyjnej spoczywa na kliencie. W celu uniknięcia dalszych uszkodzeń, urządzenie musi być odpowiednio zapakowane. (Gwarancja nie obejmuje uszkodzeń wynikających z niewłaściwego zapakowania.) Koszty wysyłki do naprawy gwarancyjnej zostaną zwrócone przez PASCO scientific po zakończeniu naprawy. Autorzy Autor: Peter Boyle Edycja: Steve Miller Zwrot urządzenia W razie konieczności zwrotu urządzenia do PASCO scientific, należy poinformować PASCO scientific listownie lub telefonicznie PRZED zwrotem produktu. Zostanie wydana autoryzacja zwrotu oraz szczegółowe instrukcje wysyłki. UWAGA: PASCO ODMAWIA PRZYJĘCIA NIEAUTORYZOWANYCH ZWROTÓW. Produkt przeznaczony do zwrotu musi być odpowiednio zapakowany. Przewoźnicy nie ponoszą odpowiedzialności za uszkodzenia wynikające z nieodpowiedniego opakowania. Aby mieć pewność, że produkt nie uszkodzi się w transporcie, stosuj się do poniższych zasad: ➀ Kartonowe opakowanie musi być w stanie utrzymać przesyłany produkt. ➁ Upewnij się, że między ściankami opakowania a produktem jest co najmniej 5 cm materiału zabezpieczającego. ➂ Upewnij się, że materiał zabezpieczający nie przesunie się wewnątrz opakowania, ani nie zgniecie się, przez co produkt będzie dotykać ścianek opakowania. Adress: PASCO scientific Foothills Blvd. P.O. Box Roseville, CA Tel.: (916) FAX: (916) techsupp@pasco.com www:

5

6 Wprowadzenie Azotanowa Elektroda Jonoselektywna PASCO scientific służy do szybkiego, prostego, dokładnego i taniego pomiaru poziomu azotanów w roztworach wodnych. Teoria Azotanowa Elektroda Jonoselektywna składa się z obudowy zawierającej roztwór wchodzący w kontakt z żelowaną organofilową membraną zawierającą wymiennik jonów azotanowych. Kiedy membrana wchodzi w kontakt z roztworem zawierającym wolne jony azotanowe, wytwarza się na niej potencjał. Wytworzony potencjał porównywany jest ze stałym potencjałem porównawczym za pomocą wzmacniacza EJ oraz interfejsu ScienceWorkshop. Poziom jonów azotanowych, odpowiadający zmierzonemu potencjałowi, opisuje równanie Nernsta: gdzie: E = E 0 S log X E = zmierzony potencjał elektrody E 0 = potencjał porównawczy (stały) S = nachylenie el. ( 55 mv ) dekada X = poziom jonów azotanowych w roztw. Aktywność, X, oznacza stężenie jonów azotanowych w roztworze. Całkowite stężenie jonów azotanowych, C t to suma wolnych jonów azotanowych, C f, oraz złożonych lub związanych jonów nadchloranowych, C b. Elektroda reaguje tylko na wolne jony, których stężenie to C f = C t = C b Ponieważ jony azotanowe tworzą nieliczne stałe związki, stężenie wolnych jonów można uznać za stężenie całkowite. Aktywność odnosi się do stężenia wolnych jonów, C, według współczynnika aktywności,, zgodnie z: X = C f Współczynniki aktywności różnią się w zależności od siły jonów, I, określanej jako: I = 1 C xz x 2 1

7 gdzie: C X = stężenie jonów X Z X = ładunek jonów X = suma wszystkich typów jonów w roztworze W przypadku wysokiej i stałej siły jonowej względem wykrytego stężenia jonów, współczynnik aktywności,, jest stały, a aktywność, X, jest wprost proporcjonalna do stężenia. Aby dopasować siłę jonową tła do wysokiej stałej, do próbek i standardów dodaje się wzmacniacz siły jonowej (ISA). ISA zalecanym dla azotanów jest (NH 4) 2SO 4. Inne roztwory również mogą być stosowane, o ile ich jony nie zakłócają reakcji elektrody na jony azotanowe. Pomiar roztworów silnie kwasowych (ph = 0-2) i silnie zasadowych (ph = 12-14) jest szczególnie problemowy. Wysoka ruchliwość jonów wodorowych i wodorotlenowych uniemożliwia ukrycie ich wpływu na potencjał złącza przez stężenie soli o takich samych liczbach przenoszenia kationów i anionów. Do przeprowadzenia pomiaru należy skalibrować elektrodę w tym samym zakresie ph, co próbka, lub wykorzystać znane metody przyrostowe. 2

8 Wyposażenie Azotanowa elektroda jonoselektywna Roztwór do elektrody Pipeta Wymagane dodatkowo: Wymagane wyposażenie Wzmacniacz EJ PASCO CI-6738 do wzmacniacza EJ pipeta Rysunek 1. Skład zestawu Azotanowa elektroda jonoselektywna roztwór ScienceWorkshop lub nowszy Interfejs PASCO ScienceWorkshop Półlogarytmiczny 4-cyklowy papier do przedstawienia krzywych kalibracji. Mieszadło magnetyczne Plastikowe (nie szklane) przyrządy laboratoryjne do wszelkich pomiarów niskopoziomowych Wymagane roztwory Wymienione w tej części roztwory można przygotować zgodnie z instrukcją, lub zamówić w sklepie PASCO. Dostępne roztwory i ich ceny znaleźć można w Liście cen roztworów EJ. Woda destylowana lub dejonizowana do przygotowywania standardów Wzmacniacz siły jonowej (ISA, 2 M (NH 4 ) 2 SO 4 Aby przygotować ten roztwór wlej do 1000 ml zlewki 500 ml wody destylowanej i dodaj 264 gramów siarczanu amonu (NH 4) 2SO 4. Delikatnie zamieszaj zlewką, aby rozpuścić siarczan. Napełnij zlewkę wodą destylowaną, zatkaj i potrząśnij, by wymieszać składniki. ISA dodaje się w proporcji 2 ml ISA na każde 100 ml standardu lub próbki. Wzmocni to siłę do ok. 0,12 M. Roztwór porównawczy, 0,l M (NH 4 ) 2 SO 4 /0.0l M KCl Standard azotanowy, 0.1 M NaNO 3 Aby przygotować ten roztwór dodaj 8,50 grama azotanu sodu do litrowej zlewki wypełnionej w połowie wodą destylowaną. Delikatnie zamieszaj, by rozpuścić azotan. Napełnij zlewkę wodą destylowaną, zatkaj i potrząśnij, by wymieszać składniki Standard azotanowy, 1000 ppm NO 3 Aby przygotować ten roztwór dodaj 1,37 grama azotanu sodu do litrowej zlewki wypełnionej w połowie wodą destylowaną. Delikatnie zamieszaj, by rozpuścić azotan. Napełnij zlewkę wodą destylowaną, zatkaj i potrząśnij, by wymieszać składniki. Standard azotanowy, 100 ppm NO 3 Aby przygotować ten roztwór dodaj 0,61 grama azotanu sodu do litrowej zlewki wypełnionej w połowie wodą destylowaną. Delikatnie zamieszaj, by rozpuścić azotan. Napełnij zlewkę wodą destylowaną, zatkaj i potrząśnij, by wymieszać składniki. 3

9 Przygotowanie ogólne Przygotowanie elektrody 1. Zdejmij gumową zatyczkę osłaniającą końcówkę elektrody. Zsuń gumowy pierścień z wlewu elektrody i wlej załączony roztwór tak, aby jego poziom sięgał tuż pod otwór. Nasuń pierścień na wlew (Rysunek 2a). Delikatnie potrząśnij elektrodą tak, jak termometrem, aby usunąć z membrany bąbelki powietrza. Przed pierwszym użyciem, lub po długim przechowywaniu, namocz membranę w standardzie przez 30 minut. Elektroda jest już gotowa do pracy. 2. Podłącz elektrodę do wzmacniacza EJ i podłącz złączkę DIN do analogowego portu A lub B interfejsu komputerowego PASCO (Rysunki 2b oraz 2c). a b wlew zatyczka gumowy pierścień Podłącz złączkę DIN do portu analogowego A lub B. Sprawdzanie krzywej elektrody za pomocą Science Workshop (sprawdzaj codziennie) 1. Do zlewki 150 ml wlej 100 ml wody destylowanej i 2 ml ISA. Ustaw zlewkę na mieszadle magnetycznym i mieszaj w stałym tempie. Uruchom program ScienceWorkshop, wybierz czujnik Azotanowa Elektroda Jonoselektywna, otwórz wyświetlacz cyfrowy, zmień liczbę cyfr po przecinku z 1 na 3 i obserwuj dane. Włóż końcówkę elektrody do roztworu. 2. Korzystając z pipety dodaj do zlewki 1 ml standardu azotanowego 0,l M lub 1000 ppm. Po ustabilizowaniu się odczytu zapisz napięcie wskazywane przez wyświetlacz. c Obróć o 1/4 obrotu by zablokować Rysunek 2 złączka elektrody Wzmacniacz EJ Ustawienie sprzętu. a: napełnianie elektrody roztworem; b oraz c: podłączanie elektrody do wzmacniacza EJ oraz interfejsu 3. Korzystając z pipety dodaj do zlewki 10 ml tego samego standardu. Po ustabilizowaniu się odczytu zapisz napięcie wskazywane przez wyświetlacz. 4. Oblicz różnicę między dwoma odczytami. Różnica 55 ±2 mv oznacza poprawne działanie elektrody, zakładając że temperatura roztworu wynosiła C. Jeśli odczyt nie mieści się w podanym zakresie, przejdź do części Rozwiązywanie problemów. Uwaga: Krzywa definiowana jest jako zmiana potencjału zachodząca podczas zmiany stężenia o 10 jednostek. 4

10 Pomiary Wskazówki Wszystkie próbki i standardy powinny mieć tę samą temperaturę. Różnica 1 C powoduje 2% błąd pomiaru. Membrana wchłania wodę i może wyglądać mętnie. Nie ma to wpływu na działanie. Dokładny pomiar wymaga stałego, ale nie gwałtownego, mieszania. Mieszadło magnetyczne może wytworzyć dość ciepła, by zmienić temperaturę roztworu. Aby temu zapobiec, połóż kawałek izolatora, np. styropian, między mieszadłem i zlewką. Między pomiarami zawsze opłukuj elektrodę wodą destylowaną i osuszaj ją dotknięciami miękkiej ściereczki (nie przecieraj). Aby zapobiec przenoszeniu zanieczyszczeń zawsze używaj czystej, suchej ściereczki. Do pracy z próbkami o wysokiej sile jonowej przygotuj standardy o podobnym składzie. Zawsze sprawdzaj, czy po zanurzeniu elektrody w standardzie bądź próbce na membranie nie zebrały się bąbelki powietrza. Niski czas reakcji może być spowodowany zakłóceniami. Aby przywrócić elektrodę do pełnej sprawności, namocz ją w wodzie destylowanej przez 5 minut, by oczyścić membranę, a następnie opłucz ją i namocz przez 5 minut w roztworze standardowym. Wymagania dot. próbek Wszelkie próbki musza być roztworami wodnymi wolnymi od materii organicznej, która może rozpuścić membranę lub zużyć wymiennik jonowy. Temperatura roztworów standardowych i próbek powinna być taka sama oraz nie wyższa niż 40 C. Różnica l C powoduje 2% błąd pomiaru. Należy usunąć wszelkie zakłócenia. Zob. część Zakłócenia. Elektroda pracuje w zakresie ph 2,5-11. Próbki o ph spoza zakresu należy zneutralizować kwasem lub zasadą. Jednostki Stężenie azotanów mierzone jest w cząstkach na milion (ppm) azotanu sodu, azotanu, molach na litr, lub innych jednostkach stężenia. Jednostki stężenia przedstawiono w Tabeli 1. TABELA 1. Przeliczanie jednostek stężenia ppm NO 3 moli/litr 850,00 620,00 1,0 X ,0 62,0 1,0 X ,5 6,2 1,0 X

11 Procedura pomiaru Pomiar bezpośredni Pomiar bezpośredni to prosta procedura zbadania dużej liczby próbek. Na każdą próbkę potrzeba tylko jednego pomiaru. Siła jonowa wszystkich próbek i standardów powinna być wyrównana przy pomocy ISA dla wszystkich roztworów azotanowych. Próbki i roztwory standardowe powinny mieć tę samą temperaturę. Pomiar bezpośredni Uwaga: Krzywa kalibracyjna jest rysowana na papierze półlogarytmicznym. Pomiar potencjału elektrody (oś liniowa) jest porównywany do stężenia standardowego (oś logarytmiczna). Do ustalenia krzywej kalibracyjnej w jej części liniowej potrzebne są tylko dwa standardy. Należy wybrać roztwory kalibracyjne bliskie spodziewanej wartości niewiadomej. W części nieliniowej należy zmierzyć dodatkowe punkty. Przedstawione procedury pomiaru bezpośredniego dotyczą części liniowej krzywej. Część nieliniowa wymaga zastosowania procedur niskopoziomowych. 1. Za pomocą metody rozcieńczeń seryjnych przygotuj trzy roztwory standardowe od 0,l M lub 1000 ppm. Otrzymane stężenia powinny wynosić l0-2, 10-3 oraz 10-4 M lub 1000, 100 oraz 10 ppm standardu azotanowego. Dodaj 2 ml ISA na każde 100 ml roztworu. Jeśli siła jonowa próbek przekracza 0,1 M, przygotuj standardy o zbliżonym składzie. 2. Wlej najbardziej rozcieńczony roztwór (l0-4 M lub 10 ppm) do 150 ml zlewki umieszczonej na mieszadle magnetycznym i rozpocznij mieszanie w stałym tempie. Po upewnieniu się, że ScienceWorkshop jest włączony, zanurz końcówkę elektrody w roztworze. Po ustabilizowaniu się odczytu zapisz wynik napięcia pokazywany przez wyświetlacz cyfrowy. 3. Wlej średni roztwór (l0-3 N lub 100 ppm) do 150 ml zlewki umieszczonej na mieszadle magnetycznym i rozpocznij mieszanie. Opłucz elektrodę wodą destylowaną, osusz ją i zanurz końcówkę w roztworze. Po ustabilizowaniu się odczytu zapisz wynik napięcia pokazywany przez wyświetlacz cyfrowy. 4. Wlej najmocniejszy roztwór (l0-2 M lub 1000 ppm do 150 ml zlewki umieszczonej na mieszadle magnetycznym i rozpocznij mieszanie. Opłucz elektrodę wodą destylowaną, osusz ją i zanurz końcówkę w roztworze. Po ustabilizowaniu się odczytu zapisz wynik napięcia pokazywany przez wyświetlacz cyfrowy. 5. Nanieś odczyt napięcia z wyświetlacza na papier półlogarytmiczny (na oś liniową), a następnie nanieś na niego stężenie (na oś logarytmiczną). Dokonaj ekstrapolacji krzywej kalibracyjnej do ok. 1,0X10-5 M (1,0 ppm NO 3-1 ). Typowa krzywa kalibracyjna została przedstawiona na Rysunku 3. 6

12 potencjał elektrody (mv) ~ 56mV 10 krotna zmiana +230 (ppm N) 0, (ppm NO 3 ) 0, Rysunek 3 Typowa krzywa kalibracyjna elektrody stężenie NO3-1 (M) Uwaga: Krzywa kalibracyjna jest rysowana na papierze półlogarytmicznym. Pomiar potencjału elektrody (oś liniowa) jest porównywany do stężenia standardowego (oś logarytmiczna). Do ustalenia krzywej kalibracyjnej w jej części liniowej potrzebne są tylko trzy standardy. Należy wybrać roztwory kalibracyjne bliskie spodziewanej wartości niewiadomej. W części nieliniowej należy zmierzyć dodatkowe punkty. Przedstawione procedury pomiaru bezpośredniego dotyczą części liniowej krzywej. Część nieliniowa wymaga zastosowania procedur niskopoziomowych. 6. Do suchej, czystej zlewki 150 ml wlej 100 ml próbki i 2 ml ISA. Postaw zlewkę na mieszadle magnetycznym i rozpocznij mieszanie. Opłucz elektrodę wodą destylowaną, osusz ją i zanurz końcówkę w roztworze. Po ustabilizowaniu się odczytu zapisz wynik napięcia pokazywany przez wyświetlacz cyfrowy. Na podstawie krzywej kalibracyjnej znajdź stężenie próbki. 7. Kalibrację należy sprawdzać co dwie godziny. Przy założeniu, ze temperatura otoczenia nie zmieniła się, umieść końcówkę elektrody w średnim roztworze standardowym. Po ustabilizowaniu się odczytu porównaj go do wyniku pomiaru z kroku 3. Zmiana większa niż 0,5mV, lub zmiana temperatury otoczenia, oznacza konieczność powtórzenia kroków 2-6. Krzywa kalibracyjna powinna być przygotowywana codziennie. Pomiar niskiego poziomu azotanów Stosowanie poniższej procedury zaleca się w przypadku roztworów o sile jonowej poniżej 1,0Xl0-4 M. Jeśli roztwór cechuje się wysoką siłą jonową, ale niską zawartością azotanów, zastosuj tą samą procedurę, ale przygotuj roztwór kalibracyjny podobny do próbki. 1. Rozcieńcz 20 ml standardowego ISA do 100 ml za pomocą wody destylowanej. Ten niskopoziomowy wzmacniacz [0,4M(NH 4) 2SO 4] dodaje się w proporcji 1 ml ISA na każde 100 ml próbki. Siła jonowa tła powinna wynosić 4,0X l0-3 M. 7

13 2. Rozcieńcz 1 ml standardu 0,l M do 100 ml, aby przygotować roztwór l,0xl0-3 M NO 3-1 do przeprowadzania pomiaru w molach na litr. Skorzystaj ze standardu 1000 ppm do przygotowania standardu 100 ppm NO 3-1 przez rozpuszczenie standardu 1000 ppm w 100 ml. Standardy powinny być przygotowywane codziennie. 3. Dodaj 1 ml niskopoziomowego ISA do 100 ml zlewki i dopełnij ją wodą destylowaną. Wlej roztwór do zlewki 150 ml i umieść ją na mieszadle. Rozpocznij mieszanie w stałym tempie. 4. Włóż końcówkę elektrody do roztworu. Sprawdź, czy ScienceWorkshop działa. 5. Dodaj wielokrotność standardu l,0x10-3 M lub 100 ppm zgodnie z poniższą Tabelą Po ustabilizowaniu się odczytu zapisz wartość napięcia wyświetlaną po każdym dodaniu. TABELA 2: Kalibracja niskopoziomowego pomiaru azotanów, krok po kroku Dodano Stężenie -1-1 Krok Pipeta Objętość (ml) M NO 3 ppm NO 3 1 A 0,1 1,0 X ,1 2 A 0,1 2,0 X ,2 3 A 0,2 4,0 X ,4 4 A 0,2 6,0 X ,6 5 A 0,4 9,9 X ,0 6 B 2,0 2,9 X ,9 7 B 2,0 4,8 X ,8 Pipeta A = pipeta z podziałką 1 ml Pipeta B = pipeta z podziałką 2 ml Roztwory: dodanie standardu l,0x10-3 M lub 100 ppm do 100 ml ISA, jak w kroku Nanieś na papier półlogarytmiczny odczyt napięcia z wyświetlacza cyfrowego (na osi liniowej) oraz stężenie (na osi logarytmicznej), jak na Rysunku Opłucz i osusz elektrodę. 9. Przelej 100 ml próbki do zlewki 150 ml, dodaj 1 ml niskopoziomowego ISA. Umieść zlewkę na mieszadle magnetycznym i rozpocznij mieszanie. Zanurz końcówkę elektrody w roztworze. Po ustabilizowaniu się odczytu, zapisz wartość napięcia wskazywaną przez wyświetlacz cyfrowy i na podstawie krzywej kalibracyjnej znajdź stężenie. 10. Krzywą kalibracyjną przygotowuj codziennie. Sprawdzaj ją co dwie godziny, powtarzając kroki

14 Charakterystyka elektrody Powtarzalność Pomiary elektrody są powtarzalne w zakresie ±2%, o ile elektroda kalibrowana jest co godzinę. Czynniki takie jak zmiany temperatury czy szumy obniżają powtarzalność wyników. W zakresie pracy elektrody powtarzalność nie jest zależna od stężenia. Zakłócenia Niektóre aniony zakłócają pracę elektrody i w odpowiedniej ilości mogą powodować jej awarie, odchylenia lub błędy pomiaru. Poziom anionów powodujących 10% błędy przy trzech poziomach azotanów podano w poniższej Tabeli 3. TABELA 3: Stężenie możliwych zakłóceń powodujących 10% błędy przy różnych poziomach azotanów; siła jonowa tła 0,12 M (NH 4) 2SO 4 Zakłócenia moli/litr 10-2 M 10-3 M 10-4 M Cl -1 3,0X10-1 3,0X10-2 3,0X10-3 NO -1 7,0X10-3 7,0X10-4 7,0X Br -1 7,0X10-3 7,0X10-4 7,0X10-5 CN -1 1,0X10-3 1,0X10-4 1,0X10-5 ClO -1 5,0X10-4 5,0X10-5 5,0X T -1 5,0X10-5 5,0X10-6 5,0X10-7 ClO -1 1,0X10-6 1,0X10-7 1,0X Zakłócenia moli/litr 100 ppm N 10 ppm N 1 ppm N Cl -1 7,6OO 76O 76.O NO O 23.O 2.3O Br -1 4OO 4O.O 4.OO CN -1 2O.O 2.OO O.2O ClO -1 3O.O 3.OO O.3O T -1 4.OO O.4O O.O4 ClO -1 O.O7 O.OO7 O.OOO7 Zakłócenia takie jak chlorki, bromki, jodki i cyjanki można usunąć przez wytrącenie ich za pomocą 0,5 grama siarczku srebra dodanego do 100 ml próbki. Zakłócenia azotanowe można usunąć przez dodanie 0,3 grama kwasu sulfaminowego do 100 ml próbki. Zakłócenia węglowe i dwuwęglowe (z natury słabe) można usunąć podnosząc kwasowość próbki do ph 4,5 za pomocą kwasu siarkowego. Aniony organiczne (karboksylowe), zaniżające czas reakcji elektrody, można usunąć dodając 10 gramów siarczanu glinu do100 ml próbki. 9

15 Powyższe procedury usuwania zakłóceń wymagają podobnych standardów, co próbki. Jeżeli elektroda wystawiona jest na działanie dużych ilości zakłócających jonów, których nie można usunąć, jej odczyt może ulec odchyleniu, a czas reakcji wydłużyć się. Pełną wydajność elektrody przywrócisz namaczając ją przez 30 minut w wodzie destylowanej, a następnie przez taki sam czas w standardowym roztworze azotanowym. Wpływ temperatury Próbki i standardy powinny mieć taką samą temperaturę, ponieważ ma ona wpływ na potencjał elektrody. Różnica l C powoduje 2% błąd na poziomie l0-3 M. Ponieważ elektroda zależna jest od iloczynu rozpuszczalności, potencjał absolutny elektrody porównawczej zmienia się wraz z temperaturą. Krzywa elektrody azotanowej, zgodnie z współczynnikiem S w równaniu Nernsta, również zmienia się wraz z temperaturą. W Tabeli 4 podano wartości współczynnika S w równaniu Nernsta dla jonów azotanowych. Zakres temperatury pracy elektrody azotanowej wynosi 0 C - 40 C, zakładając równowagę termiczną. Jeżeli temperatura różni się znacznie od temperatury pokojowej, zaleca się wyrównywanie jej przez nawet godzinę. TABELA 4: Temperatura a teoretyczne wartości krzywej elektrody Temperatura ( ºC) S Czas reakcji 0 54, , , , , , ,11 Wykres potencjału elektrody, naniesiony na papier półlogarytmiczny, wygląda jak linia prosta o nachyleniu ok. 55 mv/dekadę. (Zob. Rysunek 3.) Czas potrzebny do osiągnięcia 99% stabilności odczytu potencjału, czyli czas reakcji elektrody, waha się od minuty (lub krócej) w bardziej skoncentrowanych roztworach, do kilku minut w przypadku roztworów na pograniczu limitu wykrywania. (Zob. Rysunek 4.) 10

16 M do 10-2 M NaNO 3 potencjał elektrody (mv) M do 10-4 M NaNO M do 10-5 M NaNO M do 10-6 M NaNO czas (minuty) Rysunek 4 Typowy czas reakcji elektrody na zmiany krokowe NaNO3 Limit wykrywania Górny limit wykrywania w czystych roztworach azotanu sodu wynosi 1 M. Przy obecności innych jonów, górny limit wynosi ponad l0-1 M azotanów, jednak wpływają na niego dwa czynniki. Zarówno możliwość tworzenia się potencjału płynnego złącza na elektrodzie porównawczej, jak i ekstrakcja soli wpływają na górny limit. Niektóre sole przy dużym stężeniu mogą wlać się do membrany, powodując odchylenia od teoretycznego czasu reakcji. Rozcieńcz próbki między 1 M i l0-1 M lub skalibruj elektrodę według 4 lub 5 punktów pośrednich. Na dolny limit wpływa nieznaczna rozpuszczalność wymiennika jonowego zastosowanego w elektrodzie. Zob. porównanie teoretycznych czasów reakcji do faktycznych czasów przy niskich poziomach azotanów. Do pomiaru azotanów poniżej l0-5 M NO 3-1 (0,6 ppm NO 3-1 ) należy zastosować procedury niskopoziomowe. Wpływ ph Elektroda pracuje w zakresie ph 2,5 do ph 11. Żywotność elektrody Żywotność elektrody azotanowej przy typowym użytkowaniu laboratoryjnym wynosi sześć miesięcy. Dłuższe pomiary mogą skrócić ten okres do kilku miesięcy. Wraz z upływem czasu, czas reakcji będzie coraz dłuższy, a krzywa kalibracyjna opadnie na tyle, że kalibracja będzie utrudniona. Należy wtedy wymienić elektrodę. 11

17 Konserwacja Przechowywanie elektrody Elektroda azotanowa może być przechowywana przez krótki czas w roztworze azotanowym l0-2 M. Jeśli nie będziesz korzystać z elektrody przez dłuższy czas (ponad dwa tygodnie), opłucz i wysusz membranę i załóż zatyczkę na końcówkę elektrody. Wylej roztwór z części porównawczej elektrody (jej zewnętrznej komory), i zakryj wlew gumowym pierścieniem. Specyfikacja Zakres stężenia: 1 M do 7X10-6 M (6,2X10 4 do 0,5 ppm NO -1 3 ) Zakres ph: 2,5 do 11 Zakres temperatury: 0 C 40 C Oporność: Powtarzalność: ±2% Próbki: Przechowywanie: Rozmiar: Rozwiązywanie problemów 100M omów tylko roztwory wodne, żadnych organicznych rozczynników w rozcieńczonym roztworze azotanowym długość 110 mm średnica 12 mm długość kabla = 1 m Zadaniem tej części instrukcji jest rozpoznanie problemu przez sprawdzanie kolejno każdej części urządzenia i doświadczeń: miernika, części plastikowych, elektrody, standardów i reagentów, próbki i techniki. Części szklane/plastikowe Czyste naczynia laboratoryjne są podstawą dobrego pomiaru. Upewnij się, że wszystkie szklane/plastikowe części są dobrze umyte delikatnym detergentem i dokładnie opłukane wodą destylowaną lub dejonizowaną. Elektroda Elektrodę można sprawdzić zgodnie z procedurą opisaną w części Sprawdzanie krzywej elektrody. 1. Upewnij się, że podczas przeprowadzania procedury opisanej w części Sprawdzanie krzywej elektrody używasz wody destylowanej lub dejonizowanej. 2. Jeśli elektroda nie reaguje jak powinna, zajrzyj do części Pomiary: Wskazówki. Powtórz sprawdzanie krzywej. 3. Jeśli problem dalej istnieje, sprawdź działanie innej Azotanowej Elektrody Jonoselektywnej (jeśli jest dostępna), co do której masz pewność, że działa poprawnie. Jeżeli i to nie rozwiązuje problemu, powtórz ten krok z działającą elektrodą porównawczą. 12

18 4. Jeśli problem nadal istnieje, sprawdź czy standardy i rozczynniki są w dobrym stanie, czy nie ma w nich zakłóceń oraz czy stosujesz odpowiednią technikę. (Zob. części Standardy i reagenty, Próbka, oraz Technika poniżej.) 5. Jeżeli nie dysponujesz drugą elektrodą, lub jeśli testowana elektroda jest podejrzana, przeczytaj jeszcze raz instrukcję i upewnij się, że: - Elektroda jest umyta i opłukana. - Elektroda została poprawnie przygotowana. - Korzystasz z odpowiedniego roztworu. - Dopasuj ph i siłę jonową roztworu przy pomocy odpowiedniego ISA. - Przeprowadzasz pomiar w odpowiedni sposób. - Przeczytaj Wskazówki dot. problemów. Standardy i reagenty W razie wystąpienia problemu z procedurą, która wcześniej działała poprawnie, sprawdź roztwory standardowe i reagenty. Jeżeli masz wątpliwości co do któregokolwiek roztworu, przygotuj go od nowa. Błędy mogą wynikać z zanieczyszczenia ISA, niewłaściwego rozcieńczenia, słabej jakości wody destylowanej/dejonizowanej, lub po prostu z błędu w obliczeniu. Próbka Jeśli elektroda działa poprawnie w standardzie, ale nie w próbce, sprawdź próbkę pod kątem możliwych zakłóceń i substancji, które mogą wpłynąć na, lub uszkodzić, elektrodę. Staraj się ustalić skład próbek przed badaniami, aby wyeliminować problem zanim się pojawi. (Zob. Wskazówki dot. pomiaru, Wymagania dot. próbek oraz Zakłócenia.) Technika Upewnij się, że próbka nie wykracza poza limity wykrywania. Upewnij się, że metoda analizy jest w pełni zrozumiana i odpowiednia dla próbki. Sprawdź instrukcję jeszcze raz. Przeczytaj ponownie części Przygotowania ogólne oraz Charakterystyka elektrody. Jeśli problem nie został wyeliminowany, skontaktuj się z działem wsparcia technicznego PASCO scientific. 13

19 Wskazówki dot. problemów Objaw Możliwa przyczyna Dalsze kroki Odczyt poza zakresem wadliwa elektroda elektroda nie podpięta właściwie pusta elektroda porównawcza powietrze na membranie elektroda poza roztworem sprawdź działanie elektrody odłącz elektrody i podłącz ponownie napełnij elektrodę porównawczą usuń je ponownie zanurzając elektrodę włóż elektrodę do roztworu Szumy lub niestabilny zakłócenia w elektrodzie namocz elektrodę w standardzie azotanowym odczyt (ciągłe lub nagłe zmiany wadliwa elektroda wymień elektrodę odczytu) brak ISA zastosuj zalecany ISA nieuziemione mieszadło powietrze na membranie niski poziom roztworu w elektr. uziem mieszadło usuń je ponownie zanurzając elektrodę dolej roztworu do poziomu wlewu Odchylenie (odczyt powoli różna temperatura standardów przed pomiarem daj roztworom osiągnąć zmieniający się w jedną i próbek temperature temp. pokojową stronę) zakłócenia w elektrodzie namocz elektrodę w standardzie azot. niewłaść. roztwór porównawczy użyj zalecanego roztworu 14

20 Objaw Możliwa przyczyna Dalsze kroki Niska krzywa lub brak krzywej zanieczyszczone lub przygotuj nowe standardy nieodpowiednie standardy brak ISA standard użyty jako ISA zakłócenia w elektrodzie wadliwa elektroda powietrze na membranie zastosuj zalecany ISA użyj ISA namocz elektrodę w standardzie azot. sprawdź działanie elektrody usuń je ponownie zanurzając elektrodę Niewłaściwa odpowiedź (przy poprawnej krzywej kalibracyjnej) nieprawidłowa skala papieru półlog. plot nanieś voltage potencjał potential napięcia on the na linear oś liniową. axis. On Upewnij the log się, axis, ze na be osi sure log. concentration wartości numbers stężenia within w każdej each dekadzie decade rosną are increasing wraz ze with stężeniem increasing concentration. niewłaściwy znak niewłaściwy standard niewłaściwa jednostka zanieczyszczenie próbki upewnij się, że poprawnie odczytujesz znak przy miliwoltach przygotuj nowy standard zastosuj odpowiedni przelicznik: 10-3 M = 62,0 ppm NO M = 85,0 ppm NaNO 3 dokładnie opłucz elektrodę między pomiarami 15

21 16

22 Wsparcie techniczne Opinie Jeśli masz jakieś uwagi dotyczące instrukcji lub produktu, zgłoś się do nas. Jeśli masz propozycje nowych doświadczeń lub instrukcja sprawia problemy, powiedz nam o tym. PASCO docenia każdą opinię swoich klientów. Pomoże nam ona w ocenie i poprawie produktów. Kontakt z PASCO Dział Wsparcia Technicznego: (darmowy na terenie USA) lub (916) fax: (916) internet: techsupp@pasco.com Kontakt z Działem Wsparcia Przed kontaktem z Działem Wsparcia Technicznego PASCO przygotuj kilka pomocnych nam informacji: Jeśli problem dotyczy urządzenia PASCO, zapisz: - Nazwę i numer modelu (zwykle na etykiecie); - Przybliżony wiek urządzenia; - Szczegółowy opis problemu/ kolejność zdarzeń (jeśli nie skontaktujesz się z PASCO od razu, nie zapomnisz o ważnych danych); - W miarę możliwości podczas rozmowy z PASCO miej urządzenie przy sobie, aby móc opisać poszczególne części. Jeśli problem dotyczy instrukcji, zapisz: - Numer części i wersję (rok i miesiąc zapisane na okładce); - Miej instrukcję przy sobie, abyśmy mogli omówić problem.

23